JPH0997302A - 光学式情報読取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】二次元イメージセンサ部から出力される情
報の像の濃淡に対応した濃淡信号は、波形整形部14a で
平滑化された後、二値化部14b で二値化され、二値デー
タに変換される。一方、前記濃淡信号は、走査によって
各読取画素から出力される。前記二値データは、１つの
読取画素を走査する時間の１／ｎの周期でラッチ回路14
c においてラッチされる。このラッチされた二値データ
が情報識別用データとして用いられる。 【効果】ラッチ周期を１つの読取画素を走査する時間の
１／ｎとすることで読取画素間の情報を補間しているの
で、みかけ上の分解能を向上できる。しかも、濃淡信号
を二値化した後ラッチすることで情報識別用データを取
得しているので、濃淡信号をサンプリングしてホールド
し、さらに二値化して情報識別用データを取得している
従来技術に比べて、構成の簡素化を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、文字およびバーコ
ード等の情報を光学的に読み取るための光学式情報読取
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、販売店等で普及しているＰＯＳ(P
oint Of Sales)システム、工場等で普及している物流管
理システム等では、通常、品名コード，価格，製造番
号，製造者等の情報が記録されたタグを製品に添付し、
前記タグに記録された情報を光学的に読み取ることによ
り製品の在庫管理等が行われている。

【０００３】前記情報の読取りは、次のようにして行わ
れる。すなわち、タグに光を照射し、その反射光をレン
ズ系を介してイメージセンサに結像させ、この結像させ
た像を当該像の濃淡に応じた二値データに変換する。そ
して、この変換された二値データに基づいて情報を識別
する。ところで、現実に流通しているタグに記録されて
いる情報の形式は、通常、不統一である。具体的には、
あるタグにはバーコードが記録され、他のタグには文字
が記録されている。そのため、形式の異なる文字やバー
コード等の情報を単一の装置で読み取るための技術が提
案されている（たとえば、特開昭58-4486 号公報，特開
昭60-201483 号公報，特開平4-69787 号公報参照。）。

【０００４】一方、文字の識別に必要なイメージセンサ
の分解能とバーコードのそれとは相違する。具体的に
は、文字識別には、文字の形状を認識できれば十分であ
るため、あまり細かい分解能は不要である。これに対し
て、バーコード識別には、バーの幅を判定する必要があ
るため、１本のバーに対して最低２画素、好ましくは４
画素以上の情報を得ることができるような、細かい分解
能が必要である。

【０００５】したがって、形式の異なる情報を単一の装
置で読み取るためには、ある程度細かい分解能を有する
イメージセンサが必要である。しかしながら、市販され
ているイメージセンサの画素数は最大でも1000画素程度
であるため、分解能が不十分である。そこで、たとえば
2048画素程度の十分な分解能を有する専用のイメージセ
ンサを使用することも考えられるが、この場合には、コ
ストアップにつながってしまう。

【０００６】そこで、これに対処するための技術がたと
えば特開平6-251194号公報に開示されている。前記公開
公報に開示されている技術では、イメージセンサから出
力される信号を波形整形回路で平滑化し、この平滑化さ
れた信号をイメージセンサの１画素を走査する時間の１
／ｎ（ｎは２以上）の周期でサンプル＆ホールド回路で
サンプリングする。その後、そのサンプル値を二値化す
る。これにより、画素間の濃淡情報を補間していること
になるので、イメージセンサの画素数を増やさなくて
も、みかけ上の分解能を向上させることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記公
開公報に開示されている技術では、サンプル＆ホールド
回路でサンプリングをした後ホールドし、さらに二値化
する必要があるので、構成の複雑化を招いていた。そこ
で、本発明の目的は、二次元イメージセンサで情報を光
学的に読み取る場合において、みかけ上の分解能を向上
でき、しかも構成の簡素化を図ることができる光学式情
報読取装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の光学式情報読取装置は、読取面に記録された
読取対象の全体の像を結像できる視野を有し、複数の読
取画素が行方向および列方向に二次元的に配列された結
像面を備え、この結像面に結像される像の濃淡に応じた
濃淡信号を前記各読取画素ごとに分担して作成するとと
もに、走査によって前記各読取画素で作成される濃淡信
号を順次出力するための二次元イメージセンサ部と、前
記読取対象の全体の像を前記二次元イメージセンサ部に
備えられている結像面に結像させる結像手段と、前記二
次元イメージセンサ部から出力される濃淡信号を平滑化
して平滑化信号を作成するための波形整形手段と、この
波形整形手段で作成された平滑化信号を二値化して二値
データを作成するための二値化手段と、この二値化手段
で作成された二値データを前記二次元イメージセンサ部
の１読取画素を走査する時間の１／ｎ（ｎは２以上の整
数）の周期でラッチするためのラッチ手段と、このラッ
チ手段でラッチされた二値データに基づいて、読取対象
を識別するための識別手段とを含むことを特徴とする。

