JPH08212280A - ２次元バーコードの走査方法およびその走査装置 - Google Patents
２次元バーコードの走査方法およびその走査装置Info
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- JPH08212280A JPH08212280A JP7274198A JP27419895A JPH08212280A JP H08212280 A JPH08212280 A JP H08212280A JP 7274198 A JP7274198 A JP 7274198A JP 27419895 A JP27419895 A JP 27419895A JP H08212280 A JPH08212280 A JP H08212280A
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- G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
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- G06K7/10—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
- G06K7/10544—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation by scanning of the records by radiation in the optical part of the electromagnetic spectrum
- G06K7/10821—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation by scanning of the records by radiation in the optical part of the electromagnetic spectrum further details of bar or optical code scanning devices
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- G06K7/10871—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation by scanning of the records by radiation in the optical part of the electromagnetic spectrum further details of bar or optical code scanning devices sensing of data fields affixed to objects or articles, e.g. coded labels randomly oriented data-fields, code-marks therefore, e.g. concentric circles-code
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 少なくとも一方の側に沿って配置されたユニ
ークな探索可能なパターンを備え、任意の方向に配置さ
れた２次元バーコードシンボルに、２次元バーコード読
取装置の視野を自動的に整列する。 【解決手段】 レーザ走査装置において、境界パターン
（例えば、ＰＤＦ４１７スタートコードワード）を通っ
て延びたレーザ走査線でシンボルを走査し、走査線によ
って検出されたスタートコードワードの長さを測定し、
所定の量だけ走査線を回転することによって行われる。
これは、所定の回数だけ繰り返され、コードワード長が
最小となる回転角が、測定されたコードワード長と回転
角の最小２乗法の適用により決定される。次に、そのラ
スタパターンは、決定された回転角へ回転され、その後
の走査と復号化のためにシンボルと整列する。
ークな探索可能なパターンを備え、任意の方向に配置さ
れた２次元バーコードシンボルに、２次元バーコード読
取装置の視野を自動的に整列する。 【解決手段】 レーザ走査装置において、境界パターン
（例えば、ＰＤＦ４１７スタートコードワード）を通っ
て延びたレーザ走査線でシンボルを走査し、走査線によ
って検出されたスタートコードワードの長さを測定し、
所定の量だけ走査線を回転することによって行われる。
これは、所定の回数だけ繰り返され、コードワード長が
最小となる回転角が、測定されたコードワード長と回転
角の最小２乗法の適用により決定される。次に、そのラ
スタパターンは、決定された回転角へ回転され、その後
の走査と復号化のためにシンボルと整列する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、一般的に２次元
バーコードシンボルの光学走査に関するものであり、特
に、まず走査装置の視野に対するシンボルの方向を決定
し、次にそれに応じて、前記視野を回転させて、走査な
らびにその後の処理および復号化を行うために前記視野
をシンボルに実質上整列させることにより、任意の方向
に配置された２次元バーコードを光学的に走査すること
に関するものである。
バーコードシンボルの光学走査に関するものであり、特
に、まず走査装置の視野に対するシンボルの方向を決定
し、次にそれに応じて、前記視野を回転させて、走査な
らびにその後の処理および復号化を行うために前記視野
をシンボルに実質上整列させることにより、任意の方向
に配置された２次元バーコードを光学的に走査すること
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】バーコードは自動的に物体を識別する手
段として広く受け入れられてきた。バーコードシンボル
はデータ要素やキャラクタを表わす、種々の幅の平行な
バーとスペースからなるパターンである。バーは２進数
の１の列を、スペースは２進数の０の列を表わす。一般
的にバーとスペースは、“モジュール”や“ユニット”
と呼ばれる指定された最小幅より狭くなってはいけな
い。バーとスペースは、前記モジュールサイズまたは前
記最小幅の倍数である。
段として広く受け入れられてきた。バーコードシンボル
はデータ要素やキャラクタを表わす、種々の幅の平行な
バーとスペースからなるパターンである。バーは２進数
の１の列を、スペースは２進数の０の列を表わす。一般
的にバーとスペースは、“モジュール”や“ユニット”
と呼ばれる指定された最小幅より狭くなってはいけな
い。バーとスペースは、前記モジュールサイズまたは前
記最小幅の倍数である。
【０００３】従来のバーコードシンボルは、バーとスペ
ースが一方にしか延びていない“１次元”のものであ
る。しかし、従来のバーコードシンボルより多くの情報
を含む、機械読取可能なシンボルに対する需要が増大し
てきた。機械読取可能なシンボルの情報を増やす方法の
一つは、バーコードの高さを減じ、そのバーコードを互
いに積み上げることによって、“積み重ねられた”、あ
るいは“２次元の”バーコードを作ることである。その
ような２次元のバーコードの一つは、シンボルテクノロ
ジイズ社によって開発されたＰＤＦ４１７である。ＰＤ
Ｆ４１７シンボロジーはデータのデイスクリートな表示
である可変数のコードワードを利用する。ＰＤＦ４１７
コードの完全な説明は、米国特許第５,３０４,７８６号
明細書に含まれている。他の２次元バーコードシンボロ
ジーはマトリックスコードといわれているコード１とマ
クシコードとを含む。
ースが一方にしか延びていない“１次元”のものであ
る。しかし、従来のバーコードシンボルより多くの情報
を含む、機械読取可能なシンボルに対する需要が増大し
てきた。機械読取可能なシンボルの情報を増やす方法の
一つは、バーコードの高さを減じ、そのバーコードを互
いに積み上げることによって、“積み重ねられた”、あ
るいは“２次元の”バーコードを作ることである。その
ような２次元のバーコードの一つは、シンボルテクノロ
ジイズ社によって開発されたＰＤＦ４１７である。ＰＤ
Ｆ４１７シンボロジーはデータのデイスクリートな表示
である可変数のコードワードを利用する。ＰＤＦ４１７
コードの完全な説明は、米国特許第５,３０４,７８６号
明細書に含まれている。他の２次元バーコードシンボロ
ジーはマトリックスコードといわれているコード１とマ
クシコードとを含む。
【０００４】１次元と２次元バーコードシンボルは両方
とも、典型的に、走査レーザビームなどの光学式走査技
術によって読み取られる。その結果生じた電気信号はシ
ンボル内で符号化されたデータを元に戻すため、復号化
される。特に、ＰＤＦ４１７シンボロジーなどにおける
２次元バーコードシンボルは、米国特許第４,８１６,６
６１号明細書および同特許第５,２３５,１６７号明細書
で説明されているように、垂直方向へくり返し掃引され
る水平走査の連続により構成されている２次元のラスタ
レーザパターンにより、走査するのが有利である。しか
し、２次元のバーコードシンボルを走査し、復号化する
とき、レーザラスタの水平走査線は、図１（A）に示さ
