JPH0130186B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、記録媒体上に記録されたバーコード
を、そのバーコードの映像をイメージセンサ上に
結像させ、そのイメージセンサからの電気信号に
より読み取るバーコード読取方法および装置に関
するものである。

〔従来の技術〕

従来のイメージセンサを使用したバーコード読
取装置においては、イメージセンサを構成する複
数の光電変換素子のすべてを順次走査し、一連の
電気信号として出力させている。このため、イメ
ージセンサの走査回数を増やし、読取速度を上げ
ようとすると、光電変換素子に十分な露光を行う
ことができず、電気信号のレベルが低下するとい
う問題点があつた。すなわち、読取回路を増加さ
せると露光時間が減少し、露光時間を増加させる
と読取回数が減少するため、高速な読取作動と高
感度な読取作動とを両立することは困難であつ
た。

また、イメージセンサの出力を大きくする方法
として、光源の輝度を明るくする方法もあるが、
光源のしめる体積、消費エネルギー、発熱等の諸
問題が生ずる。

また、CCD型のイメージセンサ等では、素子
の配置や機能上から、奇数番目の画素列信号と偶
数番目の画素列信号をそれぞれ別のシフトレジス
タに転送し、信号電荷は電荷検出部に入る前に合
成されて、一連の画素列信号となる。よつて、そ
れぞれのシフトレジスタの転送効率の違いなどで
イメージセンサの出力は奇数番目のビツトと偶数
番目のビツトとが違つてくる。よつて、交互に出
力レベルが違い、でこぼこになり、イメージセン
サの出力をサンプルホールドすると、ノイズ成分
として生じ波形整形が困難になることがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、
イメージセンサの各光電気変換素子の充分な露光
時間を確保しながら、充分な読取回数を達成する
ことができるバーコード読取方法および装置を提
供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

そこで、本願の第１番目の発明では、 記録媒体に記録されたバーコードの映像を電気
信号に変換する複数の光電変換素子からなるイメ
ージセンサを備え、該イメージセンサからの電気
信号から前記バーコードを読み取るバーコード読
取方法において、 前記イメージセンサの複数の光電変換素子を前
記バーコードを構成する各バーの配列方向とほぼ
平行な少なくとも２つの素子列に分割し、 分割された各素子列を構成する複数の光電変換
素子から順次出力される電気信号を各素子列ごと
に別々に出力し、 各素子列ごとの電気信号から別々に前記バーコ
ードを読み取る という処理手順を採用する。

さらに、本願の第２番目の発明では、 記録媒体に記録されたバーコードの映像を電気
信号に変換する複数の光電変換素子からなるイメ
ージセンサを備え、該イメージセンサからの電気
信号から前記バーコードを読み取るバーコード読
取装置において、 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、 該クロツクジエネレータからのクロツクパルス
に基づいて、前記イメージセンサを構成する複数
の光電変換素子のうち、前記バーコードを構成す
る各バーの配列方向とほぼ平行な少なくとも２つ
の素子列を構成する複数の光電変換素子からの電
気信号を順次出力させるとともに、該電気信号を
各素子列ごとに別々に出力する走査出力手段と、 前記走査出力手段により各素子列ごとに出力さ
れた電気信号から別々に前記バーコードを読み取
る読取手段と を備えるという構成を採用する。

〔作用〕

上記の本願第１番目の発明によると、少なくと
も２つの素子列からの電気信号が、各素子列ごと
に出力され、これらの各素子列ごとの電気信号か
ら別々にバーコードが読み取られる。このため、
一定の露光時間の間に、少なくとも２回の異なる
読取作動が行われる。

さらに、上記の本願第２番目の発明によると、
クロツクジエネレータから発生する一定周波数の
クロツクパルスに基づいて、走査出力手段が各素
子列を構成する光電変換素子からの電気信号を順
次出力させるとともに、この電気信号を、各素子
列ごとに別々に出力させる。そして、読取手段が
各素子列ごとの電気信号から別々にバーコードを
読み取る。このため、一定の露光時間であつて
も、読取手段では少なくとも２回の異なる読取作
動が行われる。

〔実施例〕

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、ハンデイタイプのバーコード読取
装置の全体の構成図、第２図はその部分斜視図で
ある。１はバーコードラベルであり、その表面に
平行バーの濃淡パターンとして白バー、黒バーを
もちいたバーコード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一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１０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。１
４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１５
で得られたバーの幅の情報に基づいた演算処理を
実行し、バーコードの解続を行なつている。１９
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１９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
スフアゲートである。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。８
ｄ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の駆動のためのク
ロツクジエネレータ１７、各種クロツク発生回路
１８、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
ルスを受けて各種クロツク発生回路１９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１９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１
１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にて黒バー、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にバーコード
ラベル１を持つて行き、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として結像させ
る。この時絞り部材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、
読取精度を高めている。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、駆動回路９から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の作動を第６図に示した
駆動パルスに従つて説明する。第６図のａ，ｂは
トランスフアゲート８ｂ用のトランスフアゲート
クロツクφ_TG1，φ_TG2のタイミングを示したもの
で、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ｂ，ｃのシフトレジスタクロツ
ク、ｄ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T₁
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時間となる。また、バーコード
の解読サイクル時間はT₂（＝T₃）時間となる。以
上により、バーコードの解読サイクル時間の２倍
の蓄積時間を得る事が出来、フオトダイオード列
の全信号電荷を一斉に出力させる場合と比べて、
バーコードの解読サイクルが同じ場合は、蓄積時
間が２倍となり感度も２倍になる。このイメージ
センサ８の出力の電気信号ｆをアナログ増幅器１
０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に前記の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１１ｆを閉成させるサンプリング
パルスである。ｄ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。

