JP3120530B2 - 光学的情報読取装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バーコードやＯＣＲ文
字等の光学的情報を読み取ることを目的とした光学的情
報読取装置に係り、特にバーコードとＯＣＲ文字の読取
りを１つの装置で兼用するようにした光学的情報読取装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、バーコードとＯＣＲ文字を読
み取らせるために、ＣＣＤ等の半導体からなる２次元の
エリアセンサを用い、読取りにおける受光手段を共有す
るようにした光学的情報読取装置が知られている。その
一例を図８に示す。図に示すように、光学的情報読取装
置１０１は、走査手段１０３によって光を照射し、バー
コード１０５やＯＣＲ文字１０６からの反射光をミラー
１０７、レンズ１０９、エリアセンサ１１１を備えた受
光手段１１３にて光電変換する。そして、受光手段１１
３の出力を増幅手段１１５にて増幅し、信号処理手段１
１７で２値化した後、デコード手段１１９で復元するこ
とにより情報を得ていた。

【０００３】デコード手段１１９は、外部からの指示も
しくは読み取った情報パターンから自動的に判別して、
必要に応じてバーコード１０５を復元したり、ＯＣＲ文
字１０７を復元したりする。例えば、２値化された信号
の幅を計測することによりナローバーとワイドバーを判
断し、それに基づいてバーコード１０５を復元してい
た。また、デコード手段１１９において基準となるＯＣ
Ｒ文字を予め記憶させておき、２値化された信号と基準
ＯＣＲ文字とをパターンマッチングすることによりＯＣ
Ｒ文字１０６を復元させていた。なお、ここでいうＯＣ
Ｒ文字１０６の復元には、文字エリアの切り出しや認識
等の機能を含むものである。

【０００４】なお、光学的情報の内、バーコード１０５
は１次元のラインセンサでも読み取ることができるが、
ＯＣＲ文字１０７は２次元のエリアセンサ１１１で読み
取る必要があり、バーコード１０５とＯＣＲ文字１０７
とを１つの機械で読み取るためには、やはり上述したよ
うに２次元のエリアセンサ１１１が必要である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たように従来の光学的情報読取装置においては、ＯＣＲ
文字１０６を読み取る必要性から受光手段１１３にエリ
アセンサ１１１を使用しているため、以下のような不都
合が生じる。即ち、通常のバーコード専用リーダにおい
ては、図９（Ｂ）に示すラインセンサ１２１のように、
受光画素形状が長方形である場合が多く、その受光画素
１２１ａは光の走査方向に直交して長くされている。そ
のため、バーコード１０５からの反射光をより多く受光
できるようにされていた。

【０００６】それに対し、エリアセンサ１１１は図９
（Ａ）に示すように、正方形、あるいはエリアセンサ１
１１と光学的情報との相対回転角の影響を考慮し、入射
光の変化が少なくなるような等方形状の受光画素１１１
ａを持つ必要がある。そのため、エリアセンサ１１１に
おいては光の走査方向に受光画素１１１ａが複数並べら
れた画素ラインが複数ライン配置されることになり、受
光画素１１１ａの数はラインセンサ１２１の場合の受光
画素１２１ａと比べて多くなる。

【０００７】従って、１画素の受光面積は通常のバーコ
ード専用リーダと比べて必然的に小さくなり、得られる
光電変換信号のレベルが小さくなってしまう。その結
果、読取り感度が悪くなり、十分な読取性能が得られな
くなってしまう。また、読取感度を向上させるために走
査手段１０３における照射光量を増やしたり、あるいは
増幅手段１１５における利得を増やしたりすると、前者
の場合は消費電流の増加や光量むらを招き、後者の場合
は信号対雑音比が悪化するなどして、やはり十分な読取
性能が得られなくなってしまう。