れているように普通は±３°以内で、シンボルの水平列
とほぼ整列しなければならない。図１（A）では、レー
ザ走査線１は、視野を形成し、ＰＤＦ４１７シンボル３
の水平に置かれた列と平行である。これは正確な復号化
を可能にする。（実際は、レーザ走査装置は、簡潔な描
写のために単純化されている図１（A）に実際に示され
ているよりも多くの、より密接した間隔の走査線１を生
成する。）
とも、典型的に、走査レーザビームなどの光学式走査技
術によって読み取られる。その結果生じた電気信号はシ
ンボル内で符号化されたデータを元に戻すため、復号化
される。特に、ＰＤＦ４１７シンボロジーなどにおける
２次元バーコードシンボルは、米国特許第４,８１６,６
６１号明細書および同特許第５,２３５,１６７号明細書
で説明されているように、垂直方向へくり返し掃引され
る水平走査の連続により構成されている２次元のラスタ
レーザパターンにより、走査するのが有利である。しか
し、２次元のバーコードシンボルを走査し、復号化する
とき、レーザラスタの水平走査線は、図１（A）に示さ
れているように普通は±３°以内で、シンボルの水平列
とほぼ整列しなければならない。図１（A）では、レー
ザ走査線１は、視野を形成し、ＰＤＦ４１７シンボル３
の水平に置かれた列と平行である。これは正確な復号化
を可能にする。（実際は、レーザ走査装置は、簡潔な描
写のために単純化されている図１（A）に実際に示され
ているよりも多くの、より密接した間隔の走査線１を生
成する。）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図１（B）で
は、シンボル３aが視野内の走査線１に対して傾いてい
るため、シンボル３aはうまく復号化されない。ＰＤＦ
４１７のような２次元的バーコードはある程度のずれを
許容するが、視野内の走査線１の方向はシンボルの行に
対して、ある最大の角度よりも小さくなければいけな
い。
は、シンボル３aが視野内の走査線１に対して傾いてい
るため、シンボル３aはうまく復号化されない。ＰＤＦ
４１７のような２次元的バーコードはある程度のずれを
許容するが、視野内の走査線１の方向はシンボルの行に
対して、ある最大の角度よりも小さくなければいけな
い。
【０００６】ハンドヘルド型レーザラスタスキャナを使
用する場合、操作者は簡単に２次元シンボルと視野内の
ラスタパターンを物理的に整列できる。それは視野の必
要なアライメントが視覚的にとらえられ、シンボルが正
しく読み取られ、復号化されるまで、リーダおよび/ま
たはシンボルの付いている物体を回転させることによっ
て行われる。しかし、シンボルの行と視野が一列に並べ
られるようにリーダを手で動かす必要がなく、任意の方
向に置かれた２次元バーコードシンボルを読み取り、復
号化できるのが望ましい応用例が多数ある。例えば、工
業的な環境では、シンボルは、ベルトコンベアの上を移
動する物体の上に取り付けられ、リーダがシンボルを上
部から見るようになっているかもしれない。従って、そ
のシンボルはリーダの視野に対し、様々な方向を向いて
いる可能性がある。さらに、小売り業のＰＯＳ環境で
は、シンボルは、購入のためにレジ係に差し出される品
物に取り付けられているかもしれない。レジ係は典型的
に、適切なレーザ走査パターンを提供するプレゼンテー
ション走査ランプの下に、シンボルを取り付けられた品
物を置く。従って、この状況では、レジ係は、ラスタパ
ターンにシンボルを合わせることなく、素早く品物を走
査ランプの下へ差し出すことができるのが望ましい。
用する場合、操作者は簡単に２次元シンボルと視野内の
ラスタパターンを物理的に整列できる。それは視野の必
要なアライメントが視覚的にとらえられ、シンボルが正
しく読み取られ、復号化されるまで、リーダおよび/ま
たはシンボルの付いている物体を回転させることによっ
て行われる。しかし、シンボルの行と視野が一列に並べ
られるようにリーダを手で動かす必要がなく、任意の方
向に置かれた２次元バーコードシンボルを読み取り、復
号化できるのが望ましい応用例が多数ある。例えば、工
業的な環境では、シンボルは、ベルトコンベアの上を移
動する物体の上に取り付けられ、リーダがシンボルを上
部から見るようになっているかもしれない。従って、そ
のシンボルはリーダの視野に対し、様々な方向を向いて
いる可能性がある。さらに、小売り業のＰＯＳ環境で
は、シンボルは、購入のためにレジ係に差し出される品
物に取り付けられているかもしれない。レジ係は典型的
に、適切なレーザ走査パターンを提供するプレゼンテー
ション走査ランプの下に、シンボルを取り付けられた品
物を置く。従って、この状況では、レジ係は、ラスタパ
ターンにシンボルを合わせることなく、素早く品物を走
査ランプの下へ差し出すことができるのが望ましい。
【０００７】バーコードシンボル読取装置は電荷結合素
子(ＣＣＤ)撮像技術に基づく技術分野でも知られてい
る。例えば、５１２×５１２の画素からなる２次元ＣＣ
Ｄアレイが目標バーコードシンボル全体の像を同時に捉
えるために使用されるだろう。そして、各画素によって
カバーされた領域により感知された光の量の関数として
各画素に蓄積された電荷は、シリアルにシフト出力され
て、さらに処理し、デジタル化し、復号化するための電
気信号を形成する。画像処理技術によって、そのような
ＣＣＤアレイを、誤った方向に置かれたバーコードシン
ボルを読み取るために使用できる。例えば、米国特許第
５,３１９,１８１号明細書では、ＰＤＦ４１７シンボル
を捉え、画像データをメモリに記憶し、画像データの仮
想走査を行って、その結果シンボルの適切な方向を決定
し、正しい復号化を可能にするためにＣＣＤカメラを使
用するための技術を説明している。これらの技術は一方
では、多くの使用法にとって十分であるが、画像メモリ
がランダムアクセス法により繰り返しアクセスされなけ
ればならないので高速読取りは可能ではない。従って、
ＣＣＤに基づくバーコードシンボル読取装置の分野で
は、誤った方向に置かれた２次元バーコードシンボルを
高速度で読み取れる技術が必要である。
子(ＣＣＤ)撮像技術に基づく技術分野でも知られてい
る。例えば、５１２×５１２の画素からなる２次元ＣＣ
Ｄアレイが目標バーコードシンボル全体の像を同時に捉
えるために使用されるだろう。そして、各画素によって
カバーされた領域により感知された光の量の関数として
各画素に蓄積された電荷は、シリアルにシフト出力され
て、さらに処理し、デジタル化し、復号化するための電
気信号を形成する。画像処理技術によって、そのような
ＣＣＤアレイを、誤った方向に置かれたバーコードシン
ボルを読み取るために使用できる。例えば、米国特許第
５,３１９,１８１号明細書では、ＰＤＦ４１７シンボル
を捉え、画像データをメモリに記憶し、画像データの仮
想走査を行って、その結果シンボルの適切な方向を決定
し、正しい復号化を可能にするためにＣＣＤカメラを使
用するための技術を説明している。これらの技術は一方
では、多くの使用法にとって十分であるが、画像メモリ
がランダムアクセス法により繰り返しアクセスされなけ
ればならないので高速読取りは可能ではない。従って、
ＣＣＤに基づくバーコードシンボル読取装置の分野で
は、誤った方向に置かれた２次元バーコードシンボルを
高速度で読み取れる技術が必要である。
【０００８】従って、この発明の１つの目的はシンボル
読取装置の視野に対する方向に関係なく、２次元バーコ
ードシンボルを読み取り、復号化するための走査方法と
その走査装置を提供することである。この発明の他の１
つの目的は、読取装置の視野に対する誤った方向に置か
れたバーコードシンボルのスキュー角を計算し、その計
算された角度へ視野を回転することによって、その誤っ
た方向の訂正を可能にすることである。
読取装置の視野に対する方向に関係なく、２次元バーコ
ードシンボルを読み取り、復号化するための走査方法と
その走査装置を提供することである。この発明の他の１
つの目的は、読取装置の視野に対する誤った方向に置か
れたバーコードシンボルのスキュー角を計算し、その計
算された角度へ視野を回転することによって、その誤っ
た方向の訂正を可能にすることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】これらと、その他の目的
に応じて、任意の方向に配置された２次元バーコードシ
ンボルに、２次元バーコードシンボル読取装置の視野を
自動的に整列させるための方法と装置が提供されてい
る。ここで、そのシンボルは、少なくともその一方の側
に沿って配置されたユニークな探索可能なパターンから
なる。その方法は、走査線がパターンを貫いて延びるよ
うにしてシンボルを走査し、パターンを検出し、走査線
によって検出されたパターンの長さを測定し、そして視
野の中心点のまわりに走査線を所定の量だけ回転させる
ステップを含む。これらの、走査、検出、測定および回
転のステップは、所定回数だけ繰り返される。パターン
の長さの最小となる回転角度は、測定されたパターンの
長さの関数として決定される。そして、シンボル読取装
置の視野は、その後の走査とデコードのためにシンボル
に整列するように、決定されたスキュー角に回転され
る。
に応じて、任意の方向に配置された２次元バーコードシ
