JPH10334176A - シンボル読取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】印刷媒体上のシンボルに最適な照明を行い、シ
ンボル情報の読取りの精度を安定して向上させる。 【解決手段】指向性の弱いＬＥＤ３２-1，３２-2、３３
-1，３３-2による照明の照度分布で照度が小さい部分
を、指向性の強いＬＥＤ３２-3，３２-4、３３-3，３３
-4，３３-5，３３-6，３３-7，３３-8によって局所的に
補強するもの、また、複数個のリニアセンサ３７-1〜３
７-Nの出力信号のうち、最良の信号を選択して使用する
もの、また、撮像センサ１１( ３６，３７ )からの出力
信号が、基準値設定回路７５で設定された上限値を上回
ると又は下限値を下回ると、照度調整回路７６により照
明部９-1( ３２，３３ )の光強度を低下又は上昇させる
もの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、印刷媒体上のシ
ンボルに光を照射し、このシンボルから反射した光の受
光量に対応した電気量を出力する光電変換素子から構成
された撮像センサを備えたシンボル読取装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ハンディタイプのシンボル情報読取装置
の照明の光源として、ＬＥＤ( lightemitting diode )
が使用されている。この光源としてのＬＥＤは指向性を
持っており、ＬＥＤの指向性の違いによって印刷媒体に
印刷されたシンボル上の照度分布が異なる。シンボル上
の照度分布が均一であることは、シンボル情報を正確に
読取るための条件の一つである。

【０００３】また、シンボル情報読取装置の照明部品(
例えばＬＥＤ )とシンボルからの反射光を受光する撮像
センサ( 例えばＣＣＤ＝charge coupled device)との位
置関係から、図２５に示すように、照明の光軸１０１と
反射光の光軸１０２が一致しているか又は接近してお
り、照明部品１０３により光が照射される照明範囲１０
４と撮像センサ１０５により撮像される読取範囲１０６
との位置関係が固定されている。この読取範囲１０４に
おけるシンボルの位置によってシンボル上の照度分布も
決定する。なお、図２５中、１０７は、シンボルからの
反射光を撮像センサ１０５で結像させるレンズ等の光学
機構部であり、１０８は、シンボルが印刷された印刷媒
体である。また、照明部品の光強度は一般的に一定であ
るので、この照明部品とシンボルとの間の距離及びシン
ボルと撮像センサとの間の距離や、シンボルを印刷した
印刷媒体の印刷面の反射率等の要因により、シンボルか
らの反射光の光量が異なり、それに対応して撮像センサ
からの出力信号の大きさも異なる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】シンボル情報を正確に
読取るためには、シンボルを最適な光量でしかも均一な
照度分布で照明する必要がある。しかし、上述したよう
に、従来のシンボル情報読取装置では、照明部品として
使用しているＬＥＤが指向性を持っているため均一な照
明が実現できず、シンボル情報の読取りの精度が低いと
いう問題があった。照明部品と撮像センサとの位置関係
が固定であって、照明部品とシンボルとの間の距離やシ
ンボルと撮像センサとの間の距離や、シンボルを印刷し
た印刷媒体の印刷面の反射率等により撮像センサの出力
信号の大きさが大きく異なり、シンボル情報の読取りの
精度が不安定であるという問題があった。

【０００５】そこでこの発明は、印刷媒体上のシンボル
に最適な照明を行うことができ、シンボル情報の読取り
の精度を安定して向上させることができるシンボル情報
読取装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１対応の発明は、
印刷媒体上のシンボルに光を照射し、このシンボルから
反射した光の受光量に対応した電気量を出力する光電変
換素子から構成された撮像手段を備えたシンボル読取装
置において、撮像手段の読取範囲の略中央部を弱い指向
性の光で照射する弱指向照明手段と、撮像手段の読取範
囲の略端部を弱指向照明手段による照明の不均一分布を
補正するように強い指向性の光で照射する強指向照明手
段とを設けたものである。

【０００７】請求項２対応の発明は、印刷媒体上のシン
ボルから反射した光の受光量に対応した電気量を出力す
る光電変換素子から構成された撮像手段を複数個備えた
シンボル読取装置において、複数個の撮像手段から出力
された電気信号を比較して、複数個の撮像手段の中から
有効なシンボル撮像画像を選択する画像選択手段を設け
たものである。

【０００８】請求項３対応の発明は、印刷媒体上のシン
ボルに光を照射する照明手段と、シンボルから反射した
光の受光量に対応した電気量を出力する光電変換素子か
ら構成された撮像手段とを備えたシンボル読取装置にお
いて、撮像手段から出力された電気信号が予め設定され
た上限値を上回る場合があるときに、撮像手段からの電
気信号に基づいて照明手段の照射光量を減少させる照明
調整手段を設けたものである。

【０００９】請求項４対応の発明は、印刷媒体上のシン
ボルに光を照射する照明手段と、シンボルから反射した
光の受光量に対応した電気量を出力する光電変換素子か
ら構成された撮像手段とを備えたシンボル読取装置にお
いて、撮像手段から出力された電気信号が予め設定され
た下限値を下回る場合があるときに、撮像手段からの電
気信号に基づいて照明手段の照射光量を増大させる照明
調整手段を設けたものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】まず、この発明を適用する２種類
のハンディスキャナの概要を説明する。図１は、この発
明を適用するハンディタイプのタッチ式( 接触式 )コー
ドスキャナ１を示す斜視図である。装置本体２にはイン
ターフェイスケーブル３が接続されている。このインタ
ーフェイスケーブル３により前記装置本体２は図示しな
いホストコンピュータ等のコードデータを処理する装置
と接続されている。なお、このインターフェイスケーブ
ル３を通しての通信の他に、無線通信、赤外線通信等の
通信手段を選択して使用することができるようになって
いる。

