JPH0731717B2 - 光学読取装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は光学的に文字およびバーコードを読取る光学読
取装置に関するものである。

［従来技術とその問題点］ 手持ち式OCR（光学文字読取装置）は特開昭54-16133号
公報等に記載されている。第５図に手持ち型OCRの例を
示す。これはハンドスキャナ21を手22で持ち用紙上を移
動させることにより文字を読取るものである。24は光源
であり、用紙面を照射し、その反射光をレンズ系25を介
してイメージセンサ26へ結像させる。イメージセンサ26
の出力信号を増幅回路27で増幅し、二値化回路38で
“白”（用紙）と“黒”（文字）の二値信号に変換した
後、識別回路29で文字を識別するものである。

また、文字およびバーコードの両方を読取る装置は例え
ば特開昭59-81766号公報、特開昭60-201483号公報等に
記載されている。特開昭59-81766号公報の構成を第６図
に示す。図中21〜29は第５図と同じであるので説明を省
略する。識別回路29で文字を識別するとともに二値化回
路28の出力信号からバーコードを識別する識別回路30が
あり、識別回路29、30から送られる識別結果をもとに選
択回路31で正しい方を読取結果として出力するものであ
る。

文字の識別では線の有無を検出できれば十分なので、考
えうる文字の最小線幅が正しく解像できれば良い。しか
し、バーコードはバー相互の線幅の違いを検出すること
によって識別するため、バーの最小線幅が解像できる程
度の読取装置では正しく識別できない。

バーコード識別上の問題点を第４図を用いて説明する。
バー32は幅ａ、バー33は幅ｂで今、ｂ＝2aとする。第４
図で示されているイメージセンサ34の画素ピッチを細い
バー32の幅ａと同じとし、二値化での閾値を50％とす
る。第４図の位置で走査すると、バー32ではセル37、38
の２画素が“黒”となるのでバー32とバー33のバー幅は
実際２倍の差があるにもかかわらず、走査後は“黒”の
画素数が同じとなり、バー32とバー33とのバー幅は同じ
と見なされる。このため、バーコードの識別ができな
い。

先に述べた例は量子化誤差のみを考慮した場合であっ
て、実際のバーコードでは印刷のムラ、インクの濃淡、
用紙表面のケバ等の条件によってバーの線幅にバラツキ
を生じる。今、細バーと太バーの幅の規格上の比が1:2
であっても、細バーが20％太り太バーが20％細ると実際
の比は1.2:1.6になる。これに前記の量子化誤差を考慮
すると、この両者を正確に判別するためには少なくとも
細バーの線幅（1/4mm程度）のさらに1/3〜1/5の幅を解
像できる能力を必要とする。すなわちバーコード識別を
行うためには少なくとも1/12mm、高い識別性能を得るた
めには紙面上で1/20mm以上の解像度が要求される。

一方、文字識別とは、種々の基本パターンを辞書として
用意しておき、画信号から得られた入力パターンと辞書
の基本パターンとの比較を繰り返しながら文字を特定す
るものであるから、線の有無を検出できればよい。すな
わち水平／垂直ともに紙面上で文字の最小線幅（印刷誤
差も含めてOCR用文字の最小線幅は1/3mm程度）が解像で
きれば十分である。

しかるに、バーコードと文字という要求解像度の大きく
異なる大賞を同時に読み取ろうとすると、装置としては
高い方の解像度要求を満足しなければならない。すなわ
ち、バーコード識別の要求に合わせて画素ピッチの非常
に小さいイメージセンサを用いなければならないが、文
字識別からすれば必要以上に過大な情報量を得ることに
なって次のような問題が生じる。

（ｉ）基本パターンの量を入力情報量に応じてふやさね
ばならないため、莫大な記憶容量が必要になる。

（ii）入力情報のパターンの場合の数が情報量に応じて
増すため、識別のアルゴリズムが複雑になり開発に莫大
な時間を必要とする。

（iii）同じ理由で、文字識別に要する処理時間も莫大
なものとなる。

なお、もともとバーコード識別と文字識別では文字識別
の方が情報量が多く処理時間も長くかかるために、上記
のように必要以上の情報量が文字識別部に与えられると
両識別動作のアンバランスがさらに大きくなり、バーコ
ード／文字読取装置全体の効率を引き下げることとな
る。