ンボルに、２次元バーコードシンボル読取装置の視野を
自動的に整列させるための方法と装置が提供されてい
る。ここで、そのシンボルは、少なくともその一方の側
に沿って配置されたユニークな探索可能なパターンから
なる。その方法は、走査線がパターンを貫いて延びるよ
うにしてシンボルを走査し、パターンを検出し、走査線
によって検出されたパターンの長さを測定し、そして視
野の中心点のまわりに走査線を所定の量だけ回転させる
ステップを含む。これらの、走査、検出、測定および回
転のステップは、所定回数だけ繰り返される。パターン
の長さの最小となる回転角度は、測定されたパターンの
長さの関数として決定される。そして、シンボル読取装
置の視野は、その後の走査とデコードのためにシンボル
に整列するように、決定されたスキュー角に回転され
る。
【００１０】この好ましい実施形態では、ラスタレーザ
２次元バーコード読取装置が使用され、走査線は振動ミ
ラー、またはそれと類似したものなどの走査要素により
目標バーコードを横切って掃引されるレーザ光源により
生成される。スキュー角が決定されたとき、ラスタ装置
の視野はその角度に回転させられ、それによって目標シ
ンボルに整列させられたレーザラスタパターンが生成さ
れる。
２次元バーコード読取装置が使用され、走査線は振動ミ
ラー、またはそれと類似したものなどの走査要素により
目標バーコードを横切って掃引されるレーザ光源により
生成される。スキュー角が決定されたとき、ラスタ装置
の視野はその角度に回転させられ、それによって目標シ
ンボルに整列させられたレーザラスタパターンが生成さ
れる。
【００１１】他の実施形態では、２次元ＣＣＤ読取装置
が使用され、走査線は、放射状のパターンで配置された
複数の直線状のＣＣＤアレイにより構成された専用の放
射状のＣＣＤアレイにより生成される。ここで、各ライ
ンのアレイによりとらえられた各データはシリアル形式
でアクセスされる。シンボルのスキュー角が計算される
と、２次元ＣＣＤアレイはその中心のまわりに計算され
た角度へ回転させられ、目標バーコードの全体像が同時
にとらえられる。
が使用され、走査線は、放射状のパターンで配置された
複数の直線状のＣＣＤアレイにより構成された専用の放
射状のＣＣＤアレイにより生成される。ここで、各ライ
ンのアレイによりとらえられた各データはシリアル形式
でアクセスされる。シンボルのスキュー角が計算される
と、２次元ＣＣＤアレイはその中心のまわりに計算され
た角度へ回転させられ、目標バーコードの全体像が同時
にとらえられる。
【００１２】いずれのタイプの読取装置でも、角度を決
定するステップの方法は、測定されたパターン長と既知
の回転角度とに最小２乗法を適用して実行するステップ
とを含む。または、角度を推定するステップは、測定さ
れたコードワード長と回転角度とに逐次最小２乗法を適
用し実行するステップとを含む。
定するステップの方法は、測定されたパターン長と既知
の回転角度とに最小２乗法を適用して実行するステップ
とを含む。または、角度を推定するステップは、測定さ
れたコードワード長と回転角度とに逐次最小２乗法を適
用し実行するステップとを含む。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、その一例を添付図面に示し
たこの発明の好ましい実施形態について詳細に説明す
る。この発明は、バーコード読取装置によって容易に位
置を確認することが可能な、十分に定義されたパターン
を有する２次元バーコードシンボルとともに、実施する
のが有利である。後で説明するように、ＰＤＦ４１７シ
ンボロジーは、シンボルの左側と右側に隣接して境界を
画しているスタートコードワードおよびストップコード
ワード中にそのようなパターンを特徴として備えてい
る。従って、この発明の好ましい実施形態は、ここで説
明されている、ＰＤＦ４１７フォーマットで符号化され
ている２次元バーコードシンボルとともに実施するのが
有利である。 コードＰＤＦ４１７ 各ＰＤＦ４１７シンボルはバーコード化された情報の段
の積み重ねによって構成されている。シンボル内の各段
は、スタートパターンと、いくつかのコードワードと、
ストップパターンとによって構成されている。コードワ
ードは、ある数字、文字またはその他のシンボルを表わ
す値、またはこれらに関連づけられた値を符号化するた
めの基本となる単位である。集合的に、各段のコードワ
ードはデータ列を形成する。
たこの発明の好ましい実施形態について詳細に説明す
る。この発明は、バーコード読取装置によって容易に位
置を確認することが可能な、十分に定義されたパターン
を有する２次元バーコードシンボルとともに、実施する
のが有利である。後で説明するように、ＰＤＦ４１７シ
ンボロジーは、シンボルの左側と右側に隣接して境界を
画しているスタートコードワードおよびストップコード
ワード中にそのようなパターンを特徴として備えてい
る。従って、この発明の好ましい実施形態は、ここで説
明されている、ＰＤＦ４１７フォーマットで符号化され
ている２次元バーコードシンボルとともに実施するのが
有利である。 コードＰＤＦ４１７ 各ＰＤＦ４１７シンボルはバーコード化された情報の段
の積み重ねによって構成されている。シンボル内の各段
は、スタートパターンと、いくつかのコードワードと、
ストップパターンとによって構成されている。コードワ
ードは、ある数字、文字またはその他のシンボルを表わ
す値、またはこれらに関連づけられた値を符号化するた
めの基本となる単位である。集合的に、各段のコードワ
ードはデータ列を形成する。
【００１４】ＰＤＦ４１７シンボルの段の数と、データ
列の数は共に可変である。シンボルは、少なくとも３段
を有しなければならず、９０段まで有することができ
る。同様に、各段のコードワードまたはデータ列の数
は、３から３０まで変化することが可能である。各ＰＤ
Ｆ４１７コードワードは１７個のモジュールまたはユニ
ットにより構成されている。各コードワードには４つの
バーと４つのスペースがある。個々のバーまたはスペー
スは、１つから６つのモジュールまで幅を変えることが
できるが、１つのコードワードあたりの総数は常に１７
モジュールである。従って、各コードワードは、そのコ
ードワード内の４組の交互のバーとスペースの幅を表わ
す８つの数字の連続により定義される。これはコードワ
ードの”Ｘシーケンス”と呼ばれ、シーケンスＸ０、Ｘ
１、...Ｘ７と表示されることができる。例えば、“５
１１１１１２５”のＸシーケンスの場合、最初のエレメ
ントはモジュール５つ分の幅であり、そしてそれに、モ
ジュール１つ分の幅の５つのエレメントと、モジュール
２つ分の幅の１つのエレメントと、最後の、モジュール
５つ分の幅のエレメントが１つ続く。この例は図２に示
されている。
列の数は共に可変である。シンボルは、少なくとも３段
を有しなければならず、９０段まで有することができ
る。同様に、各段のコードワードまたはデータ列の数
は、３から３０まで変化することが可能である。各ＰＤ
Ｆ４１７コードワードは１７個のモジュールまたはユニ
ットにより構成されている。各コードワードには４つの
バーと４つのスペースがある。個々のバーまたはスペー
スは、１つから６つのモジュールまで幅を変えることが
できるが、１つのコードワードあたりの総数は常に１７
モジュールである。従って、各コードワードは、そのコ
ードワード内の４組の交互のバーとスペースの幅を表わ
す８つの数字の連続により定義される。これはコードワ
ードの”Ｘシーケンス”と呼ばれ、シーケンスＸ０、Ｘ
１、...Ｘ７と表示されることができる。例えば、“５
１１１１１２５”のＸシーケンスの場合、最初のエレメ
ントはモジュール５つ分の幅であり、そしてそれに、モ
ジュール１つ分の幅の５つのエレメントと、モジュール
２つ分の幅の１つのエレメントと、最後の、モジュール
５つ分の幅のエレメントが１つ続く。この例は図２に示
されている。
【００１５】各コードワードに１７個のモジュールがあ
り、各コードワードに４つのバーと４つのスペースがあ
り、個々のバーおよびスペースは１つから６つのモジュ
ールまで変化することができる、という制約があるた
め、１０,４８０のユニークなコードワードが可能であ
る。この可能なコードワードの集合は、さらに、「クラ
スタ」と呼ばれる３つの利用可能な、相互に排他的な部
分集合に分割される。ＰＤＦ４１７シンボルでは、各段
はデータを符号化するために３つのうち１つしか使用せ
ず、各クラスタは３段おきに引き続き繰り返される。
り、各コードワードに４つのバーと４つのスペースがあ
り、個々のバーおよびスペースは１つから６つのモジュ
ールまで変化することができる、という制約があるた
め、１０,４８０のユニークなコードワードが可能であ
る。この可能なコードワードの集合は、さらに、「クラ
スタ」と呼ばれる３つの利用可能な、相互に排他的な部
分集合に分割される。ＰＤＦ４１７シンボルでは、各段
はデータを符号化するために３つのうち１つしか使用せ
ず、各クラスタは３段おきに引き続き繰り返される。
【００１６】どの隣り合った２つの段も異なるクラスタ
を使用するため、デコーダは同じ走査線内の異なる段の
コードワードを区別することができる。コードワードの
クラスタ数は次の式を使用して、そのＸシーケンスから