１１ｂは前記サンプル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１１ａ
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長さ
情報に基づき、あらかじめ定めた演算プログラム
に従つて演算処理を実行し、読取動作を行う。

以上の様に、イメージセンサの画素列の奇数番
と偶数番の電気信号を別々にかつ交互にシングル
出力させることにより、解読サイクル時間の２倍
の蓄積時間を持たせることができ、よつて解読サ
イクル時間を同じにした場合、イメージセンサの
画素列の全信号を一斉に出力させる時に比べて、
各画素列の蓄積時間は２倍となり、感度も２倍に
することができるという優れた効果がある。

このことはイメージセンサの出力のＳ／Ｎ比が
良くなり、バーコードに対応した電気信号の強弱
を、大きく取ることが出来る為に、バーコードの
白バー、黒バーに対応した２値化信号に正確に変
換出来る様になり、安定した読取動作が出来る様
になる。

また、通常安定した読取を行う為に、数回の読
取り結果が一致して、読取完了となる。よつて、
解読サイクルを短かくする事が出来るため、読取
完了を速くすることができる。

以上の実施例によれば、イメージセンサの画素
列を奇数番と偶数番の２つに分割して出力を取り
出すものを示したけれども、バーコードの解像度
に問題がなければ、イメージセンサの画素列を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、イメージセンサの各出
力ごとに処理しても良い。

また、上記実施例によれば１次元のイメージセ
ンサに適用したものを示したが、２次元のイメー
ジセンサについても同様に適用することができ
る。

以上に述べた実施例では、電荷の蓄積時間を露
光時間として、この露光時間の周期の1/2の周期
で奇数列と偶数列との各素子ごとの電気信号が交
替に出力され、これらの各素子列ごとの電気信号
から、別々にバーコードの読取が行われる。この
ため、一回の露光時間の間に２回の読取を行うこ
とができ、露光時間を長くしても、多い読取回数
を確保でき、高感度な読取と高速な読取とを達成
することができる。

さらに、素子の配置上や機能上の観点から、奇
数列と偶数列とを別々に出力するイメージセンサ
の奇数側回路と偶数側回路との特性のばらつきに
よる出力信号の変動を防止でき、確実な読取作動
を行うことができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、 イメージセンサを構成する光電変換素子のう
ち、少なくとも２つの素子列から別々に、バーコ
ードの映像を示す電気信号を取り出し、これらの
素子列ごとの電気信号から別々にバーコードを読
み取るため、充分なイメージセンサの露光時間を
確保しつつ、バーコードの読取回数を多くするこ
とができ、高い読取制度と高い読取速度とを達成
することが可能になる。

【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〜
ｇは作動説明に供する各部信号波形図、第７図ａ
〜ｄは作動説明に供する信号波形図である。 １……バーコードラベル、１ａ……バーコー
ド、２……ハンド式読取器のケース、３……光
源、４……蒲鉾形レンズ、５……反射ミラー、６
……レンズ、７……絞り部材、８……イメージセ
ンサ、９……駆動回路、１０……アナログ増幅
器、１１……波形整形回路、１２……コンパレー
タ、１３……反転検出器、１４……カウンタ、１
５……ラツチ回路、１６……マイクロコンピユー
タ、１７……クロツクジエネレータ、１８……各
種クロツク発生回路、１９……圧電ブザー、８ａ
……フオトダイオード列、８ｂ……トランスフア
ゲート、８ｃ……シフトレジスタ、８ｄ……出力
ゲート、８ｅ……リセツトゲート。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 記録媒体に記録されたバーコードの映像を電
   気信号に変換する複数の光電変換素子からなるイ
   メージセンサを備え、該イメージセンサからの電
   気信号から前記バーコードを読み取るバーコード
   読取方法において、 前記イメージセンサの複数の光電変換素子を前
   記バーコードを構成する各バーの配列方向とほぼ
   平行な少なくとも２つの素子列に分割し、 分割された各素子列を構成する複数の光電変換
   素子から順次出力される電気信号を各素子列ごと
   に別々に出力し、 各素子列ごとの電気信号から別々に前記バーコ
   ードを読み取る ことを特徴とするバーコード読取方法。 ２ 前記各素子列ごと別々に出力される電気信号
   が前記各素子列ごとに交替に出力されることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のバーコード
   読取方法。 ３ 前記各素子列ごとに交替に出力される電気信
   号から繰り返し前記バーコードを読み取ることを
   特徴とする特許請求の範囲第２項記載のバーコー
   ド読取方法。 ４ 記録媒体に記録されたバーコードの映像を電
   気信号に変換する複数の光電変換素子からなるイ
   メージセンサを備え、該イメージセンサからの電
   気信号から前記バーコードを読み取るバーコード
   読取装置において、 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、 該クロツクジエネレータからのクロツクパルス
   に基づいて、前記イメージセンサを構成する複数
   の光電変換素子のうち、前記バーコードを構成す
   る各バーの配列方向とほぼ平行な少なくとも２つ
   の素子列を構成する複数の光電変換素子からの電
   気信号を順次出力させるとともに、該電気信号を
   各素子列ごとに別々に出力する走査出力手段と、 前記走査出力手段により各素子列ごとに出力さ
   れた電気信号から別々に前記バーコードを読み取
   る読取手段と を備えることを特徴とするバーコード読取装置。 ５ 前記走査出力手段は、前記電気信号を前記素
   子列ごとに交替に出力するよう構成されることを
   特徴とする特許請求の範囲第４項記載のバーコー
   ド読取装置。 ６ 前記読取手段は、前記各素子列ごとに交替に
   出力される電気信号から繰り返し前記バーコード
   を読み取るよう構成されることを特徴とする特許
   請求の範囲第５項記載のバーコード読取装置。