【０００９】この構成では、二次元イメージセンサ部か
ら走査出力される濃淡信号が平滑化された後二値化さ
れ、その結果得られる二値データを１つの読取画素を走
査する時間の１／ｎの周期でラッチされる。そして、こ
のラッチされた二値データが読取対象の識別に利用され
る。このように、ラッチ周期を１つの読取画素を走査す
る時間の１／ｎとすることで読取画素間の情報を補間し
ているので、みかけ上の分解能を向上できる。

【００１０】しかも、濃淡信号を平滑化して二値化した
後ラッチすることで読取対象識別に利用するデータを取
得しているので、濃淡信号を平滑化した後サンプリング
してホールドし、さらに二値化して読取対象識別用デー
タを取得している従来技術に比べて、構成の簡素化を図
ることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下では、本発明の実施の形態
を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発
明の一実施形態の光学式情報読取装置の電気的構成を示
す概略ブロック図である。この光学式情報読取装置は、
読取面１に記録された読取対象である文字およびバーコ
ード等の情報２を光学的に読み取るためのもので、スキ
ャナ１０および本体処理部２０を備えている。

【００１２】スキャナ１０は、ユーザが手で持つことの
できるサイズおよび形状を有するもので、光を照射する
ための光源１１を備えている。光源１１には、ＬＥＤ
（発光ダイオード）や半導体レーザ等が適用可能であ
る。情報２を読み取る場合には、この光源１１から照射
される光を情報２に向けて照射する。これにより、情報
２の濃淡に応じた光が乱反射する。この乱反射した光
は、反射鏡１２ａおよびレンズ系１２ｂを介して、二次
元イメージセンサ部１３に入射する。

【００１３】このように、この実施形態では、前記光源
１１、反射鏡１２ａおよびレンズ系１２ｂが結像手段と
して機能する。二次元イメージセンサ部１３は、たとえ
ばＣＣＤ（電荷結合素子）イメージセンサで構成された
もので、情報２の全体の像を結像できる視野を有するも
のである。二次元イメージセンサ部１３には、結像面１
３ａが備えられている。前記レンズ系１２ｂ等を介して
入射した反射光は、この結像面１３ａで結像される。結
像面１３ａは、図２に示すように、行方向Ｇおよび列方
向Ｒに二次元的に配列された複数（約500 〜1000）の読
取画素Ｐｅで構成されている。読取画素Ｐｅは、たとえ
ば縦10( μｍ) ×横10( μｍ) のサイズを有する略正方
形状のもので、フォトトランジスタ等の光電変換素子で
構成されている。

【００１４】二次元イメージセンサ部１３の結像面１３
ａに情報２に対応する像が結像されると、各読取画素Ｐ
ｅでは、当該読取画素Ｐｅ上に結像された像の濃淡に応
じた電気信号（以下「濃淡信号」という）が作成され
る。具体的には、たとえばバー等の相対的に黒い像が結
像された場合には相対的に低いレベルの濃淡信号が作成
され、たとえばスペース等の相対的に白い像が結像され
た場合には相対的に高いレベルの濃淡信号が作成され
る。また、バーのエッジ等の黒い像のエッジに対応する
像が結像される場合には、前記黒い像の読取画素Ｐｅに
対する面積占有率に比例したレベルの濃淡信号が作成さ
れる。

