JPH08272890A - 符号読み取り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 符号読み取り装置の動作を安定させる。 【構成】 受光部１１の受光画素１２で符号図形の情報
コード部を読み取り、受光画素１３でリファレンス部を
読み取る。符号図形のリファレンス部は、受光画素１３
のナイキスト限界の１／２以下のサイズで白及び黒のパ
ターンが交互に配置され、このリファレンス部を読み取
る受光画素１３から得られる映像データＹＤ(n)の値
（中間電圧Ｖmid）は、情報コード部を読み取る受光画
素１２から得られる映像データＹＤ(n)の値（信号電圧
Ｖsig）の最小値と最大値との中間の値を示す。この中
間電圧Ｖmidをサンプルホールド回路１５にホールドし
て二値化回路 １７に判定基準値として供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バーコード等の符号図
形を固体撮像素子で読み取り、その符号の配列パターン
を表す映像信号を得る符号読み取り装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】バーコード等の符号図形は、所望の情報
コードを黒または白のパターンの配列に対応付けて記憶
する。このような符号図形の読み取りにおいては、光源
から符号図形に照射した光の反射光を撮像素子で受け
て、図形パターンの配列を電気信号の配列に置き換えて
映像信号を生成し、その映像信号を所定の処理装置で解
読するように構成される。

【０００３】図６は、従来の符号読み取り装置の構成を
示すブロック図で、図７は、各信号の波形図である。受
光部１は、複数の受光画素２が直線状に配列され、これ
らの受光画素２と並列にシフトレジスタ３が配置されて
ラインセンサを構成し、符号図形からの反射光に応答し
て発生する符号図形のパターンの配列に対応した情報電
荷を各受光画素２に蓄積する。この受光部１は、符号図
形に対応するように受光画素２の数及び配列ピッチ等が
設定され、多相の転送クロックφtでパルス駆動される
ことにより各受光画素２に蓄積される情報電荷がシフト
レジスタ３を介して順次出力側へ転送される。出力アン
プ４は、シフトレジスタ３から転送出力される情報電荷
を受けて蓄積し、蓄積した情報電荷量に応じた電圧値を
発生する。この出力アンプ４は、蓄積した情報電荷を転
送クロックφtに同期したリセットクロックφrに応答し
て順次排出することで、シフトレジスタ３から転送出力
される情報電荷を１画素単位で電圧値に変換する。これ
により、転送クロックφtに同期して、各受光画素２に
蓄積される情報電荷量に対応した信号レベルと全ての情
報電荷が排出されたときのリセットレベルとが交互に繰
り返される映像信号Ｙ(t)が出力される。サンプルホー
ルド回路５は、転送クロックφtに同期したサンプリン
グクロックφsに応答して映像信号Ｙ(t)の信号レベルを
１画素毎にサンプリングし、映像信号Ｙ(t)に対応した
信号電圧Ｖsigをホールドする。二値化回路６は、サン
プルホールド回路５にホールドされた信号電圧Ｖsigを
出力アンプ４の出力の最小電圧から最大電圧の中間電圧
Ｖmidと比較し、映像信号Ｙ(t)を「１」または「０」の
二値で表した映像データＹＤ(n)を出力する。従って、
転送クロックφtの１クロック周期単位で「１」または
「０」が連続する映像データＹＤ(n)が出力される。

【０００４】クロック発生回路７は、一定周期の基準ク
ロックＣＫに基づいて、多相の転送クロックφtを生成
し、受光部１に供給する。同時に、転送クロックφtに
同期したリセットクロックφr及びサンプリングクロッ
クφsを生成して出力アンプ５及びサンプルホールド回
路５にそれぞれ供給する。尚、このクロック発生回路７
は、符号図形の読み取りを開始する起動命令を受けて動
作を開始し、受光部１の各受光画素２の情報電荷の転送
出力が完了した時点で動作を停止するように構成され
る。