【００１１】前記装置本体２のボディケース２ａ，２ｂ
はプラスチック材等により、図２に示すように、上下に
分割された筺体が嵌め合わせ又はネジ止めにより一体型
に構成された中空構造になっており、防塵、防滴構造と
なっている。前記装置本体２の側面には、図３に示すよ
うに、コード読取時に操作者が読取タイミングを指示す
るためのトリガスイッチ４が配置され、前記装置本体２
の上面には、読取完了又は読取エラー等のステータスを
それぞれ表示方法( 点滅周期、点灯時間等 )を変えて表
示するための表示装置( 例えばＬＥＤ＝light emitting
diode )５が配置されている。

【００１２】前記トリガスイッチ４については、前記装
置本体２の横倒しや落下によってもご動作( ＯＮ操作 )
しないように、前記装置本体３の側面の前記トリガスイ
ッチ４が配置されている部分は凹形状に形成されて前記
装置本体３の外輪郭線より内側に収められている。前記
装置本体２には、読取のための開口を持つ読取口６が硬
質材料と軟質材料の２種類の材質を組合わせて構成され
ている。すなわち、図４に示すように、前記読取口６の
近傍は軟質材料からなるフード( コーン＝円錐形状部材
)７が取付けられ、前記装置本体２は硬質材料からなる
前記ボディケース２ａ，２ｂから構成されている。これ
は読取対象である印刷媒体との接触による衝撃を吸収し
て、衝撃による破損を防止するための構造である。前記
フード７の形状は、基本的に円錐形状で一端に開口面積
の小さい開口部、他端に開口面積の小さい開口部が形成
され、いずれか一方が前記装置本体２に容易に着脱可能
に取付られている。

【００１３】図５( ａ )に示すように、レンズ７ａをこ
の着脱可能なフード７に内蔵することで任意に読取倍率
等を変更することができる構成になっている。前記読取
口６の前記フード７の印刷媒体に接触する開口端の形状
を後述する画像読取センサによる読取範囲と同じにする
ことにより、シンボル( バーコード、２次元コード )を
スムーズに読取範囲内に収容することができる。また、
図５( ｂ )に示すように、前記フード７に該当位置( 中
央位置 )に強度補正のためのリブ７ｂを設けることによ
り、読取範囲の中心が目視により判別し易くなる。前記
フード７は上述した機能を備え、画像のはみ出し切れを
防止する効果を実現している。図５( ｃ )に示すよう
に、印刷媒体に接触する前記フード７の先端に読取範囲
の中心に対応してＲ形状の凹部７ｃを形成することで、
円柱形状や球形状表面に印刷されたシンボルの読取りに
おいても、円柱形状や球形状の印刷媒体の転がりを防
ぎ、安定した読取りを実現することができる。前記フー
ド７を半透明にしたものでは、読取らせるシンボルの読
取状態を前記フード７を通して直接目視により確認でき
るので、シンボルをこのコードスキャナ１の読取範囲(
視野 )内に入るようにタッチ式コードスキャナ１の位置
決め操作を行うことができる。

【００１４】前記ボディケース２ａ，２ｂの前記トリガ
スイッチ４より前記読取口６とは反対側の部分は操作者
が片手で握る握り部として、前記トリガスイッチ４近傍
がくびれるようにして、親指及び人差し指で保持するの
に適当な大きさを持つようにする。そして、手のひらの
小指方向に向かって手のひらに合わせた形状で幅は広く
なり、小指部分には滑らかな突起を形成する形状となっ
ている。

【００１５】これは、その握り部を手によって握った場
合に人差し指で前記トリガスイッチ４を自然に操作でき
るようになっている。

【００１６】この握り部の中心軸と前記読取口６部分の
中心軸とのなす角は、少なくとも９０°より大きく１１
０°以下となるように形成されている。握り部と前記読
取口６( フード７ )の位置関係では、握り部を握ったと
きに、腕の延長線上に前記読取口６( フード７ )が存在
するようになっている。このような形状とすることによ
り、操作者が無理なく前記読取口６を最適な角度で印刷
媒体状のシンボルに接触させることができ、読取操作時
が自然な動作によって行うことができ、読取性能の向上
や疲労の低減を図っている。

【００１７】図６は、タッチ式( 接触式 )コードスキャ
ナ１の要部構成を示す側面断面図であり、図７は、タッ
チ式コードスキャナ１の前記読取口６周辺の構成を示す
側面断面図である。前記読取口６は、シンボルの画像を
入力するためのシンボルインターフェイスとして最も外
部環境の影響を受ける箇所であり、ほこり等の阻害物を
遮断するために透明なアクリル樹脂板又はガラス板で形
成される読取口カバー８で覆われている。この読取口カ
バー８は、摩擦や衝撃に対する耐久性を高めるためにそ
の表面を強化コーティングする。特に、この読取口カバ
ー８が原因で読取画像に歪みを発生させないためには、
材質としてはガラス板を使用し、強度や硬度をさらに強
化するためにはサファイヤコーティングやダイヤモンド
コーティングする。

【００１８】読取対象となる印刷媒体上のシンボルを照
明するために、前記読取口６内部(フード７内部 )には
複数のＬＥＤ照明部９-1が設けられており、これらのＬ
ＥＤ照明部９-1は、図示しないが、各ＬＥＤと、各ＬＥ
Ｄからの光を均一に拡散させるプラスチック材やガラス
材等の光透過材料から形成された拡散レンズとから構成
されている。拡散レンズとしては、レンズを光拡散性の
ある材料で形成したものと、透明レンズと拡散板と組合
わせたものとの２つの種類がある。また、図８に示すよ
うに、ＬＥＤ照明部９-1からの発光を反射して拡散する
拡散反射板１０-1を前記読取口６の内壁又は前記フード
７の内壁に設けることも、また、ＬＥＤ照明部９-1から
シンボルへの直線光路上に拡散板１０-2を設けること
も、シンボルに対する均一照明を得るために効果があ
る。これらのＬＥＤ照明部９-1は、読取動作を行う前記
トリガスイッチ４をＯＮ操作( 押す操作 )することで、
一定時間あるいは読取りが完了するまでの時間照明を行
う。

【００１９】さらに、前記読取口６内部には、スポット
光源としてビームスポットＬＥＤ(ターゲットＬＥＤ )
９-2が、前記ＬＥＤ照明部９-1から印刷媒体上のシンボ
ルへの光路及びシンボルからの反射光の後述する撮像セ
ンサへの光路を妨害しない位置に２個又は４個読取範囲
の中心に対して対称に配置されている。