【００１５】読取画素Ｐｅで作成される濃淡信号は、走
査によって順次出力される。具体的には、結像面１３ａ
の任意の行の先頭の読取画素Ｐｅから行の末尾の読取画
素Ｐｅに向かって順に出力され、末尾の読取画素Ｐｅで
作成される濃淡信号が出力された後は、次の行の先頭の
読取画素Ｐｅにおいて作成される濃淡信号が出力され
る。読取画素Ｐｅから出力された濃淡信号は、順次、二
値化部１４に与えられる。

【００１６】二値化部１４では、前記与えられた濃淡信
号が二値化される。その結果、二値データが作成され
る。作成された二値データは、本体処理部２０に与えら
れる。なお、この二値化部１４における詳細な処理につ
いては後述する。本体処理部２０には、文字識別処理部
２０ａおよびバーコード識別処理部２０ｂが備えられて
いる。

【００１７】文字識別処理部２０ａは、読取面１に記録
された情報が文字である場合、当該文字を識別するため
のもので、情報抽出回路２１を備えている。情報抽出回
路２１では、前記二値化部１４から与えられる二値デー
タのうち、数個に１個の割合で二値データが選択され
る。具体的には、６個の二値データのうち１個の二値デ
ータが選択される。選択された二値データは、文字メモ
リ２２に与えられ、保持される。

【００１８】文字メモリ２２に保持されている二値デー
タは、任意のタイミングで文字切出回路２３に与えられ
る。文字切出回路２３では、文字の切出しが実行され
る。具体的には、たとえば「１２３４」と並んだ文字列
が「１」，「２」，「３」，「４」と単文字に変換され
る。この文字切出しの技術は、たとえば特開昭62-28108
4 号公報、特開昭63-82588号公報、特開昭63-85993号公
報、特開昭63-89989号公報、特開昭63-129485 号公報、
および特開昭63-216188 号公報に開示されているので、
その詳細は省略する。文字切出回路２３で切り出された
文字は、文字識別回路２４に与えられる。

【００１９】文字識別回路２４では、文字の識別が実行
される。具体的には、文字の特徴量（ヒストグラム）と
辞書に蓄積された文字の特徴量との比較に基づいて、文
字が識別される。この文字識別の技術は、たとえば特公
昭63-26915号公報に開示されているので、その詳細は省
略する。文字識別回路２４における文字識別は、前記情
報抽出回路２１において間引かれた情報量に基づいて実
行される。そのため、複雑な文字識別処理でも非常に高
速に実行することができる。

【００２０】文字識別回路２４で識別された結果は、編
集回路２５に与えられる。一方、バーコード識別処理部
２０ｂは、読取面１に記録された情報がバーコードであ
る場合、当該バーコードを識別するためのもので、ライ
ン選択回路２６を備えている。ライン選択回路２６で
は、前記二値化部１４から与えられる二値データのう
ち、前記二次元イメージセンサ部１３の結像面１３ａを
構成する読取画素Ｐｅの中から特定の行を構成する読取
画素Ｐｅに対応する二値データが選択される。バーコー
ドの識別では、列方向Ｒに展開されるバー／スペースの
配列パターンを識別すれば十分なので、１行分の二値デ
ータがあれば十分だからである。ライン選択回路２６で
選択された１行分の二値データは、バーコードメモリ２
７に与えられ、保持される。

【００２１】バーコードメモリ２７に保持されている二
値データは、任意のタイミングでバーコード識別回路２
８に与えられる。バーコード識別回路２８では、前記二
値データのビットパターンが登録されている複数のビッ
トパターンのうちいずれかに該当するか否かが判別され
る。その結果、該当するビットパターンがあると判別さ
れると、そのビットパターンに対応するバーコードが読
取面１に記録されているバーコードであると識別され
る。バーコード識別回路２８の識別結果は、編集回路２
５に与えられる。