決定できる。 クラスタ数＝（Ｘ０−Ｘ２＋Ｘ４−Ｘ６)mｏd９ ここで、“mｏd９”は９で割った後の余りである。図２
のコードワードでは、クラスタ数は以下のように計算さ
れる。 クラスタ数＝（５−１＋１−２）mod９=３ 誤りの可能性を最小限にするため、ＰＤＦ４１７は、９
が数学的には可能であるが、３つのクラスタしか使用し
ない。従って、各段はデータを符号化するため、クラス
タ０,３,または６のいずれか１つしか使用せず、同じク
ラスタが３段おきに連続して繰り返される。例えば段０
のコードワードはクラスタ０を使用し、段１はクラスタ
３を、そして段２はクラスタ６を使用する、等々。一般
にクラスタ数は以下のように段の数から決定できる。 クラスタ数＝（（段数）mｏd３）＊３ ＰＤＦ４１７には９２９のコードワード値が定義されて
いる。これらの値は０から９２８である。各クラスタ
は、それぞれのクラスタが互いに混同されないようにす
るため、明瞭なバーとスペースのパターンを備えた９２
９の利用可能な値を提供する。
を使用するため、デコーダは同じ走査線内の異なる段の
コードワードを区別することができる。コードワードの
クラスタ数は次の式を使用して、そのＸシーケンスから
決定できる。 クラスタ数＝（Ｘ０−Ｘ２＋Ｘ４−Ｘ６)mｏd９ ここで、“mｏd９”は９で割った後の余りである。図２
のコードワードでは、クラスタ数は以下のように計算さ
れる。 クラスタ数＝（５−１＋１−２）mod９=３ 誤りの可能性を最小限にするため、ＰＤＦ４１７は、９
が数学的には可能であるが、３つのクラスタしか使用し
ない。従って、各段はデータを符号化するため、クラス
タ０,３,または６のいずれか１つしか使用せず、同じク
ラスタが３段おきに連続して繰り返される。例えば段０
のコードワードはクラスタ０を使用し、段１はクラスタ
３を、そして段２はクラスタ６を使用する、等々。一般
にクラスタ数は以下のように段の数から決定できる。 クラスタ数＝（（段数）mｏd３）＊３ ＰＤＦ４１７には９２９のコードワード値が定義されて
いる。これらの値は０から９２８である。各クラスタ
は、それぞれのクラスタが互いに混同されないようにす
るため、明瞭なバーとスペースのパターンを備えた９２
９の利用可能な値を提供する。
【００１７】図３はＰＤＦ４１７シンボルの全体の構成
を示したブロック図である。シンボルの各段はスタート
パターンと、左段インジケータコードワードと、１つ以
上のデータコードワードと、右段インジケータコードワ
ードと、ストップパターンとからなる。段のコードワー
ドの最小数は３で、それは左段インジケータコードワー
ドと、少なくとも１つのデータコードワードと、右段イ
ンジケータコードワードとを含む。右段と左段のインジ
ケータコードワードはシンボルの構成を同期化するのを
助ける。
を示したブロック図である。シンボルの各段はスタート
パターンと、左段インジケータコードワードと、１つ以
上のデータコードワードと、右段インジケータコードワ
ードと、ストップパターンとからなる。段のコードワー
ドの最小数は３で、それは左段インジケータコードワー
ドと、少なくとも１つのデータコードワードと、右段イ
ンジケータコードワードとを含む。右段と左段のインジ
ケータコードワードはシンボルの構成を同期化するのを
助ける。
【００１８】スタートパターンとストップパターンはシ
ンボルの各段がどこで始まり、どこで終わるかを明らか
にする。この発明とともに実施するのに有利なように、
ＰＤＦ４１７はユニークなスタートパターンとストップ
パターンとを使用する。スタートパターン、すなわち各
段の左側は、ユニークなパターン、すなわち８１１１１
１１３のＸシーケンスを有する。ストップパターン、す
なわち各段の右側は、ユニークな７１１３１１２１のＸ
シーケンスを有する。スタートパターンとストップパタ
ーンは各段で同じなため、これらのパターンはシンボル
のそれぞれ左側と右側に連続した「構造」を形成する
（図３に示されているように）。シンボル全体は、黒い
マークを含まないクリアなスペース、または「クワイエ
ットゾーン」に囲まれている。
ンボルの各段がどこで始まり、どこで終わるかを明らか
にする。この発明とともに実施するのに有利なように、
ＰＤＦ４１７はユニークなスタートパターンとストップ
パターンとを使用する。スタートパターン、すなわち各
段の左側は、ユニークなパターン、すなわち８１１１１
１１３のＸシーケンスを有する。ストップパターン、す
なわち各段の右側は、ユニークな７１１３１１２１のＸ
シーケンスを有する。スタートパターンとストップパタ
ーンは各段で同じなため、これらのパターンはシンボル
のそれぞれ左側と右側に連続した「構造」を形成する
（図３に示されているように）。シンボル全体は、黒い
マークを含まないクリアなスペース、または「クワイエ
ットゾーン」に囲まれている。
【００１９】さらにＰＤＦ４１７シンボロジーに関する
詳細は、米国特許第５,３０４,７８６号明細書に示され
ている。この発明の方法を容易にするのは、ユニークな
スタートコードワードとストップコードワードと、それ
らがＰＤＦ４１７シンボルの垂直な方向にそって視覚的
に連続していることである。したがって、この発明が、
同様にユニークなスタートパターンおよび/またはスト
ップパターンに囲まれた任意のシンボロジーやグラフィ
ックのスキュー角を決定するのに十分適していることは
明らかであろう。 シンボル角の決定 図４に示された好ましい実施形態によれば、ＰＤＦ４１
７シンボル２を付けた物体は、走査し、復号化するため
のプレゼンテーション型レーザ走査ランプ４の下に置か
れる。その走査ランプ４は、図１（A）に示されたよう
なレーザラスタパターン６を発生する。ラスタパターン
６の視野の整列は、所望のようにレーザスキャナ４によ
り回転されうるが、最初に、目標領域に対して任意では
あるがあらかじめ定められた角度に設定される。ラスタ
レーザスキャナの視野は、ラスタパターンが走査する領
域である。
詳細は、米国特許第５,３０４,７８６号明細書に示され
ている。この発明の方法を容易にするのは、ユニークな
スタートコードワードとストップコードワードと、それ
らがＰＤＦ４１７シンボルの垂直な方向にそって視覚的
に連続していることである。したがって、この発明が、
同様にユニークなスタートパターンおよび/またはスト
ップパターンに囲まれた任意のシンボロジーやグラフィ
ックのスキュー角を決定するのに十分適していることは
明らかであろう。 シンボル角の決定 図４に示された好ましい実施形態によれば、ＰＤＦ４１
７シンボル２を付けた物体は、走査し、復号化するため
のプレゼンテーション型レーザ走査ランプ４の下に置か
れる。その走査ランプ４は、図１（A）に示されたよう
なレーザラスタパターン６を発生する。ラスタパターン
６の視野の整列は、所望のようにレーザスキャナ４によ
り回転されうるが、最初に、目標領域に対して任意では
あるがあらかじめ定められた角度に設定される。ラスタ
レーザスキャナの視野は、ラスタパターンが走査する領
域である。
【００２０】レーザスキャナ４では、典型的に、レーザ
ビームを発生し、振動ミラーなどの走査光学系から反射
される。その動作は、要求通りのパターンを発生させる
ため、走査パターン制御手段としての走査パターン制御
部１２により制御される。この好ましい実施形態では、
レーザラスタパターンは、この技術分野で知られる任意
の手段によって発生させられる。例えば、米国特許第０
８/１５３,０５３号明細書は、要求通りに制御され得る
レーザバーコード読取装置のための走査パターンを発生
させる種々の手段を開示している。
ビームを発生し、振動ミラーなどの走査光学系から反射
される。その動作は、要求通りのパターンを発生させる
ため、走査パターン制御手段としての走査パターン制御
部１２により制御される。この好ましい実施形態では、
レーザラスタパターンは、この技術分野で知られる任意
の手段によって発生させられる。例えば、米国特許第０
８/１５３,０５３号明細書は、要求通りに制御され得る
レーザバーコード読取装置のための走査パターンを発生
させる種々の手段を開示している。
【００２１】ＰＤＦ４１７シンボル２は、ラスタパター
ン６に対して任意の方向の角度で、視野の中心の走査ラ
ンプ４の下に配置されている。走査ランプ４は、あらゆ
る方向の従来の１次元バーコードを復号化するために設
計されたパターンに従って作動する。この作動のモード
で、ＰＤＦ４１７のスタートキャラクタまたはストップ
キャラクタが復号化されると（“８１１１１１１３”ま
たは“７１１３１１２１”のＸシーケンス）、走査ラン
プ４は、この発明による角度決定モードに切り替える。
この作動モードでは、単一の高速走査線８は、固定され
た角度ずつ増加して（典型的には５度）回転される。図
５は、固定された角度ずつ増加する多数の走査線８を備
える典型的なＰＤＦ４１７シンボルを示す。
ン６に対して任意の方向の角度で、視野の中心の走査ラ
ンプ４の下に配置されている。走査ランプ４は、あらゆ
る方向の従来の１次元バーコードを復号化するために設
計されたパターンに従って作動する。この作動のモード
で、ＰＤＦ４１７のスタートキャラクタまたはストップ
キャラクタが復号化されると（“８１１１１１１３”ま