【０００５】このように出力される映像データＹＤ(n)
は、符号図形のパターンの配列が電気信号に置き換えら
れたものであり、所定の信号処理装置に転送されて情報
コードが解読される。受光部１による符号図形の読み取
りは、通常、受光部１と共に発光ダイオード等の光源を
配置し、この光源から照射される光を符号図形部分で反
射させ、その反射光を受光部１の受光画素２に受けるよ
うに構成される。そこで、各受光画素２の受光期間、即
ち、符号図形からの反射光に応答して発生する情報電荷
を各受光画素２に蓄積する期間を光源の光量に対応して
設定し、映像信号Ｙ(t)のレベルが最適となるようにし
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一般のバーコードリー
ダー等の符号読み取り装置においては、符号図形とその
符号図形の読み取り部（受光部１）との位置を正確に決
められないことが多いため、各受光画素の受光状態が安
定せず、映像信号を最適なレベルで得られない場合が生
じる。このため、読み取り部では映像信号の二値化処理
が正しく行われなくなり、符号図形を正しく読み取るこ
とができなくなる。例えば、符号図形からの反射光が弱
く、各受光画素に十分な情報電荷が蓄積されなかったと
すると、本来ならば、二値化処理の際の判定値（中間電
圧Ｖmid）を越えるべき電圧値が判定値以下となり、誤
った判定結果が出力されるおそれがある。

【０００７】また、映像信号の基準レベルを固定するた
め、遮光した一部の受光画素に対応して得られる映像信
号の値（黒レベル）をクランプするようにしている。と
ころが、映像信号の黒レベルは、予め一定のオフセット
を含んでいるため、場合によっては黒レベル自身が二値
化回路の判定値を越えてしまい、二値化回路が正常に動
作しなくなる。

【０００８】このような回路の誤動作を防止するために
は、符号図形を読み取る環境に合わせて二値化処理の判
定値を設定する必要が生じる。例えば、映像信号の値を
適数ビットのデジタルデータに変換し、その最大値及び
最小値から中間値を算出するようにして判定値を設定し
なければならない。従って、映像信号の処理が複雑にな
り、そのための信号処理回路の規模が大きくなるといっ
た問題が生じる。

【０００９】そこで本発明は、二値化処理の判定値を各
受光画素の受光状態に合わせて容易に設定できるように
すると共に、符号読み取り装置の誤動作を防止すること
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の課題を
解決するために成されたもので、その特徴とするところ
は、所望の情報コードに対応付けられたパターンが一次
元または二次元に配置される符号図形からの反射光を読
み取り、上記符号図形の配列パターンを表す信号を出力
する符号読み取り装置において、複数の受光画素が一次
元または二次元に配置され、各受光画素に上記符号図形
からの反射光に応答して発生する情報電荷を蓄積する受
光部と、上記各受光画素に蓄積される上記情報電荷を一
定方向へ順次転送出力する駆動回路と、上記受光部の出
力側で一画素毎の情報電荷量を電圧値に変換して出力す
る出力回路と、上記受光部の特定の受光画素から転送出
力される情報電荷に対応して上記出力回路から出力され
る電圧を一定期間ホールドする第１のサンプルホールド
回路と、上記受光部の残余の受光画素から転送出力され
る情報電荷に対応して上記出力回路から出力される電圧
を順次ホールドする第２のサンプルホールド回路と、上
記第２のサンプルホールド回路のホールド電圧を上記第
１のサンプルホールド回路のホールド電圧と対比して二
値化する二値化回路と、を備え、上記受光部の特定の受
光画素に上記受光部の解像能力よりも細かい二種類のパ
ターンが交互に配置された図形を読み取らせて上記第１
のサンプルホールド回路に上記出力回路から出力される
最小値から最大値までの中間電圧をホールドさせること
にある。

【００１１】

【作用】本発明によれば、二種類の色のパターンが受光
部の解像能力（ナイキスト限界）よりも細かく交互に配
置された図形を受光部の受光画素に読み取らせることに
より、その受光画素には、二種類の色の一方を読み取っ
た受光画素に蓄積される情報電荷量と他方を読み取った
受光画素に蓄積される情報電荷量との中間の量の情報電
荷がが蓄積される。そして、その受光画素から転送出力
される情報電荷量に対応する電圧値は、各受光画素から
転送出力される情報電荷に対応する電圧値の最大値と最
小値との中間の値となる。そこで、この中間の電圧値を
二値化回路の基準電圧として用いることにより、二値化
回路で常に正しい判定動作を行うことができる。

【００１２】

【実施例】図１は、本発明の符号読み取り装置の構成を
示すブロック図で、図２は、各信号の波形図である。本
発明の特徴とするところは、符号図形のリファレンス部
を読み取る受光画素１３から転送出力される情報電荷に
対応する映像信号Ｙ(t)の値を二値化処理の際の判定基
準電圧としたことにある。