【００２０】各ビームスポットＬＥＤ９-2は、光を絞っ
たスポット光を照射し、図９に示すように、この各スポ
ット光は予め設定した読取中心軸上で( 例えば読取範囲
の中心 )で交わる( 重なる )ように配置されている。こ
れにより、前記読取口６を正確に読取るシンボルの中心
に合わせて導くことが容易となる。また、読取範囲を明
確にするためにスポット光を１点に重ならせずに、その
スポット光で読取範囲の境界( 角、隅 )を照射する方法
もある。

【００２１】前記ビームスポットＬＥＤ９-2のスポット
光によるターゲット表示は、実際の読取動作時には必要
がないので、トリガタイミングに応じてＯＦＦ制御を行
い、読取時には消灯させる。

【００２２】前記読取口６から入射したシンボル映像光
( シンボルからの反射光 )は、前記装置本体２内に収納
されている撮像センサ１１まで後述するように導かれ、
この撮像センサ１１面上で結像する。前記読取口６から
前記撮像センサ１１までの空間は映像光の光路となって
おり、前記装置本体２の形状によってミラー又はプリズ
ム等からなる光路変更部品１２を使用して光路を形成す
る。また、結像のためにはレンズや絞り等から構成され
たレンズブロック１３及び不必要な外来光を減衰・除去
するフィルタブロック１４を前記撮像センサ１１の前面
に配置して、映像光を正確に前記撮像センサ１１面上に
結像させる。なお、この実施の形態ではレンズブロック
１３とフィルタブロック１４を１つのブロックとして形
成している。

【００２３】前記レンズブロック１３は、焦点距離や倍
率に合わせて１つのレンズあるいは複数枚のレンズを組
合わせが選択され、読取対象からの反射光の光量に合わ
せて絞り機構あるいは絞り部品を組込んでいる。このレ
ンズブロック１３のレンズによる画像の歪みを極力減少
させるためには、複数枚のレンズによって補正すること
や非球面レンズを採用することが必要である。レンズ表
面における反射によるゴーストが発生して問題になると
きには、表面に反射防止コーティングなどの処理を施し
たレンズを使用する。

【００２４】前記撮像センサ１１の解像度は固定されて
いるので、シンボルの印字サイズと細かさ( 情報密度 )
によっては、十分な精度で読取処理ができない場合が考
えられる。このため、印刷媒体上のシンボルの印字サイ
ズを細かさに応じて読取処理に適したサイズで前記撮像
センサ１１面上に結像させるため、倍率変換機能が必要
になる。前記装置本体２内部に配置されている前記レン
ズブロック１３におけるレンズの倍率を変更( 調整 )す
ることは容易には実施できない。そこで、前記読取口６
から前記撮像センサ１１までの光路は固定としておき、
前記読取口６の前述したように倍率変換用のレンズユニ
ット７-1が取付けられた前記読取口カバー７を前記装置
本体２に対して着脱自在として交換することにより倍率
変換機能を実現する。また、前記レンズブロック１３中
のレンズの構成及び位置を前記装置本体２の外部から容
易に調整( 交換 )できる構造とした場合には、その設計
によって任意の倍率( 画角 )を変化させることが可能と
なる。

【００２５】前記撮像センサ１１はエリアセンサを使用
し、この１つのエリアセンサにより２次元コードの読取
用及びバーコードの読取用として兼用して使用する。エ
リアセンサとしては、撮像素子を２次元的に配列して面
で画像を読取る方式と、撮像素子を１次元的( ライン的
)に配列して線で走査型として読取る方式とがある。撮
像素子としては固体撮像素子を使用することにより、固
体撮像素子ではない撮像管などを使用したカメラ等の撮
像装置より、装置の小形化、省電力化、高信頼性が得ら
れる。固体撮像素子としては、ＣＣＤ型、ＭＯＳ型、Ｃ
ＭＤ型などのタイプがある。なお、ＭＯＳ型は低消費電
力を特徴としている。

【００２６】握り部の内部には、読取り装置の回路部品
が実装された回路基板１５が収納されている。この握り
部の内部の後部には前記インターフェイスケーブル３を
外部に引き出すためのケーブル取付口が用意され、内部
の回路基板と前記インターフェイスケーブル３とが接続
されている。このコードスキャナ１の重心は、直接手が
触れるこのコードスキャナ１を保持する支点に位置する
ように、光学ブロックや、回路基板上の電源部品等の重
量の大きい部品を握り部と手との支持点の近くに集め
る。このように配置することにより、操作性や疲労低減
の効果を得ることができる。

【００２７】図１０に示すように、電気回路は大きく分
けると、撮像センサユニット２１、画像メモリユニット
２２、ＣＰＵ(central processing unit )ユニット２
３、Ｉ／Ｏユニット２４、電源ユニット２５からなって
いる。それぞれは独立した基板上に実装されていても、
また複数のユニットが混在して１枚の基板上に実装され
ていても良いものである。前記電源ユニット２５を小形
化するため、さらに前記インターフェイスケーブル３に
おける取扱い容易にするために、特にこのインターフェ
イスケーブル３の内包信号線の本数を最小限にすると共
にその安全性を確保するために、前記インターフェイス
ケーブル３から前記電源ユニット２５に供給される電圧
は、低電圧ＤＣ( 直流電流 )となっている。前記電源ユ
ニット２５は、この供給された低電圧ＤＣを回路動作に
必要とする複数の電圧に変換して、前記各ユニット２１
〜２４のそれぞれ必要な各回路各部に供給する。なお、
低電圧ＡＣ( 交流電流 )を供給する方法もあるが、前記
インターフェイスケーブル３には他のデータ通信のため
の信号線もあり、ＡＣ電流の磁界変化による誘導ノイズ
や誘導電圧を生じさせる虞があるので望ましくない。