たは“７１１３１１２１”のＸシーケンス）、走査ラン
プ４は、この発明による角度決定モードに切り替える。
この作動モードでは、単一の高速走査線８は、固定され
た角度ずつ増加して（典型的には５度）回転される。図
５は、固定された角度ずつ増加する多数の走査線８を備
える典型的なＰＤＦ４１７シンボルを示す。
【００２２】シンボルの単一の横断面が、単一の各走査
線８から得られる。ＰＤＦ４１７シンボルは、走査線８
がシンボル２の水平段と整列しない場合、他のグラフィ
ックスと区別できない。しかし、ＰＤＦ４１７のスター
トコードワードとストップコードワードはユニークで、
４５゜より大きい角度で検出できる。したがって、シン
ボル２の回転角度を決定するのに利用できる情報は、ス
タートコードワードとストップコードワード内に見出す
ことができる。スタートコードワードから得られる情報
は、コードワード長、走査の始まりからスタートコード
ワードまでの距離、およびスタートコードワードが前方
あるいは後方のいずれの方向から走査されたか、であ
る。ストップコードワードについても同様の情報が得ら
れる。
線８から得られる。ＰＤＦ４１７シンボルは、走査線８
がシンボル２の水平段と整列しない場合、他のグラフィ
ックスと区別できない。しかし、ＰＤＦ４１７のスター
トコードワードとストップコードワードはユニークで、
４５゜より大きい角度で検出できる。したがって、シン
ボル２の回転角度を決定するのに利用できる情報は、ス
タートコードワードとストップコードワード内に見出す
ことができる。スタートコードワードから得られる情報
は、コードワード長、走査の始まりからスタートコード
ワードまでの距離、およびスタートコードワードが前方
あるいは後方のいずれの方向から走査されたか、であ
る。ストップコードワードについても同様の情報が得ら
れる。
【００２３】レーザスキャナ４からの検出信号は、スタ
ートコードワード測定手段としてのスタートコードワー
ド測定部１４に入力され、この測定部１４はスタートコ
ードワードの長Ｌiを測定する。Ｌiは、以下に説明する
ように、この発明に従ってスキュー角を決定するために
スキュー角計算手段としてのスキュー角計算部１６によ
って使用される。スキュー角が決定されると、走査パタ
ーン制御部１２は、ラスタパターンを生じさせるよう
に、そしてそれに続くバーコードシンボル２の読み取り
と復号化のためにそれを回転させるように指示される。
スタートコードワード測定部１４とスキュー角計算部１
６は、以下に説明される計算方法に従い、数値演算コプ
ロセッサのような予備回路をもつ汎用マイクロプロセッ
サのような、この技術の分野で知られる任意の適切な計
算手段を使って実現するのが有利である。
ートコードワード測定手段としてのスタートコードワー
ド測定部１４に入力され、この測定部１４はスタートコ
ードワードの長Ｌiを測定する。Ｌiは、以下に説明する
ように、この発明に従ってスキュー角を決定するために
スキュー角計算手段としてのスキュー角計算部１６によ
って使用される。スキュー角が決定されると、走査パタ
ーン制御部１２は、ラスタパターンを生じさせるよう
に、そしてそれに続くバーコードシンボル２の読み取り
と復号化のためにそれを回転させるように指示される。
スタートコードワード測定部１４とスキュー角計算部１
６は、以下に説明される計算方法に従い、数値演算コプ
ロセッサのような予備回路をもつ汎用マイクロプロセッ
サのような、この技術の分野で知られる任意の適切な計
算手段を使って実現するのが有利である。
【００２４】図６について説明すると、スタートコード
ワードの長さはシンボル２のスキュー角を決定するため
にこの発明で使用されている。スタートコードワードの
長さは、走査線８がシンボル２の段９に整列されるとき
に最少であり、走査線８とシンボル２の段との間の角度
が増加するにつれて増加する。スタートコードワードを
通る走査線の長さはcｏs(θ0)-1に比例する。ここで、
θ0は、走査線８とシンボル２の段との間の角度であ
る。
ワードの長さはシンボル２のスキュー角を決定するため
にこの発明で使用されている。スタートコードワードの
長さは、走査線８がシンボル２の段９に整列されるとき
に最少であり、走査線８とシンボル２の段との間の角度
が増加するにつれて増加する。スタートコードワードを
通る走査線の長さはcｏs(θ0)-1に比例する。ここで、
θ0は、走査線８とシンボル２の段との間の角度であ
る。
【００２５】シンボルのスキュー角を決定するため、こ
の発明では２つの選択的な方法が実行可能である。第一
の方法は、固定された角度ずつ増加して走査線を回転さ
せ、スタートコードワードの全ての測定データを収集
し、測定されたスタートコードワードの長さに対する２
次多項式に最小２乗法を適用してシンボルの回転角度を
推定する。その多項式が求められれば、その多項式が最
小となる角度がシンボル回転角度の推定値である。より
早く角度計算ができるので好まれる第二の方法は、スタ
ートコードワードの測定が行われるたびに推定値が新し
くなる逐次最小２乗法の適用を使用する。両方の場合
に、スキュー角は、その後の読み取りと復号化のために
シンボルに整列するようにラスタパターンを回転させる
ために使用される。
の発明では２つの選択的な方法が実行可能である。第一
の方法は、固定された角度ずつ増加して走査線を回転さ
せ、スタートコードワードの全ての測定データを収集
し、測定されたスタートコードワードの長さに対する２
次多項式に最小２乗法を適用してシンボルの回転角度を
推定する。その多項式が求められれば、その多項式が最
小となる角度がシンボル回転角度の推定値である。より
早く角度計算ができるので好まれる第二の方法は、スタ
ートコードワードの測定が行われるたびに推定値が新し
くなる逐次最小２乗法の適用を使用する。両方の場合
に、スキュー角は、その後の読み取りと復号化のために
シンボルに整列するようにラスタパターンを回転させる
ために使用される。
【００２６】ここで、この発明の最小２乗法の適用と、
逐次最小２乗法の適用の使用については、Parameter Es
timation: Principles and Problems(１９８０),H.W. S
orenson を参照されたい。図７のフローチャートについ
て説明すると、計算を行う前に全ての測定データを利用
する第一の方法は以下のように行われる。Ｌiはスキャ
ン角度θでのスタートコードワードの長さである。する
と、観測方程式は以下のとおりである。
逐次最小２乗法の適用の使用については、Parameter Es
timation: Principles and Problems(１９８０),H.W. S
orenson を参照されたい。図７のフローチャートについ
て説明すると、計算を行う前に全ての測定データを利用
する第一の方法は以下のように行われる。Ｌiはスキャ
ン角度θでのスタートコードワードの長さである。する
と、観測方程式は以下のとおりである。
【００２７】
【数１】
【００２８】ここで、aとbとcは解かれなければならな
い２次多項式のパラメータである。この観測方程式は、
以下のように行列表記法に加えることができる。
い２次多項式のパラメータである。この観測方程式は、
以下のように行列表記法に加えることができる。
【００２９】
【数２】
【００３０】N回の観測が行われると、全ての観測を結
合させる次の行列式を形成することができる。
合させる次の行列式を形成することができる。
【００３１】
【数３】
【００３２】これは、以下のように書ける。 Aχ＝У (4) ここで
【００３３】
【数４】
【００３４】
【数５】
【００３５】２次方程式のパラメータの最小２乗法推定
χは以下の式によって得られる。
χは以下の式によって得られる。
【００３６】
【数６】
【００３７】χの値が求められれば、２次式が最小であ
る角度がラベル回転角度の推定値である。
る角度がラベル回転角度の推定値である。
【００３８】
【数７】
【００３９】最小２乗法はχを推定するのにすぐれてい
るが、それは、計算を実行する前に、すべての観測デー
タを収集することを必要とし、Ｎ×Ｎ次元の対称行列の
逆行列を必要とする。従来技術にはこのタイプの方程式
を解く方法が多数存在するが、Ｎの値が大きいと、必要
な時間は長くなることがあり、すべての観測が終わるま
では計算を行うことができない。
るが、それは、計算を実行する前に、すべての観測デー
タを収集することを必要とし、Ｎ×Ｎ次元の対称行列の
逆行列を必要とする。従来技術にはこのタイプの方程式
を解く方法が多数存在するが、Ｎの値が大きいと、必要
な時間は長くなることがあり、すべての観測が終わるま
では計算を行うことができない。
【００４０】その代わりに、全ての観測を完了して計算
をすることができるようになるまで待たなくても良いよ
うにするために、新たな測定を行うたびに推定値を更新
する逐次最小２乗法を使用することができる。図８のフ
ローチャートを説明すると、各観測の測定方程式は次の
通りである。
をすることができるようになるまで待たなくても良いよ
うにするために、新たな測定を行うたびに推定値を更新
する逐次最小２乗法を使用することができる。図８のフ
ローチャートを説明すると、各観測の測定方程式は次の
通りである。
【００４１】
【数８】