［発明の目的］ 本発明の目的は従来の欠点を改良するもので、高精度で
かつ効率良く文字およびバーコードの識別を行える光学
読取装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の構成を第１図に示す。

イメージセンサ４の出力は解像度変換回路５を経て、文
字識別回路６へは文字用の解像度をもつパターンとし
て、バーコード識別回路７へはバーコード用の解像度を
もつパターンとして送られる。各々の識別回路の判定結
果は選択回路８に送られ、正しいものが、最終出力とな
る。

イメージセンサの構造を第２図に示す。同図（ｉ）はｎ
列の１次元イメージセンサである。同図（ii）、（ii
i）はいずれもｍ行ｎ列の２次元イメージセンサであ
る。いずれのイメージセンサにおいても本願の構成とし
ては水平方向（行方向）の画素ピッチがバーコード識別
に十分小さいことが前提である。すなわちいずれのイメ
ージセンサにおいても、少なくとも水平方向の画素ピッ
チはバーコードの最小線幅（1/4mm）の1/3倍、すなわち
1/12mmより細かい。

ただし、以上の解像度の議論は紙面上でのものであっ
て、イメージセンサ上に結像した画像での線幅は結像光
学系によって、紙面上での線幅に結像倍率Ｍを乗じたも
のとなる。すなわち紙面上で1/12mmに相当する解像度を
得るためには、イメージセンサの画素ピッチはM/12mmで
なければならない。一般に光学読取装置の結像光学系は
装置の小型化要求や視野を広くとりたい要求のために縮
小光学系となっている。例えばＭ＝0.2とするとイメー
ジセンサの水平方向の画素ピッチは1/60mmとなる。また
同じ光学系において、文字識別に必要な解像度を満たす
ためには、M/3＝1/15mmの画素ピッチが必要である。

バーコードを識別するのに必要な高い解像度はイメージ
センサの水平方向にのみ要求される。同図（ii）は、水
平方向はバーコード識別に対応できる細かい画素ピッチ
とし、垂直方向については文字識別で要求される程度の
粗い画素ピッチのイメージセンサの例である。一方、市
販されているイメージセンサの大部分は水平／垂直の画
素ピッチが同程度のため、標準品を使うなら同図（ii
i）のように水平／垂直ともバーコード識別に対応でき
る画素ピッチを持つことになる。

次にイメージセンサ出力に対する解像度変換回路の作用
について述べる。第２図（ｉ）のようにイメージセンサ
が１次元配列である場合には、例えば文字識別用に必要
な解像度がイメージセンサの解像度の1/4であるとすれ
ば、解像度変換回路は４画素分のデータを加算してその
結果を出力する。この結果、１次元イメージセンサの画
素数がｎであれば文字識別用に用いられるデータは等価
的にｋ＝n/4画素となる。（ii）、（iii）においても基
本は１次元配列の場合と同様で、水平または垂直方向の
イメージセンサ自信の解像度に比べ文字用に必要な解像
度が1/xで良いならばｘ画素のデータを加算してその結
果を文字識別に用いれば良い。

なお１次元センサを使用した場合には、文字の識別のた
めにイメージセンサを垂直方向に移動させて２次元の画
像を得る。

第７図は、本発明によって適正な解像度のパターンを得
た例である。同図（ｉ）は文字の場合。同図（ii）はバ
ーコードの場合を示す。

［実施例］ 第３図に解像度変換回路の実施例を示す。

図中、第１保持回路53は加算回路51による加算の途中結
果Ａを、第２保持回路54は加算の最終結果Ｃそれぞれ保
持する。第１保持回路53、第２保持回路54はサンプル＆
ホールド回路である。この実施例では、イメージセンサ
の解像度を等価的に1/4倍に低下させている。