【００２８】結像された画像は前記撮像センサ１１によ
って電気信号に変換される。ここでは、前記撮像センサ
１１はＣＣＤ型として説明する。前記撮像センサユニッ
ト２１は、前記撮像センサ１１、この撮像センサ１１を
駆動するためのドライバ回路、前記撮像センサ１１から
出力された微小出力をＳ／Ｎ良く増幅させるためのアン
プ回路、このアンプ回路から出力されたアナログ信号を
量子化するための２値化回路からなっている。

【００２９】前記撮像センサ１１の出力は、図１１に示
すように、光学的な光量の低下などからセンサ出力も信
号の両端( 読取範囲の周辺部に対応する信号 )でレベル
低下するシェーディング現象が発生するので、シェーデ
ィング補正として２値化回路において量子化の基準値
を、図１２に示すように、シェーディング現象に合わせ
て変化させる方法をとる。このシェーディング補正とし
ては他の方法もあり、この発明はこのシェーディング補
正の方法について限定されないものである。

【００３０】前記撮像センサユニット２１からの出力信
号は、画像を２値化した２値化信号と、それぞれの画素
位置を特定するための座標がカウンタによって計数され
出力される。また、２値化信号と同時に階調信号を出力
する構成にしておけば、後段での活用を図ることも有効
であるが、ここでは説明を簡単にするため階調信号につ
いての説明は省略する。

【００３１】前記撮像センサユニット２１からの２値映
像信号「１」，「０」値及びアドレス座標値は、前記画
像メモリユニット２２のＤＭＡ(direct memory access)
回路を通してこの画像メモリユニット２２の本体である
画像メモリの所定位置に保存される。なお、２値映像信
号及びアドレス座標値を、ＤＭＡ回路を通さず( 設けず
)に前記ＣＰＵユニット２３( ＣＰＵバス )を通して画
像メモリの所定位置に保存しても良い。画像を構成する
予め設定された個数( 画素数 )のデータが書込まれた時
点で、前記画像メモリユニット２２のＤＭＡ回路から書
込完了の信号が出力される。

【００３２】この画像メモリユニット２２からの書込完
了の信号が出力されると、前記ＣＰＵユニット２３はプ
ログラムメモリ( ＲＯＭ＝read only memory )に保存さ
れているコード解読プログラムに基づいてＣＰＵが駆動
されて画像メモリに保存されたイメージデータからコー
ド値( コードデータ )を解読( デコード )する。前記Ｃ
ＰＵユニット２３のプログラムメモリとしては、フラッ
シュＲＯＭを利用する。このようにすることにより、プ
ログラム( 例えばコード解読プログラム)をインターフ
ェイスケーブル３及び通信インターフェイス経由で書換
えることが可能であるので、製造時に性能が決定される
ことがなく、利用現場に対応した最新のプログラムを組
込むことにより最適な性能向上を図ることができる。

【００３３】この解読したコード値は、前記Ｉ／Ｏユニ
ット２４の通信インターフェイスを通してホストコンピ
ュータ等の外部装置へ転送される。通信インターフェイ
スは、汎用的シリアルポートであるＲＳ−２３２ＣやＣ
ＭＯＳ論理レベルで転送するＣＭＯＳインターフェイ
ス、さらには高速シリアルバスであるＵＳＢポートやＩ
ＥＥＥ１３９４などの次期標準と考えられている通信イ
ンターフェイスが用意される。また、ケーブルを使用し
ない赤外線インターフェイスなども実用的である。デー
タ転送の通信プロトコルは、ＣＰＵによって行われ、自
由にデータフォーマットなどが設定できる。

【００３４】また、前記Ｉ／Ｏユニット２４には、監視
及び制御のできるＩ／Ｏ( input/output )ポートが含ま
れている。このＩ／Ｏポートには、前記ＬＥＤ照明部
９、前記トリガスイッチ４、外部からのトリガ入力を受
付ける外部トリガ入力端子、前記表示装置５、読取過程
が正常に行われたか否かあるいはその結果を操作者に音
感的に報知する発音器( ブザー )が接続されている。

【００３５】前記トリガスイッチ４の操作方法によって
読取コード種の設定ができる。すなわち、図１３は前記
ＣＰＵユニット２３が前記トリガスイッチ４がＯＮ状態
になったときに行うトリガ割込処理の流れを示す図であ
り、通常のＯＮして直ぐにＯＦＦする短時間のＯＮ操作
( トリガ操作 )では２次元コード( マトリックスコード
)の読取処理( 解析・デコード処理 )を行い、予め設定
された時間以上ＯＮを続ける長時間のＯＮ操作( 連続操
作 )ではバーコードの読取処理( 解析・デコード処理 )
を行う。また、読取動作を制御する前記トリガスイッチ
４のＯＮ操作には、電源のＯＮ／ＯＦＦ動作が連動して
いる。すなわち、読取動作のＯＦＦ状態のときには、電
源もＯＦＦ状態にして、非読取時の無駄な電力の浪費を
防止するようになっている。

【００３６】図１４は、ガンタイプの非接触式コードス
キャナ３１を示す斜視図であり、図１５は、このコード
スキャナ３１の要部構成を示す側面断面図である。この
ガンタイプのコードスキャナ３１は、外観形状、エリア
センサ及びリニアセンサ( ラインセンサ )の２系統の撮
像センサを備えている点、非接触で読取るための構成を
備えている点を除いて、基本的には前述のタッチ式コー
ドスキャナ１と同じ構成であるので、同じ機能を有する
部材には同一符号を付してその説明を省略する。

【００３７】このガンタイプの非接触式コードスキャナ
３１の前記読取口６内部には、後述するリニアセンサ用
のリニア用照明部３２及び後述するエリアセンサ用のエ
リア用照明部３３が配置されている。これらの照明部３
２，３３は、タッチ式のコードスキャナ１のＬＥＤ照明
部９とほとんど同様に、それぞれＬＥＤ及び拡散レンズ
から構成されている。前記トリガスイッチ４の操作方法
によって読取コード種が設定されるが、その読取コード
種の設定に応じて照明部３２，３３の駆動制御が行われ
る。すなわち、トリガスイッチ４を通常のＯＮして直ぐ
にＯＦＦする短時間のＯＮ操作では、エリアセンサ用照
明部３３が駆動されて照明が行われ、予め設定された時
間以上ＯＮを続ける長時間のＯＮ操作では、リニア用照
明部３２が駆動されて照明が行われる。各照明部３２，
３３の照明時間は、前記ＬＥＤ照明部９と同様に、トリ
ガスイッチ４がＯＮ操作してから一定時間あるいは読取
りが完了するまでの時間となっている。