【００４２】ここで、Ｌiは観測されたスタートコード
ワード長で、観測ベクトルはHi＝(θi 2θi １)で、υは
観測のランダムエラーである。逐次最小２乗法推定を行
うための方程式の組はSorensonの参考文献に与えられて
いる。ゲイン行列は、
ワード長で、観測ベクトルはHi＝(θi 2θi １)で、υは
観測のランダムエラーである。逐次最小２乗法推定を行
うための方程式の組はSorensonの参考文献に与えられて
いる。ゲイン行列は、
【００４３】
【数９】
【００４４】の式により得られる。ここで、Pkはステッ
プkのxの推定値の共分散行列である。スカラーrkはvの
不偏分散である。ステップkでのxの推定値は、
プkのxの推定値の共分散行列である。スカラーrkはvの
不偏分散である。ステップkでのxの推定値は、
【００４５】
【数１０】
【００４６】によって得られ、その共分散は、
【００４７】
【数１１】
【００４８】である。これらの行列式は(５)より解くの
が容易であり、またＬiがスカラーであるため、行列を
逆行列にする必要はない。(８)式および(１０)式の反転
はスカラーのためである。さらに、これらの３つの方程
式は、新たに観測が行われるたびに行われ、すべての観
測が行われると、xの推定値は完全になり、(５)式を解
くための時間をとられずにすむ。次に、χは(６)式を使
ってθ0 を求めるために使われる。
が容易であり、またＬiがスカラーであるため、行列を
逆行列にする必要はない。(８)式および(１０)式の反転
はスカラーのためである。さらに、これらの３つの方程
式は、新たに観測が行われるたびに行われ、すべての観
測が行われると、xの推定値は完全になり、(５)式を解
くための時間をとられずにすむ。次に、χは(６)式を使
ってθ0 を求めるために使われる。
【００４９】スキュー角が計算されると、レーザラスタ
パターンの視野はシンボルと整列するようにこの角度へ
回転され、そのシンボルはこの技術分野でよく知られる
方法に従って読み取られ、復号化される。上記の説明か
ら明らかなように、この発明は、少なくとも一方の側の
ユニークな連続したパターンにより限定された、任意の
グラフィックまたは記号を、読み取り、または復号化す
るためにラスタパターンを回転するのに応用することが
できる。説明したように、この発明によれば、スタート
パターンが複数の走査線にわたって検出され測定される
と、回転角が確認でき、それに応じてラスタパターンが
回転される。
パターンの視野はシンボルと整列するようにこの角度へ
回転され、そのシンボルはこの技術分野でよく知られる
方法に従って読み取られ、復号化される。上記の説明か
ら明らかなように、この発明は、少なくとも一方の側の
ユニークな連続したパターンにより限定された、任意の
グラフィックまたは記号を、読み取り、または復号化す
るためにラスタパターンを回転するのに応用することが
できる。説明したように、この発明によれば、スタート
パターンが複数の走査線にわたって検出され測定される
と、回転角が確認でき、それに応じてラスタパターンが
回転される。
【００５０】バーコードシンボルを読み取る他のモード
は、ＣＣＤイメージセンサアレイを使用することにより
行われる。この分野で知られているように、ＣＣＤセン
サアレイが目標シンボルの像を捉えるために使用され
る。その際、アレイの各ＣＣＤ画素が、画素に写像され
た目標シンボルのデイスクリートな領域から反射された
光の量を感知する。直線状のアレイ（例えば一列に並ん
だ１０２４または２０４８の画素）は直線状バーコード
を撮像することが可能である。その際、バーコードの像
全体が直線状のアレイによって一度にサンプル化され、
処理回路手段および復号化回路手段に電子的にシフトさ
れる。同様に、２次元アレイ（例えば、５１２×５１２
画素)は２次元シンボルをとらえることができ、アレイ
の各段はこの分野で知られている画像処理回路手段へ一
度に１段ずつシフト出力される。
は、ＣＣＤイメージセンサアレイを使用することにより
行われる。この分野で知られているように、ＣＣＤセン
サアレイが目標シンボルの像を捉えるために使用され
る。その際、アレイの各ＣＣＤ画素が、画素に写像され
た目標シンボルのデイスクリートな領域から反射された
光の量を感知する。直線状のアレイ（例えば一列に並ん
だ１０２４または２０４８の画素）は直線状バーコード
を撮像することが可能である。その際、バーコードの像
全体が直線状のアレイによって一度にサンプル化され、
処理回路手段および復号化回路手段に電子的にシフトさ
れる。同様に、２次元アレイ（例えば、５１２×５１２
画素)は２次元シンボルをとらえることができ、アレイ
の各段はこの分野で知られている画像処理回路手段へ一
度に１段ずつシフト出力される。
【００５１】この発明の回転する走査線は、図９に示さ
れているように専用の放射ＣＣＤアレイ４０を製作する
ことにより、ＣＣＤ撮像技術を用いて実現することがで
きる。放射ＣＣＤアレイ４０は、相互に少しずつ角度が
増加した放射状のパターンに配置された複数の直線ＣＣ
Ｄアレイ４２により形成されている。この好ましい実施
形態では、そのような７２個の直線ＣＣＤアレイ４２
が、５゜ずつ角度が増加する放射ＣＣＤアレイ４０を構
成する。（図を簡潔にするため、図９に示されている放
射ＣＣＤアレイ４０は２２.５゜ずつ増加する１６個の
直線ＣＣＤアレイ４２しか含まない）。各直線ＣＣＤア
レイ４２は、この分野でよく知られている方法で、アレ
イ４２をアドレスし、データをシフト出力することによ
り個々にアクセスすることができる。放射ＣＣＤアレイ
４０は、図１０で示されているように、視野が目標バー
コードシンボル２を含むように、目標領域の上方に配置
されている。２次元ＣＣＤアレイ５０は、ハウジング４
８に回転可能なように備えられた、回転するターンテー
ブル５１に備えられている。放射ＣＣＤアレイ４０と２
次元ＣＣＤアレイ５０は、目標バーコードシンボル２の
位置と一致する共通の平面で各視野が交差するように、
相互にわずかな角度をもって配置される。したがって、
放射ＣＣＤアレイ４０と２次元ＣＣＤアレイ５０のそれ
ぞれは、同時に目標シンボル２を観測することができ
る。図１１では、ターンテーブル５１に配置された放射
ＣＣＤアレイ４０と２次元ＣＣＤアレイ５０の並列状態
を示すハウジング４８の底の平面図が示されている。
れているように専用の放射ＣＣＤアレイ４０を製作する
ことにより、ＣＣＤ撮像技術を用いて実現することがで
きる。放射ＣＣＤアレイ４０は、相互に少しずつ角度が
増加した放射状のパターンに配置された複数の直線ＣＣ
Ｄアレイ４２により形成されている。この好ましい実施
形態では、そのような７２個の直線ＣＣＤアレイ４２
が、５゜ずつ角度が増加する放射ＣＣＤアレイ４０を構
成する。（図を簡潔にするため、図９に示されている放
射ＣＣＤアレイ４０は２２.５゜ずつ増加する１６個の
直線ＣＣＤアレイ４２しか含まない）。各直線ＣＣＤア
レイ４２は、この分野でよく知られている方法で、アレ
イ４２をアドレスし、データをシフト出力することによ
り個々にアクセスすることができる。放射ＣＣＤアレイ
４０は、図１０で示されているように、視野が目標バー
コードシンボル２を含むように、目標領域の上方に配置
されている。２次元ＣＣＤアレイ５０は、ハウジング４
８に回転可能なように備えられた、回転するターンテー
ブル５１に備えられている。放射ＣＣＤアレイ４０と２
次元ＣＣＤアレイ５０は、目標バーコードシンボル２の
位置と一致する共通の平面で各視野が交差するように、
相互にわずかな角度をもって配置される。したがって、
放射ＣＣＤアレイ４０と２次元ＣＣＤアレイ５０のそれ
ぞれは、同時に目標シンボル２を観測することができ
る。図１１では、ターンテーブル５１に配置された放射
ＣＣＤアレイ４０と２次元ＣＣＤアレイ５０の並列状態
を示すハウジング４８の底の平面図が示されている。
【００５２】図１０のＣＣＤを基本とするシステムは、
図４に示されたこの発明のレーザラスタを基本とする実
施形態と同様の方法で作動するが、以下の相違点があ
る。放射ＣＣＤアレイ４０は、任意の方向に置かれた２
次元バーコードシンボル２の、視野内で画素４４が写像
された部分を捉える。そして各直線ＣＣＤアレイ４２
は、この分野でよく知られた適切な電気回路によりアク
セスされる。ＰＤＦ４１７スタートコードワードは、放
射状走査ごとに検出され、スキュー角はレーザを基本と
する実施形態に関して上記したように計算される。そし
て、ＣＣＤ回転制御手段としてのＣＣＤ回転制御部１３
が、計算されたスキュー角だけターンテーブル５１をそ
の中心のまわりに回転するために、ハウジング４８に適
切な電気信号を送る。そうすることにより、２次元アレ
イ５０の水平段５２と視野内の２次元バーコードシンボ
ル２のコードワードの水平段とを実質上整列させる。そ
して、２次元ＣＣＤアレイ５０は、２次元シンボル２の
適切に整列された像を捉え、その像はこの分野でよく知
られた方法により、デコーダ１８により相応に処理さ
れ、復号化される。
図４に示されたこの発明のレーザラスタを基本とする実
施形態と同様の方法で作動するが、以下の相違点があ
る。放射ＣＣＤアレイ４０は、任意の方向に置かれた２
次元バーコードシンボル２の、視野内で画素４４が写像