【００１３】受光部１１は、符号図形の情報コード部を
読み取るための第１の受光画素１２と符号図形のリファ
レンス部を読み取るための第２の受光画素１３とが直列
に配列され、これら第１及び第２の受光画素１２、１３
の列に平行にシフトレジスタ１４が配置される。この受
光部１１は、多相の転送クロックφtでパルス駆動さ
れ、各受光画素１２、１３に蓄積される情報電荷がシフ
トレジスタ１４を介して順次出力側へ転送される。符号
図形の情報コード部は、記憶すべき情報コードに白また
は黒のパターンが対応付けられて配列される。このパタ
ーンの配列は、受光部１１の解像能力、いわゆる、ナイ
キスト限界よりも十分に大きくなっている。例えば、１
つのパターンに対して４つの受光画素１２が対応づけら
れるようになっており、その４つの受光画素１２によっ
て１つのパターンを読み取るようにしている。符号図形
のリファレンス部は、白及び黒のパターンが受光部１１
のナイキスト限界の１／２以下のサイズで交互に配列さ
れている。即ち、第２の受光画素１３の１つに対して白
のパターンと黒のパターンとが同じ数だけ読み取られる
ようにしている。これにより、第１の受光画素１２に
は、白のパターンに対応した量の情報電荷あるいは黒の
パターンに対応した量の情報電荷が蓄積され、第２の受
光画素１３には、白のパターンに対応した量と黒のパタ
ーンに対応した量との中間の量の情報電荷が蓄積され
る。

【００１４】出力アンプ１５は、シフトレジスタ１４か
ら転送出力される情報電荷を受け、蓄積した情報電荷量
に応じた電圧値を発生する。この出力アンプ１５は、図
５と同一構成であり、蓄積した情報電荷を転送クロック
φtに同期したリセットクロックφrに応答して１画素単
位で排出して情報電荷を１画素単位で電圧値に変換し、
映像信号Ｙ(t)として出力する。この映像信号Ｙ(t)は、
第１の受光画素１２に対応して白のパターンを示す電圧
または黒のパターンを示す電圧を表し、第２の受光画素
１３に対応して白のパターンを示す電圧と黒のパターン
を示す電圧との中間の電圧を表す。

【００１５】第１のサンプルホールド回路１６は、第２
の受光画素１３の情報電荷が転送出力されるタイミング
に同期した第１のサンプリングクロックφs1に応答して
映像信号Ｙ(t)をホールドする。この第１のサンプルホ
ールド回路１６のホールド電圧は、白のパターンを示す
電圧と黒のパターンを示す電圧との中間の電圧であり、
中間電圧Ｖmidとして二値化回路１８に供給される。第
２のサンプルホールド回路１７は、第２の受光画素１３
の情報電荷が転送出力された後、第１の受光画素１２の
情報電荷が転送出力されるタイミングの同期した第２の
サンプリングクロックφs2に応答して映像信号Ｙ(t)を
順次ホールドする。この第２のサンプルホールド回路１
７のホールド電圧は、白のパターンを示す電圧または黒
のパターンを示す電圧の何れかであり、信号電圧Ｖsig
として二値化回路１８に供給される。二値化回路１８
は、第１のサンプルホールド回路１６にホールドされた
中間電圧Ｖmidを参照して第２のサンプルホールド回路
１７にホールドされた信号電圧Ｖsigを「１」または
「０」の二値化し、映像データＹＤ(n)として出力す
る。

【００１６】クロック発生回路１９は、一定周期の基準
クロックＣＫに基づいて、多相の駆動クロックφtを生
成し、受光部１１に供給する。同時に、駆動クロックφ
tに同期したリセットクロックφr及びサンプリングクロ
ックφs1、φs2を生成して出力アンプ１５及び各サンプ
ルホールド回路１６、１７にそれぞれ供給する。これに
より、受光部１１の情報電荷の転送出力と各サンプルホ
ールド回路１６、１７での映像信号Ｙ(t)のサンプリン
グとを同期させている。

【００１７】以上のように、符号図形のリファレンス部
を読み取る受光画素１３から得られる中間電圧Ｖmidに
ついては、受光部１１の受光状態に拘わらず映像信号Ｙ
(t)の信号電圧Ｖsigの最小値から最大値までのほぼ中間
の値を示すことになる。従って、受光部１１の受光状態
が変化して映像信号Ｙ(t)の信号電圧Ｖsigが変動して
も、二値化回路１８の判定値である中間電圧Ｖmidが信
号電圧Ｖsigに伴って変動するため、二値化回路１８で
は正確な判定動作が行われる。