【００３８】ビームスポットＬＥＤ３４，３５から照射
されるスポット光は、図１６及び図１７に示すように、
この各スポット光の照射範囲及び方向が予め設定した読
取中心軸上の焦点距離で所定の１点( 例えば読取範囲の
中心 )で交わる( 重なる )ように配置されている。その
スポット光の照射角度が調整できるように設置されてお
り、スポット光の集まり状況を撮像センサにて監視する
ことにより、読取範囲にシンボルがあるか否かのチェッ
クの自動化が可能な構成となっている。以上のように、
このガンタイプの非接触式コードスキャナ３１では、２
次元コードとバーコード( １次元コード )との２系統の
シンボルを正確に読取るために、それぞれのコードに最
適な照明を備え、読取範囲にシンボルを合わせるために
スポット光によるターゲット表示を備えている。各照明
部３２，３３は、それぞれトリガスイッチ４の操作によ
りいずれか一方が駆動されて照明を行うようになってい
たが、選択せずに両方共駆動して照明を行うこともでき
る。そのような場合には、お互いの系に影響が及ばない
ように、それぞれの発光波長を異なるようにして、後述
する各撮像センサの受光波長をＢＰＦ等の光学フィルタ
で異なるようにすれば、上記影響を除去することができ
る。

【００３９】撮像センサは、２次元コードを読取るため
のエリアセンサ３６と、バーコード( １次元コード )を
読取るためのリニアセンサ( ラインセンサ )３７とを備
えている。これらの撮像センサ３６，３７は、前記撮像
センサ１１と同様に固体撮像素子から構成されている。
前記エリアセンサ３６は、固体撮像素子をマトリックス
状に配列して構成されているものであり、前記リニアセ
ンサ３７は、固体撮像素子をライン状( １列 )に配列し
て構成されているものである。なお、前記リニアセンサ
３７でも順次操作する操作機構を設ければ２次元コード
を読取ることができる。

【００４０】なお、前記エリアセンサ３６の前面には、
シンボルからの反射光をこのエリアセンサ３６で結像さ
せるためのレンズ、絞り、フィルタ等から構成されたエ
リア用光学機構部３８が配置され、前記リニアセンサ３
７の前面には、シンボル( バーコード )からの反射光を
このリニアセンサ３７で結像させるためのレンズ、絞
り、フィルタ等から構成されたリニア用光学機構部３９
が配置されている。なお、読取口カバー８の前記リニア
用照明部３２の光軸が通過する位置にはシェーディング
補正を兼ねた拡散レンズ( シリンドリカルレンズ )８ａ
が配置されている。

【００４１】なお、図１８は、前記エリアセンサ３６の
読取範囲３６Ａと前記リニアセンサ３７の読取範囲３７
Ａを示す図である。前記エリアセンサ３６の読取範囲３
６Ａは、２次元コードを取込めるように縦・横に広がり
を持つ領域となっており、前記リニアセンサ３７の読取
範囲３７Ａは、バーコードを取込めるように一方向(横
方向 )にのみ広がりを持つ領域となっている。一般的に
このリニアセンサ３７の読取範囲３７Ａの一方向の広が
り( 長さ )は、前記エリアセンサ３６の読取範囲３６Ａ
の長手方向の広がりより大きくなっている。

【００４２】２次元コードと１次元コードとを同時に読
ませる読取装置の場合には、撮像センサユニットの設置
には２つの方法がある。第１の方法は、エリアセンサ３
６からなるユニットのみを使用し、２次元コードと１次
元バーコードの読取りを同一のエリアセンサ３６で行っ
てしまう方法である。第２の方法は、エリアセンサ３６
からなるユニットとリニアセンサ３７からなるユニット
とを、それぞれ読取り対象の２次元コードと１次元バー
コードとで選択・使用する方法である。

【００４３】第１の方法では、エリアセンサ３６が１方
向( １行又は１列 )の固体撮像素子の配列数がリニアセ
ンサ３７に比べて少ないため、エリアセンサ３６でバー
コードを読取る場合には、バーコードのサイズ及び解像
度に制限が加わることになる。その読取ることができる
バーコードの最小解像度と読取りサイズは、２次元コー
ドと同等になる。第２の方法では、２次元コードとバー
コード( １次元コード )とで、それぞれ独立した読取範
囲及び読取解像度を得ることができ、現在ＦＡ分野や流
通分野で利用されている大きいサイズのバーコードがリ
ニアセンサ３７により読取ることができる。

【００４４】例えば、エリアセンサ３６に８００×６０
０画素のＣＣＤを利用し、リニアセンサ３７に４０９６
画素のＣＣＤを使用した場合を考えると、解像度を０．
２５ｍｍ／４ピクセルでコードを読取る場合には、エリ
アセンサ３６で５０ｍｍ幅、リニアセンサ３７では２５
６ｍｍ幅のシンボルまで読取ることができる。従って、
高解像度、広幅バーコードの読取りにはリニアセンサ３
７を使用した方が有利となる。また、一般的に２次元コ
ードは高密度、バーコードは低密度で印字されることが
多いので、解像度設定を個々に行えるようにエリアセン
サ３６からなるユニットとリニアセンサ３７からなるユ
ニットとを独立させて設置する。