された部分を捉える。そして各直線ＣＣＤアレイ４２
は、この分野でよく知られた適切な電気回路によりアク
セスされる。ＰＤＦ４１７スタートコードワードは、放
射状走査ごとに検出され、スキュー角はレーザを基本と
する実施形態に関して上記したように計算される。そし
て、ＣＣＤ回転制御手段としてのＣＣＤ回転制御部１３
が、計算されたスキュー角だけターンテーブル５１をそ
の中心のまわりに回転するために、ハウジング４８に適
切な電気信号を送る。そうすることにより、２次元アレ
イ５０の水平段５２と視野内の２次元バーコードシンボ
ル２のコードワードの水平段とを実質上整列させる。そ
して、２次元ＣＣＤアレイ５０は、２次元シンボル２の
適切に整列された像を捉え、その像はこの分野でよく知
られた方法により、デコーダ１８により相応に処理さ
れ、復号化される。
【００５３】他の好ましい実施形態では、ＣＣＤアレイ
５０は物理的にというよりは論理的に「回転させら
れ」、または、像形成される。２次元アレイ５０は静止
したまま、放射状アレイ４０と同時に、任意の方向に置
かれたシンボル２を捉える。放射状アレイ４０の各直線
アレイ４２がアクセスされ、ＰＤＦ４１７スタートコー
ドワードが各放射状走査ごとに検出され、スキュー角が
上記のように計算される。そして、この情報はデコーダ
１８に提供され、そのデコーダ１８は次に、言及によっ
てこの明細書の一部とされる米国特許第５,３１９,１８
１号で説明されているように、不整列のシンボル２の撮
像処理、または「仮想走査」を実行することができる。
５０は物理的にというよりは論理的に「回転させら
れ」、または、像形成される。２次元アレイ５０は静止
したまま、放射状アレイ４０と同時に、任意の方向に置
かれたシンボル２を捉える。放射状アレイ４０の各直線
アレイ４２がアクセスされ、ＰＤＦ４１７スタートコー
ドワードが各放射状走査ごとに検出され、スキュー角が
上記のように計算される。そして、この情報はデコーダ
１８に提供され、そのデコーダ１８は次に、言及によっ
てこの明細書の一部とされる米国特許第５,３１９,１８
１号で説明されているように、不整列のシンボル２の撮
像処理、または「仮想走査」を実行することができる。
【００５４】ここで説明されている実施形態は、完全な
３６０度に配置されている直線アレイ４２を有する放射
状ＣＣＤアレイ４０を用いているが、ＰＤＦ４１７シン
ボルのような目標シンボルの対称性を利用する他の配列
も用いることができることが理解される。従って、図１
２に示されている半円形のアレイ４３がこの発明によっ
て考えられ、これはＰＤＦ４１７のスタートコードワー
ドまたはストップコードワードのどちらかを捉える。ス
タートコードワードとストップコードワードはユニーク
であるため、このシステムは、上記の完全な円形の実施
形態と同様の正確さでスキュー角を確定する。
３６０度に配置されている直線アレイ４２を有する放射
状ＣＣＤアレイ４０を用いているが、ＰＤＦ４１７シン
ボルのような目標シンボルの対称性を利用する他の配列
も用いることができることが理解される。従って、図１
２に示されている半円形のアレイ４３がこの発明によっ
て考えられ、これはＰＤＦ４１７のスタートコードワー
ドまたはストップコードワードのどちらかを捉える。ス
タートコードワードとストップコードワードはユニーク
であるため、このシステムは、上記の完全な円形の実施
形態と同様の正確さでスキュー角を確定する。
【００５５】さらに分析しなくても、上記事項はこの発
明の要点を十分に開示しているので、他人は現在の知識
を応用することによって、先行技術の観点からこの発明
の包括的または特定的側面の本質的な特徴を公正に構成
する要素を除外することなく、それを様々な利用法に直
ちに応用することができる。
明の要点を十分に開示しているので、他人は現在の知識
を応用することによって、先行技術の観点からこの発明
の包括的または特定的側面の本質的な特徴を公正に構成
する要素を除外することなく、それを様々な利用法に直
ちに応用することができる。
【００５６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
任意の方向に配置された２次元バーコードシンボルに、
２次元バーコードシンボル読取装置の視野を自動的に整
列させるための方法と装置を提供できる。
任意の方向に配置された２次元バーコードシンボルに、
２次元バーコードシンボル読取装置の視野を自動的に整
列させるための方法と装置を提供できる。
【図１】図１(A)はシンボルの水平列に整列されたレー
ザラスタパターンにより走査されたＰＤＦ４１７バーコ
ードシンボルの図であり、図１(B)はシンボルの水平列
に対して傾いたレーザラスタパターンにより走査された
ＰＤＦ４１７ラベルの図である。
ザラスタパターンにより走査されたＰＤＦ４１７バーコ
ードシンボルの図であり、図１(B)はシンボルの水平列
に対して傾いたレーザラスタパターンにより走査された
ＰＤＦ４１７ラベルの図である。
【図２】図２は、ＰＤＦ４１７フォーマットでコードワ
ードを形成しているバーとスペースのモジュールとシー
ケンスを説明した図である。
ードを形成しているバーとスペースのモジュールとシー
ケンスを説明した図である。
【図３】図３は、ＰＤＦシンボルの全体の構成を示した
ブロック図である。
ブロック図である。
【図４】図４は、回転する一連のレーザ走査線を利用し
た、この発明の好ましい実施形態の機能のブロック図で
ある。
た、この発明の好ましい実施形態の機能のブロック図で
ある。
【図５】図５は、一定値ずつ角度が増加して回転した、
一連のレーザ走査線により走査されたＰＤＦ４１７シン
ボルの図である。
一連のレーザ走査線により走査されたＰＤＦ４１７シン
ボルの図である。
【図６】図６は、この発明の方法により実行されたコー
ドワード長と角度パラメータの図である。
ドワード長と角度パラメータの図である。
【図７】図７は、２次元シンボルに視野を整列するため
の、この発明の第１の方法のフローチャートである。
の、この発明の第１の方法のフローチャートである。
【図８】図８は、２次元シンボルに視野を整列するため
の、この発明の第２の方法のフローチャートである。
の、この発明の第２の方法のフローチャートである。
【図９】図９は、この発明の他の実施形態による一定値
ずつ角度が増加した走査線を得るために中心点から放射
状に広がった直線状のアレイにより構成された放射状の
ＣＣＤアレイの図である。
ずつ角度が増加した走査線を得るために中心点から放射
状に広がった直線状のアレイにより構成された放射状の
ＣＣＤアレイの図である。
【図１０】図１０は、図９の放射状のＣＣＤアレイを利
用したこの発明の他の実施形態の機能のブロック図であ
る。
用したこの発明の他の実施形態の機能のブロック図であ
る。
【図１１】図１１は、図９の放射状ＣＣＤアレイと撮像
用２次元ＣＣＤアレイとを保持するために使用される取
付板の図である。
用２次元ＣＣＤアレイとを保持するために使用される取
付板の図である。
【図１２】図１２は、図９の放射状アレイの他の実施形
態である。
態である。
２ ２次元バーコードシンボル ４ レーザスキャナ １２ 走査パターン制御部 １３ ＣＣＤ回転制御部 １４ スタートコードワード制御部 １６ スキュー角計算部 １８ デコーダ ４０ 放射状ＣＣＤアレイ ４２ 直線ＣＣＤアレイ ４３ 半円形ＣＣＤアレイ ４４ 画素 ４８ ハウジング ５０ ２次元ＣＣＤアレイ ５１ ターンテーブル ５２ 水平段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロン ゴールドマン アメリカ合衆国 ニューヨーク州 11590 ウエストバリー ロックスバリー ドラ イブ 1138
Claims (27)
- 【請求項１】 任意の方向に置かれた２次元バーコード
シンボルであって、少なくともその一方の側に沿って連
続して配置されたユニークなパターンを含むものに、２
次元バーコード読取装置の視野を自動的に整列させる方
法であって、 (a)前記パターンを通って延びた直線走査で前記シンボ
ルを走査するステップ、 (b)前記パターンの存在を検出するステップ、 (c)前記直線走査によって検出された前記パターンの長
さを測定するステップ、 (d)前記直線走査を中心点のまわりに所定の角度だけ回
転させるステップ、 (e)前記(a)から(d)のステップを所定の回数繰り返すス
テップ、 (f)前記測定されたパターンの長さの関数として、前記
パターンの長さが最小となる回転角を決定するステッ
プ、ならびに (g)その後の走査および復号化のために前記２次元バー
コードシンボルと整列するように、前記読取装置の視野
を決定された回転角へ回転させるステップを具備したこ
とを特徴とする２次元バーコードの走査方法。 - 【請求項２】 前記角度を決定するステップが、前記測
定されたパターンの長さと既知の回転角度に最小２乗法
を適用して実行するステップを具備したことを特徴とす
る請求項１記載の２次元バーコードの走査方法。 - 【請求項３】 前記２次元バーコードシンボルがＰＤＦ
４１７フォーマットであることを特徴とする請求項２記
載の２次元バーコードの走査方法。 - 【請求項４】 前記直線走査ステップが掃引レーザビー