【００２２】編集回路２５では、文字識別回路２４から
与えられた識別結果、およびバーコード識別回路２８か
ら与えられた識別結果のうち、正確に識別された結果だ
けが選択される。正確に識別された結果であるか否か
は、たとえば与えられた識別結果のフォーマットや、与
えられた識別結果に含まれているテェックディジットに
基づいて判断される。

【００２３】図３は、前記二値化部１４の構成を示す概
略ブロック図、図４は、前記二値化部１４における処理
を説明するための図である。以下では、図３および図４
を参照しながら、前記二値化部１４における処理につい
て詳述する。なお、以下の説明では、図４(a) に示す二
次元イメージセンサ部１３の結像面１３ａの読取画素Ｐ
ｅに対して図４(b) に示す位置関係にある像の元となる
情報として、バーｂおよびスペースｓが一次元的に配列
された一次元バーコードを採用した場合を想定する。

【００２４】図３において、二値化部１４には、波形整
形回路１４ａが備えられている。波形整形回路１４ａ
は、フィルタ等で構成されたもので、前記二次元イメー
ジセンサ部１３から出力される濃淡信号に含まれるノイ
ズ成分を除去して波形整形するためのものである。この
波形整形回路１４ａにおける処理についてより詳述する
と、二次元イメージセンサ部１３から出力される濃淡信
号は、理論的には、図４(c) に示すように、各読取画素
Ｐｅに対応する離散値となる。しかし、実際には、図４
(d) に示すように、たとえば二次元イメージセンサ部１
３から出力される濃淡信号をセンサ駆動クロックのタイ
ミングに応じてサンプル・ホールド処理するためスイッ
チングノイズが多く含まれ、その後の処理に悪影響が及
ぶおそれがある。そこで、前記波形整形回路１４ａにお
いて、濃淡信号を波形整形するようにしている。

【００２５】波形整形が施された濃淡信号は、図４(e)
に示すように、滑らかな信号に変換され、二値化回路１
４ｂ（図３参照）に与えられる。二値化回路１４ｂで
は、前記波形整形後の濃淡信号が所定のしきい値Ｘ
_TH（図４(e) に破線で示す。）で二値化される。その結
果、図４(f) に示す二値データが作成される。作成され
た二値データは、ラッチ回路１４ｃ（図３参照）に与え
られる。

【００２６】ラッチ回路１４ｃでは、前記二値化回路１
４ｂから与えられた二値データが所定周期ごとにラッチ
される。ここで、黒三角印および一点鎖線で示す従来の
ように、１つの読取画素Ｐｅを走査する時間と同じ周期
で濃淡信号をラッチした場合、得られる二値データは、
図４(h) に示すように、実際のバーコードの像に対応す
る図４(g) に示すパターンとは異なるパターンの二値デ
ータとなる。その結果、不正確な二値データを本体処理
部２０に与えることになる。

【００２７】そこで、この実施形態では、白三角印およ
び二点鎖線で示すように、１つの読取画素Ｐｅを走査す
る時間の１／ｎ（図４ではｎ＝３）の周期で濃淡信号を
ラッチすることとしている。その結果、得られる二値デ
ータは、図４(i) に示すように、図４(g) に示すパター
ンとほぼ同じパターンの二値データとなる。これによ
り、１つの読取画素Ｐｅに対して複数の濃淡情報を得る
ことができるので、みかけ上の分解能を向上できる。

【００２８】なお、前記ラッチのための周期を決定する
要素となるｎは、たとえば次のようにして設定すればよ
い。すなわち、情報２として文字およびバーコードの両
方を読み取るためには、従来の技術の項でも説明したよ
うに、たとえば2048画素程度の比較的細かい分解能が必
要である。一方、この実施形態で使用している二次元イ
メージセンサ部１３の読取画素数は、500 〜1000画素程
度である。したがって、この画素数をみかけ上前記2048
画素程度まで向上させれば文字およびバーコードの両方
を読み取ることができるので、ｎ＝２〜４程度に設定し
ておけばよい。