【００４５】図１９は、このガンタイプの非接触式コー
ドスキャナ３１の要部回路構成を示すブロック図であ
る。機能構成的には前述したタッチ式コードスキャナ１
のブロック図と同じであるが、この非接触式コードスキ
ャナ３１では実際の回路構成について説明する。前記エ
リアセンサ３６からなるエリアセンサユニット４１に
は、その他に、前記エリアセンサ３６を駆動する( エリ
アセンサ用の )ドライブ回路４２と、このドライブ回路
４２からの駆動タイミングに基づいて座標値を計数する
( エリアセンサ用の )カウンタ４３と、前記エリアセン
サ３６からの撮像信号を増幅する(エリアセンサ用の )
増幅回路４４と、シェーディング補正機能を備え、前記
増幅回路４４により増幅された撮像信号を０又は１のデ
ジタルデータに変換させる(エリアセンサ用の )２値化
回路４５とから構成されている。

【００４６】前記リニアセンサ３７からなるリニアセン
サユニット４６には、その他に、前記エリアセンサ３７
を駆動する( リニアセンサ用の )ドライブ回路４７と、
このドライブ回路４７からの駆動タイミングに基づいて
座標値を計数する( リニアセンサ用の )カウンタ４８
と、前記エリアセンサ３７からの撮像信号を増幅する
(リニアセンサ用の )増幅回路４９と、シェーディング
補正機能を備え、前記増幅回路４９により増幅された撮
像信号を０又は１のデジタル撮像信号に変換させる( リ
ニアセンサ用の )２値化回路５０とから構成されてい
る。

【００４７】データセレクタ５１には、前記エリアセン
サユニット４１の２値化回路４５からのエリア撮像デー
タ線及びカウンタ４３からの座標データ線が接続される
と共に、前記リニアセンサユニット４６の２値化回路５
０からのリニア撮像データ線及びカウンタ４８からの座
標データ線が接続されている。このデータセレクタ５１
は、制御部本体を構成するＣＰＵ５２により発生された
選択信号に基づいて、前記エリアセンサユニット４１か
らのデータ線と前記リニアセンサユニット４６からのデ
ータ線とのうちいずれか一方をＤＭＡ(direct memory a
ccess)５３への出力データ線と接続するようになってい
る。

【００４８】前記ＣＰＵ５２は、システムバス５４を通
して、プログラムメモリ５５、画像メモリ５６、前記Ｄ
ＭＡ５３、Ｉ／Ｏ(input/output)ポート５７、通信イン
ターフェイス５８とそれぞれ接続されている。なお、前
記ＣＰＵ５２から前記データセレクタ５１への選択信号
も、前記システムバス５４を通して前記データセレクタ
５１へ出力する。プログラムメモリ５５は、前記ＣＰＵ
５２が行う処理のプログラムデータ等が記憶されてい
る。

【００４９】前記画像メモリ５６は、複数枚分の撮像デ
ータが記憶される容量を備え、前記ＤＭＡ５３により、
前記データセレクタ５１で選択された方のユニットの撮
像データがその座標データに基づいて画像データとし
て、前記ＣＰＵ５２を介さずに前記画像メモリ５６に展
開される。前記Ｉ／Ｏポート５７には、ターゲット( ビ
ームスポットＬＥＤ３４，３５ )、照明( 照明部３２，
３３ )、前記トリガスイッチ４、外部トリガ入力５９、
表示器６０、発音器( ブザー )６１がぞれぞれ割当てら
れた入出力ポートに接続されている。

【００５０】エリアセンサユニット４１とリニアセンサ
ユニット４６の２系統を搭載した２次元リーダの動作は
以下のようになる。読取コード種の切換は、トリガスイ
ッチ４の操作による指示、ホストコンピュータからのコ
マンドによる指示、撮像データを解析して自動的に切換
えるという３つの方法がある。

【００５１】これらの方法による読取コード種の決定
は、この決定したコード種を読取るセンサユニットから
の撮像データを有効データとして、データセレクタ５１
にそのセンサユニットからの出力データのＤＭＡへの接
続を指示して有効データ切換を制御することに利用する
こともできるが、エリアセンサユニット４１、リニアセ
ンサユニット４６にそれぞれメモリバッファを設けて、
データセレクタ５１の前で撮像データを一時的に記憶す
ることにより、両方の撮像データを画像メモリ５６に入
力する順序を決めるために利用することもできる。デー
タセレクタ４１の選択信号はＣＰＵ５２により制御され
ているので、学習機能により過去の傾向に基づいて切換
順序などを自動的に設定することを行うこともできる。

【００５２】トリガ入力の後、リニアセンサ３７、エリ
アセンサ３６のそれぞれのコード読取視野、読取焦点位
置を示すリニア用、エリア用のビームスポットＬＥＤ３
４、３５を消灯する。このスポット光の照明消灯後、リ
ニアセンサ３７の撮像入力を行い、次にエリアセンサ３
６の撮像入力を行う。図２０は、エリア用及びリニア用
の前記照明部３２、３４、エリア用及びリニア用の前記
ビームスポットＬＥＤ３４、３５、前記トリガスイッチ
４の駆動タイミングを示す図である。

【００５３】ＣＰＵ５２に搭載されたプログラムにより
実現されるデコードアルゴリズムは、例えばエリアセン
サ３６による撮像入力終了後、その画像の特徴抽出を行
う。この処理は画像中にバーコード、２次元コードらし
きものが存在するかを調べる処理である。その存在が確
認されたら、デコード処理を行い、読取の成功／失敗を
判定し、成功ならばその結果を表示器６０によって表示
すると共に、通信インターフェイス５８を通して送信出
力して終了となる。失敗ならば失敗原因を表示器６０に
表示し、読取処理を終了して、再びトリガ入力待ち状態
に戻る。

【００５４】この発明の第１の実施の形態を図２１及び
図２２を参照して説明する。図２１は、前記リニアセン
サ３７に対する前記リニア用照明部３２の構成を示す図
である。前記リニア用照明部３２は、指向性の弱い( 必
ずしも光強度( 照度 )が小さいのでない )ＬＥＤ３２-
1，３２-2と、指向性の強い( 必ずしも光強度( 照度 )
が大きいのではない )ＬＥＤ３２-3，３２-4とを備えて
いる。