【００１８】ところで、符号図形の情報コード部におい
ても、１つの受光画素１２に白パターンと黒パターンと
の境界部分が読み取られると、信号電圧Ｖsigは中間電
圧Ｖmidに近い値を示すことになる。即ち、図３に示す
ように、映像データＹＤ(n)の値が「０」から「１」、
あるいは「１」から「０」に変化するタイミングにおい
て、信号電圧Ｖsigが一時的に中間電圧Ｖmidに近くなる
と、二値化回路１８において判定動作が確定しにくくな
る。そこで、二値化回路１８においては、信号電圧Ｖsi
gを、中間電圧Ｖmidに対して一定の値だけ高い第１の基
準電圧Ｖmid＋ΔＶ及び一定の値だけ低い第２の基準電
圧Ｖmid＋ΔＶに対してそれぞれ比較し、それらの比較
結果が一致したときに映像データＹＤ(n)を確定させる
ように構成している。

【００１９】図４は、二値化回路１８の構成を示すブロ
ック図である。第１のオフセット回路２１は、中間電圧
Ｖmidに対して一定の電圧ΔＶを加算し、第１の基準電
圧Ｖmid＋ΔＶを第１の比較回路２３に供給する。同様
に、第２のオフセット回路２２は、中間電圧Ｖmidから
一定の電圧ΔＶを減算し、第２の基準電圧Ｖmid−ΔＶ
を第２の比較回路２４に供給する。第１及び第２の比較
回路２４は、各オフセット回路から供給される第１及び
第２の基準電圧Ｖmid＋ΔＶ、Ｖmid−ΔＶに対して信号
電圧Ｖsigを比較し、その比較結果を判定回路２５に供
給する。そして、判定回路２５は、第１及び第２の比較
回路２３、２４の判定結果が一致したときに、その判定
結果を映像データＹＤ(n)として出力し、一致しないと
きには、それ以前に確定していた映像データＹＤ(n)を
そのまま維持する。また、判定回路２５は、第１及び第
２の比較回路２３、２４の比較結果が一致する期間に立
ち下げられて、判定結果の確定している期間、即ち、映
像データＹＤ(n)が正しく出力される期間を指定する期
間指定パルスＡＰを発生する。

【００２０】これにより、二値化回路１８は、映像デー
タＹＤ(n)の値が変化するタイミングでも不確定となる
ことがなくなり、安定した判定動作を行うことができ
る。また、期間指定パルスＡＰを映像データＹＤ(n)に
合わせて出力するようにしたことで、映像データＹＤ
(n)を受ける側では映像データＹＤ(n)を取り込むタイミ
ングを容易に検出できるようになる。

【００２１】さらに、本発明の符号読み取り装置におい
ては、映像信号Ｙ(t)のリファレンス部に対応する部分
の先頭の値のみを中間電圧Ｖmidとして第１のサンプル
ホールド回路１６にホールドし、続く映像信号Ｙ(t)の
値を（リファレンス部に対応する部分も含めて）信号電
圧Ｖsigとして順次第２のサンプルホールド回路１７に
ホールドすることにより、情報コードを表す映像データ
ＹＤ(n)の位置を容易に検出できるようになる。

【００２２】例えば、図５に示すように、リファレン
ス、情報コード及びホワイトコードが割り当てられた符
号図形に対して、全情報コードとリファレンス及びホワ
イトコードの一部が受光部１１に読み取られたとする。
このとき、映像信号Ｙ(t)は、転送クロックφtに対応し
てリファレンスレベル、情報コード及びホワイトレベル
を順に表すことになる。そこで、リファレンスレベルの
先頭を中間電圧Ｖmidとして二値化回路１８に入力する
と、二値化回路１８においては、リファレンスレベルが
信号電圧Ｖsigとして入力されている間、判定回路２５
は映像データＹＤ(n)を確定させることができない。こ
のため、期間指定パルスＡＰは、立ち上がったままとな
る。続いて、二値化回路１８に情報コードに対応したレ
ベルが入力されると、判定回路２５は映像データＹＤ
(n)を確定して期間指定パルスＡＰを立ち下げる。従っ
て、期間指定パルスＡＰの最初の立ち下がりのタイミン
グによって情報コードを表す映像データＹＤ(n)の先頭
位置を検出できる。