【０００８】本発明は、こうした問題に鑑みなされたも
ので、２次元のエリアセンサを使用しても、光学的情報
の十分な読取性能を得ることのできる光学的情報読取装
置を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】即ち、この目的を達成す
るためになされた本発明は、光学的情報の記載された対
象物に光を投射及び走査する走査手段と、光電変換素子
からなり、走査方向に受光画素が複数並べられた画素ラ
インを複数ライン有する２次元のエリアセンサを備え、
上記対象物から反射してくる反射光を受光し、その受光
光量に応じた電気信号を出力する受光手段と、該受光手
段からの電気信号により上記光学的情報を読み取る読取
手段とを備えた光学的情報読取装置において、上記受光
手段から上記読取手段への電気信号経路に設けられ、現
走査中の画素ラインに対応する出力に１ライン前の画素
ラインに対応する出力を足し込み、上記受光手段から上
記読取手段への出力を向上させる出力向上手段を備えて
おり、 当該出力向上手段は、 上記走査手段が上記画素ラ
イン方向に光走査を行なう周期に対応した遅延量にて電
気信号を遅延させる遅延素子と、上記受光手段から出力
された電気信号を一方の入力とする加算手段とを備え、
上記加算手段の他方の入力は、当該加算手段から出力さ
れた電気信号が上記遅延素子によって遅延させられたも
のであり、 上記加算手段による加算結果に対応した電気
信号を上記読取手段に出力することによって、上記出力
向上を実現すること を特徴とする光学的情報読取装置を
要旨としている。

【００１０】

【００１１】

【作用】上記のように構成された本発明の光学的情報読
取装置においては、走査手段が、光学的情報の記載され
た対象物に光を投射及び走査し、受光手段が、その光の
走査によって対象物から反射してくる反射光を受光して
その受光光量に応じた電気信号を出力する。するとこの
受光手段からの電気信号は、出力向上手段において、現
走査中の画素ラインに対応する出力に、１ライン前の画
素ラインに対応する出力が足し込まれることにより出力
が向上させられて読取手段に入力される。そして、この
出力向上は、遅延素子により画素ライン方向への光走査
の周期に対応した遅延量にて遅延され、更に加算手段に
よりこの遅延された電気信号と加算された後、読取手段
に入力される。つまり受光手段から出力された電気信号
の同期加算を行なうことにより、信号レベルが増大し、
受光感度が向上する。従って、光学的情報の読取性能も
向上する。

【００１２】

【００１３】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面と共に説明す
る。図１は、本発明が適用された実施例の光学的情報読
取装置全体の構成を表す概略構成図である。図１に示す
如く、本実施例の光学的情報読取装置の光学系は、レー
ザ光源からのレーザ光を走査してバーコード１ａや周知
のＯＣＲ文字１ｂが記載された読取対象物１に投射する
走査手段３と、入射光量に応じた電気信号を発生するエ
リアセンサ５、対象物１から反射してくるレーザ光をエ
リアセンサ５に集光させる集光レンズ７、ミラー９を備
えた受光手段１１とから構成されている。

【００１４】エリアセンサ５は、例えばフォトダイオー
ド、フォトトランジスタ等の光電変換素子を備えた２次
元のＣＣＤイメージセンサ等が用いられる。このエリア
センサ５の受光画素Ｐは、図２に示すように、走査手段
３による光の走査方向に受光画素Ｐが複数並べられた画
素ラインＰＬが複数ライン配置されている。そして、一
つ一つの画素Ｐは正方形にされており、エリアセンサ５
と光学的情報との相対回転角の影響による入射光の変化
が少なくなるようされている。

【００１５】次に本実施例の光学的情報読取装置の信号
処理系を説明する。受光手段１１におけるエリアセンサ
５からの出力は出力向上手段２１に入力し、その後、図
８に示した従来装置と同様、電気信号を２値化する信号
処理手段２３、信号処理手段２３から出力される２値化
信号に基づいてデコードするデコード手段２５を備えて
いる。

【００１６】デコード手段２５は、バーコードデコード
部２５ａ及びＯＣＲ文字デコード部２５ｂを備えてお
り、信号処理手段２３から出力される２値化信号は両デ
コード部２５ａ，２５ｂに入力する。バーコードデコー
ド部２５ａにおいては、２値化信号の幅を計測すること
によりナローバーとワイドバーを判断し、それに基づい
てバーコード１ａを復元させる。また、ＯＣＲ文字デコ
ード部２５ｂにおいては、基準となるＯＣＲ文字と２値
化信号とをパターンマッチングすることによりＯＣＲ文
字１ｂを復元させる。両デコード部２５ａ，２５ｂから
の出力は切替手段２５ｃに入力し、この切替手段２５ｃ
でデコードされたデータが選択されて出力されるよう構
成されている。