【００５５】指向性の弱いＬＥＤ３２-1，３２-2は、光
軸を中心としてなだらかな山形の照度分布を持ち、その
光軸が比較的に読取範囲の中央に位置するように配置さ
れている。指向性の強いＬＥＤ３２-3，３２-4は、光軸
を中心として急な山形( 台形)の照度分布を持ち、その
光軸が比較的に読取範囲の端に位置して、前記指向性の
弱いＬＥＤ３２-1，３２-2の照度分布で照度が小さい(
暗い )部分を補強するように配置されている。

【００５６】図２２( ａ )は、前記エリアセンサ３６(
１４ )に対する前記エリア用照明部３３( ９ )の構成を
示す図であり、図２２( ｂ )は、前記エリア用照明部３
３(９ )による照明範囲を示す図である。前記エリア用
照明部３３は、指向性の弱いＬＥＤ３３-1，３３-2と、
指向性の強いＬＥＤ３３-3，３３-4，３３-5，３３-6，
３３-7，３３-8とを備えている。指向性の弱いＬＥＤ３
３-1，３３-2は、その光軸が比較的に読取範囲の中央に
位置するように配置されている。指向性の強いＬＥＤ３
３-3，３３-4，３３-5，３３-6，３３-7，３３-8は、そ
の光軸が比較的に読取範囲の端に位置して、前記指向性
の弱いＬＥＤ３３-1，３３-2の照度分布で照度が小さい
( 暗い )部分を補強するように、前記指向性の弱いＬＥ
Ｄ３３-1，３３-2の照射範囲の外端部を囲むように配置
されている。なお、いずれのＬＥＤにおいても、その光
軸のシンボルからの直接反射光はリニアセンサ３７又は
エリアセンサ３６への光路から外れるようになってい
る。

【００５７】このようにこの第１の実施の形態によれ
ば、指向性の弱いＬＥＤ３２-1，３２-2、３３-1，３３
-2による照明の照度分布で照度が小さい部分を、指向性
の強いＬＥＤ３２-3，３２-4、３３-3，３３-4，３３-
5，３３-6，３３-7，３３-8によって局所的に補強する
ことにより、読取範囲に対して最小限の照明範囲を持
ち、しかも照度の過不足が少なく、ほぼ均一にシンボル
を照明することができる。従って、シンボル情報の読取
りの精度を安定して向上させることができる。

【００５８】なお、この発明はこの第１の実施の形態に
限定されるものではなく、光源としてＬＥＤ以外の指向
性を有するものでも良いものであり、指向性の異なる種
類として３種類以上でも良いものであり、光源の個数と
して２個又は４個以外の個数でも良いものであり、さら
に光源の配置の形、照明の照射形状についても各種適用
可能である。

【００５９】この発明の第２の実施の形態を図２３を参
照して説明する。なお、この第２の実施の形態は、前記
リニアセンサ３７を複数個設け、この複数個のリニアセ
ンサ３７の出力信号のうちから最良の信号を選択してシ
ンボル情報読取りに使用するものである。図２３は、複
数個( Ｎ個 )のリニアセンサ３７-1〜３７-Nの出力信号
を処理する回路構成を示すブロック図である。

【００６０】Ｎ個のリニアセンサ３７-1〜３７-Nは、図
示しないが、照明の照度分布に応じて読取位置がずれる
ように配置されている。これらのリニアセンサ３７-1〜
３７-Nからの出力信号はセレクタ７２に入力するように
なっていると共に信号比較回路７３にも入力するように
なっている。この信号比較回路７３は、入力された前記
リニアセンサ３７-1〜３７-Nからの出力信号を比較し
て、その比較結果をセレクト信号として前記セレクタ７
２へ出力する。

【００６１】前記信号比較回路７３の内部構成は、明確
に図示しないが、第１の例としては、入力された信号の
ピーク値を比較して最大のピーク値を持つ信号を検出
し、この最大のピーク値を持つ信号を選択するセレクト
信号を生成して前記セレクタ７２へ出力するものがあ
る。また、第２の例としては、入力された信号の平均値
を求め、この平均値に最も近い値を持つ信号を検出し、
この平均値に最も近い信号を選択するセレクト信号を生
成して前記セレクタ７２へ出力するものがある。

【００６２】このようにこの第２の実施の形態によれ
ば、複数個のリニアセンサ３７-1〜３７-Nの出力信号の
うち、最良の信号を選択して使用することにより、リニ
ア用照明部３２によるシンボル上の照度分布が均一でな
くとも、最良の照明の位置における撮像信号を選択して
コード解析に使用することができるので、シンボル情報
の読取りの精度を安定して向上させることができる。な
お、この実施の形態では、リニアセンサについて、ま
た、信号比較でピーク最大値又は平均値を求めるものに
ついて説明したが、この発明はこれに限定されるもので
はなく、エリアセンサあるいはエリアセンサとリニアセ
ンサとが混合しているものにも適用されるものであり、
また、信号比較でピーク最大値又は平均値以外の値、例
えば上から( Ｎ／３ )番目などでも良いものである。

【００６３】この発明の第３の実施の形態を図２４を参
照して説明する。なお、この第３の実施の形態は、前記
撮像センサ１１、前記リニアセンサ３７、前記エリアセ
ンサ３６等の撮像センサからの出力信号が予め設定され
た上限値を上回ったとき又は下限値を下回ったときに、
照明部３２、３３の光強度を調整するものである。図２
４は、前記撮像センサ１１、前記リニアセンサ３７、前
記エリアセンサ３６等の撮像センサからの出力信号を処
理する回路構成を示すブロック図である。撮像センサ１
１( ３６，３７ )からの出力信号は、前述したように増
幅回路(図示せず )又は２値化回路( 図示せず )へ出力
すると共に、信号レベルチェック回路７４へ出力する。

【００６４】この信号レベルチェック回路７４は、基準
値設定回路７５で設定された上限値又は下限値に基づい
て撮像センサ１１( ３６，３７ )から入力されている信
号をチェックし、その入力信号が上限値を上回ったとき
又は下限値を下回ったときに、照明部９-1( ３２，３３
)の光強度( 照度 )を調整する照度調整回路７６へ調整
制御信号を出力する。この照度調整回路７６は、調整制
御信号を入力すると、その調整制御信号によって照明部
９-1( ３２，３３ )の光強度を調整する。