【００２９】以上のようにこの実施形態の光学式情報読
取装置によれば、二次元イメージセンサ部１３から出力
される濃淡信号を平滑化した後二値化し、さらにその結
果得られる二値データを１つの読取画素Ｐｅを走査する
時間の１／ｎの周期でラッチして情報識別を行っている
ので、濃淡信号を平滑化した後サンプル＆ホールド回路
でサンプリングをしてホールドし、さらに二値化する従
来技術に比べて、構成の簡素化を図ることができる。

【００３０】本発明の実施の形態の説明は以上のとおり
であるが、本発明は上述の実施形態に限定されるもので
はない。たとえば上記実施形態では、読取対象である情
報の１つとして一次元バーコードを採用する例について
説明しているが、たとえば多段型二次元バーコードを一
次元バーコードに代えて、または一次元バーコードとと
もに採用してもよい。

【００３１】多段型二次元バーコードは、図５に示すよ
うに、一次元バーコードが行方向Ｇに複数段配列された
もので、列方向Ｒに展開されるバー／スペースの配列パ
ターンだけでなく、行方向Ｇに展開される一次元バーコ
ードの配列パターンによって、情報を表現している。し
たがって、一次元バーコードに比べて表現可能な情報量
は極めて多い。

【００３２】その他本発明の範囲内で種々の設計変更を
施すことは可能である。

【００３３】

【発明の効果】以上のように本発明の光学式情報読取装
置によれば、二値データを二次元イメージセンサ部の１
つの読取画素を走査する時間の１／ｎの周期でラッチし
て取得されるデータを読取対象識別用データとして利用
しているので、読取画素間の濃淡情報を補間することが
できる。そのため、みかけ上の分解能を向上できる。

【００３４】しかも、二次元イメージセンサ部から出力
される濃淡信号を平滑化した後二値化し、その結果得ら
れる二値データを前記周期でラッチすることで、前記読
取対象識別用データを取得しているので、濃淡信号を平
滑化した後サンプリングしてホールドし、さらに二値化
して読取対象識別用データを取得する従来技術に比べ
て、構成の簡素化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の光学式情報読取装置の構
成を示す概略ブロック図である。

【図２】前記光学式情報読取装置の一部を構成する二次
元イメージセンサ部の結像面の構成を説明するための図
である。

【図３】前記光学式情報読取装置の一部を構成する二値
化部の構成を示すブロック図である。

【図４】前記二値化部における処理を説明するための図
である。

【図５】前記光学式情報読取装置における読取対象の変
形例である多段型二次元バーコードを示す図である。

【符号の説明】

１ 読取面 ２ 情報 １０ スキャナ １１ 光源 １２ レンズ系 １３ 二次元イメージセンサ １３ａ 結像面 １４ 二値化部 ２０ 本体処理部 ２０ａ 文字識別処理部 ２０ｂ バーコード識別処理部 Ｐｅ 読取画素

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】読取面に記録された読取対象の全体の像を
   結像できる視野を有し、複数の読取画素が行方向および
   列方向に二次元的に配列された結像面を備え、この結像
   面に結像される像の濃淡に応じた濃淡信号を前記各読取
   画素ごとに分担して作成するとともに、走査によって前
   記各読取画素で作成される濃淡信号を順次出力するため
   の二次元イメージセンサ部と、 前記読取対象の全体の像を前記二次元イメージセンサ部
   に備えられている結像面に結像させる結像手段と、 前記二次元イメージセンサ部から出力される濃淡信号を
   平滑化して平滑化信号を作成するための波形整形手段
   と、 この波形整形手段で作成された平滑化信号を二値化して
   二値データを作成するための二値化手段と、 この二値化手段で作成された二値データを前記二次元イ
   メージセンサ部の１つの読取画素を走査する時間の１／
   ｎ（ｎは２以上の整数）の周期でラッチするためのラッ
   チ手段と、 このラッチ手段でラッチされた二値データに基づいて、
   読取対象を識別するための識別手段とを含むことを特徴
   とする光学式情報読取装置。