【００１７】上述した出力向上手段２１、信号処理手段
２３、デコード手段２５等の各手段は、一般にアナログ
回路及びディジタル回路で構成され、特にデコード手段
２５はマイクロコンピュータからなる電子制御装置（Ｅ
ＣＵ）の一処理として実現される場合が多い。また、こ
れらの各手段は部品基板（図示せず）に装着され、この
部品基板は光学的情報読取装置内に設けられたり、外部
の筺体内に配置されたりする。

【００１８】次に、出力向上手段２１の詳細を図３を参
照して説明する。出力向上手段２１は、演算増幅器３
１、アナログ遅延素子３３、３つの抵抗３５ａ、３５
ｂ、３５ｃ及びアナログスイッチ３７を備え、演算増幅
器３１と抵抗３５ａ、３５ｂ、３５ｃによって入力数が
２以上の加算手段が構成されている。

【００１９】受光手段１１のエリアセンサ５からの出力
は、第１加算抵抗３５ａを介して演算増幅器３１に入力
する。また、アナログ遅延素子３３は、入力された電気
信号を、走査手段３が画素ラインＰＬ方向（いわゆる水
平走査方向）に光走査を行なう１周期分だけ遅延させる
もので、超音波ガラス遅延線やＣＣＤ遅延線が使用で
き、演算増幅器３１からの出力がこのアナログ遅延素子
３３に入力する。

【００２０】そして、アナログ遅延素子３３の出力は、
第２加算抵抗３５ｂを介し、さらにアナログスイッチ３
７を介して、演算増幅器３１に入力する。このようにし
て、加算手段と作用する際の一方の入力はエリアセンサ
５からのものであり、もう一方の入力はアナログ遅延素
子３３、第２抵抗３５ｂ、アナログスイッチ３７を介し
て入力するものとなる。また、演算増幅器３１の出力
は、帰還抵抗３５ｃを介して再度演算増幅器３１に入力
するよう構成されている。

【００２１】以上のように構成された本実施例のバーコ
ード読取装置においては、走査手段３から投射されたレ
ーザ光が対象物１に高速で走査される。そして対象物１
からの反射光はミラー９で反射されて角度を変え、集光
レンズ７で集光された後、エリアセンサ５に入射する。
そして、エリアセンサ５の光電変換効果によりその入射
光量に応じた電気信号が出力向上手段２１に入力され
る。

【００２２】出力向上手段２１は、利得を持った加算回
路となっており、第１加算抵抗３５ａの抵抗値Ｒ１、第
２加算抵抗３５ｂの抵抗値Ｒ２、帰還抵抗３５ｃの抵抗
値Ｒｆにより、以下に示す利得が定まる。即ち、エリア
センサ５から演算増幅器３１への入力における利得Ｇａ
は、

【００２３】

【数１】

【００２４】となる。一方、アナログ遅延素子３３を介
した演算増幅器３１への入力における利得Ｇｂは、

【００２５】

【数２】

【００２６】となる。一方、アナログスイッチ３７が閉
じていれば、上述したようにアナログ遅延素子３３が１
水平走査時間分の信号遅延を行うため、エリアセンサ５
からの出力と、同出力の１水平走査時間前の信号、即ち
１画素ラインＰＬ前のエリアセンサ５からの出力とが加
算されて出力される。従って、上記数式１，２において
Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒｉとおき、エリアセンサ５からの入力電
圧をＶ１、アナログ遅延素子３３を介した場合の入力電
圧をＶ２とすると、この出力向上手段２１からの最終的
な出力電圧Ｖout は、

【００２７】

【数３】

【００２８】となる。図４（Ａ）には、エリアセンサ５
の画素ラインＰＬ方向が、バーコード１ａの配列方向
（バーコード１ａの幅方向）に対して角度（いわゆるス
キュー角）を持たない場合の、隣合ったｎ番目と（ｎ＋
１）番目の画素ラインＰＬに対するエリアセンサ５の出
力Ｖ１と、出力向上手段２１からの最終的な出力Ｖout
を示してある。