ムによって行われることを特徴とする請求項３記載の２
次元バーコードの走査方法。 - 【請求項５】さらにラスタレーザパターンによって前記
２次元バーコードシンボルを走査するステップを具備し
たことを特徴とする請求項４記載の２次元バーコードの
走査方法。 - 【請求項６】 前記直線走査ステップは放射状に配列さ
れた複数の直線ＣＣＤアレイによって行われることを特
徴とする請求項３記載の２次元バーコードの走査方法。 - 【請求項７】 さらに２次元ＣＣＤアレイで前記２次元
バーコードシンボルを読み取るステップを具備したこと
を特徴とする請求項６記載の２次元バーコードの走査方
法。 - 【請求項８】 前記放射状に配列された複数の直線ＣＣ
Ｄアレイが、ほぼ３６０度のアレイを形成することを特
徴とする請求項７記載の２次元バーコードの走査方法。 - 【請求項９】 前記放射状に配列された複数の直線ＣＣ
Ｄアレイが、ほぼ１８０度のアレイを形成することを特
徴とする請求項７記載の２次元バーコードの走査方法。 - 【請求項１０】 任意の方向に置かれた２次元バーコー
ドシンボルであって、少なくともその一方の側に沿って
連続して配置されたユニークなパターンを含むものに、
２次元バーコード読取装置の視野を自動的に整列させる
方法であって、 (a)前記パターンを通って延びた直線走査で前記シンボ
ルを走査するステップと、 (b)前記パターンの存在を検出するステップと、 (c)前記直線走査によって検出された前記パターンの長
さを測定するステップと、 (d)前記測定されたパターンの長さの関数として、前記
パターンの長さが最小となる回転角を推定するステップ
と、 (e) 中心点のまわりに直線走査線を所定の角度だけ回転
させるステップと、 (f) 所定の回数だけ前記(a)から(e)までのステップを繰
り返すステップと、 (g) 前記読取装置の視野を決定された回転角に回転し、
その後の走査と復号化のために前記２次元バーコードシ
ンボルに整列させるステップとを具備したことを特徴と
する２次元バーコードの走査方法。 - 【請求項１１】 角度推定ステップが、前記測定された
パターンの長さと既知の回転角に逐次最小２乗法を適用
して実行するステップを含むことを特徴とする請求項１
０記載の２次元バーコードの走査方法。 - 【請求項１２】 前記２次元バーコードシンボルがＰＤ
Ｆ４１７フォーマットであることを特徴とする請求項１
１記載の２次元バーコードの走査方法。 - 【請求項１３】 前記直線走査ステップが掃引レーザビ
ームにより行われることを特徴とする請求項１２記載の
２次元バーコードの走査方法。 - 【請求項１４】 さらにラスタレーザパターンで前記２
次元バーコードシンボルを走査するステップを具備する
ことを特徴とする請求項１３記載の２次元バーコードの
走査方法。 - 【請求項１５】 前記直線走査ステップは放射状に配列
された複数の直線ＣＣＤアレイによって行われることを
特徴とする請求項１２記載の２次元バーコードの走査方
法。 - 【請求項１６】 さらに２次元ＣＣＤアレイで前記２次
元バーコードシンボルを読み取るステップを具備するこ
とを特徴とする請求項１５記載の２次元バーコードの走
査方法。 - 【請求項１７】 前記放射状に配列された複数の直線Ｃ
ＣＤアレイが、ほぼ３６０度のアレイを形成することを
特徴とする請求項１６記載の２次元バーコードの走査方
法。 - 【請求項１８】 前記放射状に配列された複数の直線Ｃ
ＣＤアレイが、ほぼ１８０度のアレイを形成することを
特徴とする請求項１６記載の２次元バーコードの走査方
法。 - 【請求項１９】 装置の視野に対して未知のスキュー角
をもって任意の方向に配置されることがある２次元バー
コードシンボルであって、少なくともその一方の側に沿
って連続して配置されたユニークなパターンを含むもの
を走査する装置であって、 (a) 各走査線が中心点のまわりを所定の角度だけ回転
し、少なくともいくつかの走査線が前記パターンと交差
する、複数の走査線を生成するための手段と、 (b) 各走査線によって交差された前記パターンの長さを
測定するための手段と、 (c) 前記パターンの測定された長さの関数として、前記
走査装置の視野に対する前記２次元バーコードシンボル
のスキュー角を計算する手段と、 (d) 前記視野が実質上、前記２次元バーコードシンボル
に整列させられるように、計算されたスキュー角へ前記
走査装置の視野を回転させる手段と、 (e) 前記２次元バーコードシンボルを走査するための手
段とを具備したことを特徴とする２次元バーコードの走
査装置。 - 【請求項２０】 前記複数の走査線を生成するための手
段が、 (i) レーザ光源と、 (ii)前記レーザ光源からの光を前記２次元バーコードシ
ンボルを横切って掃引するための手段と、 (iii) 次の掃引が中心点のまわりを所定の角度だけ回転
するように、前記掃引手段の方向を回転させるための手
段とを具備し、 前記２次元バーコードシンボルを走査するための手段
が、２次元レーザラスタを具備することを特徴とする請
求項１９記載の２次元バーコードの走査装置。 - 【請求項２１】前記計算手段が、前記測定されたパター
ンの長さと、所定の回転角に最小２乗法を適用して実行
する手段を具備することを特徴とする請求項２０記載の
２次元バーコードの走査装置。 - 【請求項２２】前記計算手段が、前記測定されたパター
ンの長さと所定の回転角に逐次最小２乗法を適用して実
行する手段を具備することを特徴とする請求項２０記載
の２次元バーコードの走査装置。 - 【請求項２３】 装置の視野に対して未知のスキュー角
をもって任意の方向に配置されることがある２次元バー
コードシンボルであって、少なくともその一方の側に沿
って連続して配置されたユニークなパターンを含むもの
を走査する装置であって、 (a) 前記装置の視野を決定する２次元ＣＣＤアレイと、 (b) 中心点から、所定の角度をもって広がった放射状に
配置された複数の直線ＣＣＤアレイを含むＣＣＤマトリ
ックスであって、前記各直線ＣＣＤアレイが個々にアド
レス可能で、少なくともいくつかの前記直線ＣＣＤアレ
イが前記連続したシンボルパターンを撮像するものと、 (c) 前記各直線ＣＣＤアレイにより撮像された前記連続
したシンボルパターンの部分の長さを測定する手段と、 (d) 前記連続したシンボルパターンの測定された長さの
関数として、前記走査装置の視野に対する前記２次元バ
ーコードシンボルのスキュー角を計算するための手段
と、 (e) 前記２次元ＣＣＤアレイが前記２次元バーコードシ
ンボルに実質上整列させられるように、前記２次元ＣＣ
Ｄアレイを計算されたスキュー角へ回転するための手段
と、 (f) 前記２次元ＣＣＤアレイで前記２次元バーコードシ
ンボルを走査するための手段とを具備したことを特徴と
する２次元バーコードの走査装置。 - 【請求項２４】 前記計算手段が、前記測定されたパタ
ーンの長さと既知の回転角に最小２乗法を適用し実行す
ることを特徴とする請求項２３記載の２次元バーコード
の走査装置。 - 【請求項２５】 前記計算手段が、前記測定されたパタ
ーンの長さと既知の回転角に逐次最小２乗法を適用し実
行することを特徴とする請求項２３記載の２次元バーコ
ードの走査装置。 - 【請求項２６】 前記放射状ＣＣＤマトリックスが、ほ
ぼ３６０度のアレイを形成することを特徴とする請求項
２５記載の２次元バーコードの走査装置。 - 【請求項２７】 前記放射状ＣＣＤマトリックスが、ほ
ぼ１８０度のアレイを形成することを特徴とする請求項
２５記載の２次元バーコードの走査装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/327,531 US5523552A (en) | 1994-10-19 | 1994-10-19 | Method and apparatus to scan randomly oriented two-dimensional bar code symbols |
| US08/327531 | 1994-10-21 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08212280A true JPH08212280A (ja) | 1996-08-20 |
Family
ID=23276920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7274198A Pending JPH08212280A (ja) | 1994-10-19 | 1995-10-23 | ２次元バーコードの走査方法およびその走査装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5523552A (ja) |
| JP (1) | JPH08212280A (ja) |
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| US6827268B2 (en) | 2001-01-30 | 2004-12-07 | Fujitsu Limited | Imaging device |
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