計数回路52によって４クロック中３クロックの区間、各
クロックに同期して、第１保持回路53にサンプル（１）
信号を送る。この間、第１保持回路53の出力と画信号出
力が加算され、第１保持回路53に総和が記録される。

４クロック中、１クロック区間はサンプル（１）信号は
出さず、第２保持回路54に対し、サンプル（２）信号を
送り４クロック分相等区間の画信号出力の総和を第２保
持回路54に保持させる。これと同時に第１保持回路53に
対してはリセット信号を送り第１保持回路53の出力をリ
セットする。

以上のサイクルの繰り返しで４クロックに１度、４クロ
ック分の画信号出力の総和を文字識別回路に送る。

一方、バーコード識別回路にはイメージセンサの画信号
出力をそのまま送る。

こうして文字識別回路にはバーコード識別回路に送られ
る画信号出力に比べて等価的に1/4の解像度の信号が送
られることになる。

なお、文字かバーコードかの判断は、昭和60年４月12日
出願の特願昭60−79083のように正しく識別された方を
選ぶか、あるいはバーコードのバーの高さが文字の高さ
より高いことを利用して判断しても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成図である。 第２図は解像度変換の説明図であり、第２図（ｉ）は１
次元センサの場合、第２図（ii）は２次元センサ（水平
方向ピッチがバーコード用、垂直方向ピッチは文字用）
の場合、第２図（iii）は２次元センサ（水平垂直共バ
ーコード用相当のピッチ）の場合の説明図。 第３図は実施例。 第４図はバー幅と画素の関係を示す説明図。 第５図は従来の手持ち式文字読取装置の構成。 第６図は従来の手持ち式文字およびバーコード読取装置
の構成図。 第７図は本発明における２値化後のパターン例。 1:印刷物、2:照明光源、3:レンズ、4:イメージセンサ、
5:解像度変換回路、6:文字識別回路、7:バーコード識別
回路、51:加算回路、52:計数回路、53:第１保持回路、5
4:第２保持回路である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】紙面上の文字またはバーコードを結像光学
   系によってイメージセンサ上に結像させてバーコード識
   別ならびに文字識別を行なう光学読取装置において、 前記結像光学系によって決定される倍率をＭとすると
   き、 前記結像光学系によって結像された画像に対して、水平
   方向の解像度が、使用するバーコード規格における最小
   線幅のＭ倍の値のさらに数分の１以下となるように設置
   されたイメージセンサと、 前記イメージセンサの出力と第１保持手段の出力とを加
   算しその結果を前記第１保持手段および第２保持手段に
   出力する加算手段と、前記第１保持手段および前記第２
   保持手段を制御し、前記イメージセンサの駆動クロック
   が所定の回数に達するまで前記加算手段による加算を継
   続させ、該駆動クロックが所定の回数に達すると前記第
   ２保持手段からそれまでの加算結果を出力させる計数手
   段とからなる解像度変換手段と、 前記イメージセンサの出力を入力としてバーコード画像
   として識別するバーコード識別手段と、 前記解像度変換手段の出力を入力として文字画像として
   識別する文字識別手段と、 前記バーコード識別手段と前記文字識別手段が出力する
   識別結果のうち適正なものを選択する選択手段とからな
   り、 前記解像度変換手段に与えられる所定の回数とは前記文
   字の最小の線幅のＭ倍の値を前記水平方向の画素のピッ
   チで割った値にほぼ近い数であることを特徴とする光学
   読取装置。
2. 【請求項２】前記イメージセンサは水平方向の画素ピッ
   チが使用するバーコード規格における最小線幅のＭ倍の
   値のさらに数分の１以下であり、垂直方向の画素ピッチ
   が文字の最小線幅のＭ倍の値以下である２次元イメージ
   センサであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の光学読取装置。
3. 【請求項３】前記イメージセンサは画素ピッチが使用す
   るバーコード規格における最小線幅のＭ倍の値のさらに
   数分の１以下で、画素配列方向が水平方向となるように
   設置された１次元イメージセンサであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の光学読取装置。