【００２３】以上の実施例においては、パターンが１次
元に配列された符号図形を読み取る場合を例示したが、
２次元に配列された符号図形に対しても、受光部に複数
の受光画素を行列配置させることで読み取るようにする
ことができる。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、受光部のナイキスト限
界の１／２以下のサイズで白及び黒のパターンを配列し
た符号図形を読み取って二値化回路の判定基準値を得る
ようにしたことで、受光部の受光状態が変わった場合で
も常に適正な判定基準を維持することができる。従っ
て、装置の使用環境が変わった場合でも、二値化回路を
安定して動作させることができ、出力される判定結果の
信頼性を向上することができる。

【００２５】そして、期間指定パルスによって映像デー
タの値が変化するタイミングを検出できるようにしたこ
とで、映像データを受ける側では映像データの値が変化
するタイミングを容易に検出できるようになり、データ
の安定した期間のみを取り込むようにすることができ
る。同時に、連続して出力される映像データの内、どの
部分が情報コードに対応しているかを容易に検出できる
ようになり、映像データＹＤ(n)を受ける側の信号処理
のタイミングが設定し易くなる。

【００２６】さらには、中間電圧に対して同じレベルの
信号電圧を比較することがなくなるため、比較回路がチ
ャタリングを引き起こすの防止することができ、ノイズ
の発生を抑圧できると共に回路の消費電力の低減が望め
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の符号読み取り装置の構成を示すブロッ
ク図である。

【図２】本発明の符号読み取り装置の各部の信号の波形
図である。

【図３】本発明の符号読み取り装置の各部の信号の波形
図である。

【図４】本発明の符号読み取り装置の二値化回路の構成
を示すブロック図である。

【図５】本発明の符号読み取り装置の二値化回路の動作
を説明するタイミング図である。

【図６】従来の符号読み取り装置の構成を示すブロック
図である。

【図７】従来の符号読み取り装置の各部の信号の波形図
である。

【符号の説明】

１、１１ 受光部 ２、１２、１３ 受光画素 ３、１４ シフトレジスタ ４、１５ 出力アンプ ５、１６、１７ サンプルホールド回路 ６、１８ 二値化回路 ７、１９ クロック発生回路 ２１、２２ オフセット回路 ２３、２４ 比較回路 ２５ 判定回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所望の情報コードに対応付けられたパタ
   ーンが一次元または二次元に配置される符号図形からの
   反射光を読み取り、上記符号図形の配列パターンを表す
   信号を出力する符号読み取り装置において、複数の受光
   画素が一次元または二次元に配置され、各受光画素に上
   記符号図形からの反射光に応答して発生する情報電荷を
   蓄積する受光部と、上記各受光画素に蓄積される上記情
   報電荷を一定方向へ順次転送出力する駆動回路と、上記
   受光部の出力側で一画素毎の情報電荷量を電圧値に変換
   して出力する出力回路と、上記受光部の特定の受光画素
   から転送出力される情報電荷に対応して上記出力回路か
   ら出力される電圧を一定期間ホールドする第１のサンプ
   ルホールド回路と、上記受光部の残余の受光画素から転
   送出力される情報電荷に対応して上記出力回路から出力
   される電圧を順次ホールドする第２のサンプルホールド
   回路と、上記第２のサンプルホールド回路のホールド電
   圧を上記第１のサンプルホールド回路のホールド電圧と
   対比して二値化する二値化回路と、を備え、上記受光部
   の特定の受光画素に上記受光部の解像能力よりも細かい
   二種類のパターンが交互に配置された図形を読み取らせ
   て上記第１のサンプルホールド回路に上記出力回路から
   出力される最小値から最大値までの中間電圧をホールド
   させることを特徴とする符号読み取り装置。
2. 【請求項２】 上記二値化回路は、上記第１のサンプル
   ホールド回路のホールド電圧に対して一定レベル高い第
   １の基準電圧及び一定レベル低い第２の基準電圧を生成
   する手段、生成した第１の基準電圧及び第２の基準電圧
   に対してそれぞれ上記第２のサンプルホールド回路のホ
   ールド電圧を比較し、２つの比較結果が一致したときに
   その比較結果を判定出力とする手段、を含むことを特徴
   とする請求項１記載の符号読み取り装置。
3. 【請求項３】 上記二値化回路は、上記第１のサンプル
   ホールド回路のホールド電圧と上記第１の基準電圧及び
   上記第２の基準電圧とをそれぞれ比較した２つの比較結
   果が一致する期間を指定する期間指定パルスを発生する
   ことを特徴とする請求項２記載の符号読み取り装置。