【００２９】出力向上手段２１において、エリアセンサ
５の隣合った画素ラインＰＬに対応する出力Ｖ１が足し
込まれるため、画素ラインＰＬに対応する出力Ｖ１間の
相関度が大きければ見かけ上エリアセンサ５の感度が向
上したことと同じ結果を得ることができる。図４（Ａ）
では、出力Ｖ１（ｎ）と出力Ｖ１（ｎ＋１）とが同期し
ているので、出力向上手段２１からの最終的な出力Ｖou
t はレベルがほぼ２倍になり、出力の向上が達成され
る。

【００３０】一方、図４（Ｂ）には、エリアセンサ５の
画素ラインＰＬ方向が、バーコード１ａの配列方向に対
してスキュー角θを持つ場合の、隣合ったｍ番目と（ｍ
＋１）番目の画素ラインＰＬに対するエリアセンサ５の
出力Ｖ１と、出力向上手段２１からの最終的な出力Ｖou
t を示してある。この場合は、ｍ番目の画素ラインＰＬ
に対する出力Ｖ１（ｍ）と、（ｍ＋１）番目の画素ライ
ンＰＬに対する出力Ｖ１（ｍ＋１）との間に出力タイミ
ングのずれ（τ）が生じている。

【００３１】そのため、両画素ラインＰＬ（ｍ），ＰＬ
（ｍ＋１）間の相関度は低くなるが、図４（Ｂ）に示す
場合においては、出力Ｖ１（ｍ）と出力Ｖ１（ｍ＋１）
との間のずれ（τ）が小さいので、両出力Ｖ１（ｍ），
Ｖ１（ｍ＋１）が足し込まれて出力Ｖout の出力レベル
は向上している。従って、ある範囲内のスキュー角θで
あれば、出力向上手段２１における、隣合う画素ライン
ＰＬに対応する出力Ｖ１の足し込みは、エリアセンサ５
の感度向上と同等の効果を生じることになる。

【００３２】こうした画素ラインＰＬに対応する出力Ｖ
１間等、読み取ったデータの相関特性を利用する出力向
上手法は、他にもフィールド（あるいはフレーム）間相
関を利用するものもある。この場合、データの足し込み
に際して１フィールド（あるいは１フレーム）前のデー
タを足し込む必要があるため、１フィールド（あるいは
１フレーム）分のメモリが必要になりコストがかかる。
しかしながら、バーコード１ａの場合は、両端を除いて
一定のパターンの連続となるため、本実施例におけるエ
リアセンサ５の画素ラインＰＬに対応する出力Ｖ１間の
相関度は比較的大きなものとなり、ライン間の足し込み
でよい。

【００３３】こうして必要に応じて出力向上手段２１の
作用を受けた信号は、信号処理手段２３にて２値化信号
に変換され、デコード手段２５に入力する。次に、取り
込んだ２値化信号をデコードして出力する処理につい
て、図５のフローチャートを参照して説明する。

【００３４】まず、アナログスイッチ３７を開いた状態
にし（ステップ１００、以下単にＳ１００という。以下
同様。）、信号処理手段２３より２値化信号を取り込ん
で（Ｓ１１０）、ＯＣＲ文字デコード部２５ｂを動作さ
せる（Ｓ１２０）。そして、正常にデコードされていれ
ば（Ｓ１３０：ＹＥＳ）、取り込んだ２値化信号はＯＣ
Ｒ文字であり、切替手段２５ｃをＯＣＲ文字側にして出
力する（Ｓ１４０）。続いて終了判断を行い（Ｓ１５
０）、終了していなければＳ１００に戻って以下の処理
を繰り返す。

【００３５】一方、Ｓ１３０で正常にデコードされてい
ない場合は、アナログスイッチ３７を閉じる（Ｓ１６
０）。すると、上述したように、出力向上手段２１の作
用を受けて出力の向上した信号が取り込まれ、バーコー
ドデコード部２５ａを動作させ（Ｓ１７０）、正常にデ
コードされていれば（Ｓ１８０：ＹＥＳ）、取り込んだ
２値化信号はバーコードであり、切替手段２５ｃをバー
コード側にして出力する（Ｓ１９０）。

【００３６】このように、ＯＣＲ文字１ｂの場合は通常
のエリアセンサ５からの信号として扱い、バーコード１
ａの場合は出力向上手段２１を作用させて受光感度を向
上させることにより、バーコード１ａとＯＣＲ文字１ｂ
の読取りを１つの装置で兼用しながらも、それら光学的
情報の読取性能を向上させることができる。

【００３７】なお、上記実施例ではアナログ遅延素子３
３を一つだけ設けたが、必要に応じて付け足せばよい。
例えば第２のアナログ遅延素子５３を追加した場合を図
６に示す。２つのアナログ遅延素子３３，５３は並列に
配置され、第２のアナログ遅延素子５３は第３加算抵抗
５５を介し、さらにアナログスイッチ３７を介して演算
増幅器３１に入力する。この場合、第１のアナログ遅延
素子３３は上記実施例と同様に１水平走査時間（１Ｈ）
の遅延を行い、第２のアナログ遅延素子５３は２水平走
査時間（２Ｈ）の遅延を行うように設定されている。

【００３８】この場合は、第１及び第２のアナログ遅延
素子３３，５３により３つの画素ラインＰＬに対応する
出力が足し込まれるため、図７（Ａ）に示す３つの画素
Ｐ（１，１）、Ｐ（１，２）、Ｐ（１，３）で、図７
（Ｂ）に示すラインセンサの画素Ｓ１と同等の受光感度
を得ることができる。同様に、３つの画素Ｐ（２，
１）、Ｐ（２，２）、Ｐ（２，３）で、図７（Ｂ）の画
素Ｓ２と同等の受光感度を得ることができる。従って、
より大きな受光感度を得ることができる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明の光学的情報
読取装置によれば、エリアセンサの現走査中の画素ライ
ンに対応する出力に、１ライン前の画素ラインに対応す
る出力が足し込まれることにより出力が向上させられて
読取手段に入力されるため、画素当りの受光面積が小さ
なエリアセンサを使用してもラインセンサと同等の受光
感度を得ることができ、光学的情報の十分な読取性能を
得ることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の光学的情報読取装置全体の構成を表す
概略構成図である。

【図２】エリアセンサの説明図である。

【図３】出力向上手段の回路図である。

【図４】（Ａ）はスキュー角を持たない場合の出力波形
図、（Ｂ）はスキュー角を持つ場合の出力波形図であ
る。

【図５】取り込んだ２値化信号をデコードして出力する
デコード処理を示すフローチャートである。

【図６】遅延素子を２つにした場合の出力向上手段の回
路図である。

【図７】遅延素子を２つにした場合のエリアセンサとラ
インセンサとを比較するための説明図である。

【図８】従来の光学的情報読取装置全体の構成を表す概
略構成図である。

【図９】従来技術の説明図である。

【符号の説明】

Ｐ…受光画素、 ＰＬ…画素ライン、 １…対象物、
１ａ…バーコード、１ｂ…ＯＣＲ文字、 ５…
エリアセンサ、 １１…受光手段、２１…出力向上
手段、 ２３…信号処理手段、 ２５…デコード
手段、２５ａ…バーコードデコード部、 ２５ｂ…
ＯＣＲ文字デコード部、３１…演算増幅器、 ３３
…アナログ遅延素子、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06K 9/20 G06K 7/10

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学的情報の記載された対象物に光を投
   射及び走査する走査手段と、 走査方向に受光画素が複数並べられた画素ラインを複数
   ライン有する２次元のエリアセンサを備え、上記対象物
   から反射してくる反射光を受光し、その受光光量に応じ
   た電気信号を出力する受光手段と、 該受光手段からの電気信号により上記光学的情報を読み
   取る読取手段とを備えた光学的情報読取装置において、 上記受光手段から上記読取手段への電気信号経路に設け
   られ、現走査中の画素ラインに対応する出力に１ライン
   前の画素ラインに対応する出力を足し込み、上記受光手
   段から上記読取手段への出力を向上させる出力向上手段
   を備えており、 当該出力向上手段は、 上記走査手段が上記画素ライン方向に光走査を行なう周
   期に対応した遅延量にて電気信号を遅延させる遅延素子
   と、上記受光手段から出力された電気信号を一方の入力
   とする加算手段とを備え、 上記加算手段の他方の入力は、当該加算手段から出力さ
   れた電気信号が上記遅延素子によって遅延させられたも
   のであり、 上記加算手段による加算結果に対応した電気信号を上記
   読取手段に出力することによって、上記出力向上を実現
   することを特徴とする 光学的情報読取装置。