【００６５】すなわち、シンボル上の照明が明る過ぎる
のを防止するため、基準値設定回路７５で上限値が設定
されている場合には、撮像センサ１１( ３６，３７ )か
らの出力信号がその上限値を上回ると、照度調整回路７
６により照明部９-1( ３２，３３ )の光強度を下げるよ
うに調整制御が行われる。これにより、シンボル上での
照度が低下して、照明が明る過ぎるのが解消される。ま
た、シンボル上の照明が暗過ぎるのを防止するため、基
準値設定回路７５で下限値が設定されている場合には、
撮像センサ１１( ３６，３７ )からの出力信号がその下
限値を下回ると、照度調整回路７６により照明部９-1(
３２，３３ )の光強度をあげるように調整制御が行われ
る。これにより、シンボル上での照度が上昇して、照明
が暗過ぎるのが解消される。

【００６６】このようにこの第３の実施の形態によれ
ば、撮像センサ１１( ３６，３７ )からの出力信号が、
基準値設定回路７５で設定された上限値を上回ると又は
下限値を下回ると、照度調整回路７６により照明部９-1
( ３２，３３ )の光強度を低下又は上昇させることによ
り、読取環境の明るさや印刷媒体の表面の状態( 光の反
射率 )に影響されずに、シンボル上での照度を最適な値
に安定させることができる。従って、シンボル情報の読
取りの精度を安定して向上させることができる。

【００６７】なお、上述した第１〜第３の実施の形態
は、それぞれ単独でも上述したシンボル情報の読取りの
精度を安定して向上させる効果を得ることができるが、
それらの組合わせて実施しても良いものである。

【００６８】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
印刷媒体上のシンボルに最適な照明を照射することがで
き、シンボル情報の読取りの精度を安定して向上させる
ことができるシンボル情報読取装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の各実施の形態に共通するハンディタ
イプのタッチ式コードスキャナを示す斜視図。

【図２】同ハンディタイプのタッチ式コードスキャナの
ボディケースを示す正面断面図。

【図３】同ハンディタイプのタッチ式コードスキャナを
示す上面図。

【図４】同ハンディタイプのタッチ式コードスキャナ本
体及びフードを示す斜視図。

【図５】同ハンディタイプのタッチ式コードスキャナ本
体に取付可能な各種フードを示す斜視図。

【図６】同ハンディタイプのタッチ式コードスキャナの
要部構成を示す側面断面図。

【図７】同ハンディタイプのタッチ式コードスキャナの
読取口周辺の構成を示す側面断面図。

【図８】同ハンディタイプのタッチ式コードスキャナの
拡散反射板及び拡散板を示す図。

【図９】同ハンディタイプのタッチ式コードスキャナの
印刷媒体に印刷されたシンボルへのスポット光の照射状
態を示す斜視図。

【図１０】同ハンディタイプのタッチ式コードスキャナ
の要部機能構成を示すブロック図。

【図１１】同ハンディタイプのタッチ式コードスキャナ
のシェーディング現象を示す図。

【図１２】同ハンディタイプのタッチ式コードスキャナ
のシェーディング補正を示す図。

【図１３】同ハンディタイプのタッチ式コードスキャナ
が行うトリガ割込処理の流れを示す図。

【図１４】この発明の各実施の形態に共通するガンタイ
プの非接触式コードスキャナを示す斜視図。

【図１５】同ガンタイプの非接触式コードスキャナの要
部構成を示す側面断面図。

【図１６】同ガンタイプの非接触式コードスキャナの印
刷媒体に印刷されたシンボルへのスポット光の照射状態
を示す斜視図。

【図１７】同ガンタイプの非接触式コードスキャナのス
ポット光の焦点距離を説明するための図。

【図１８】同ガンタイプの非接触式コードスキャナの２
種類のセンサに対応する読取範囲を示す図。

【図１９】同ガンタイプの非接触式コードスキャナの要
部回路構成を示すブロック図。

【図２０】同ガンタイプの非接触式コードスキャナのエ
リア用及びリニア用の照明部、エリア用及びリニア用の
ビームスポットＬＥＤ、トリガスイッチの駆動タイミン
グを示す図。

【図２１】この発明の第１の実施の形態のコードスキャ
ナにおけるリニアセンサに対するリニア用照明部の構成
を示す図。

【図２２】同実施の形態のコードスキャナにおけるエリ
アセンサに対するエリア用照明部の構成及びその照明範
囲を示す図。

【図２３】この発明の第２の実施の形態のコードスキャ
ナにおける複数個のリニアセンサの出力信号を処理する
回路構成を示すブロック図。

【図２４】この発明の第３の実施の形態のコードスキャ
ナにおける撮像センサからの出力信号を処理する回路構
成を示すブロック図。

【図２５】従来のコードスキャナにおける照明の光軸と
反射光の光軸及び照明範囲と読取範囲を示す図。

【符号の説明】

１…タッチ式コードスキャナ、 ４…トリガスイッチ、 ６…読取口、 ７…フード、 ９-1…ＬＥＤ照明部、 ９-2，３４，３５…ビームスポットＬＥＤ、 １１…撮像センサ、 ２３…ＣＰＵユニット、 ３１…ガンタイプの非接触式コードスキャナ、 ３２…リニア用照明部、 ３３…エリア用照明部、 ３２-1，３２-2，３３-1，３３-2…指向性の弱いＬＥ
Ｄ、 ３２-3，３２-4，３３-3，３３-4，３３-5，３３-6，３
３-7，３３-8…指向性の強いＬＥＤ、 ３６…エリアセンサ、 ３７( ３７-1〜３７-N )…リニアセンサ、 ５１…データセレクタ、 ５２…ＣＰＵ、 ７２…セレクタ、 ７３…信号比較回路、 ７４…信号レベルチェック回路、 ７５…基準値設定回路、 ７６…照度調整回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉山 誠 静岡県三島市南町６番78号 株式会社テッ ク三島事業所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 印刷媒体上のシンボルに光を照射し、こ
   のシンボルから反射した光の受光量に対応した電気量を
   出力する光電変換素子から構成された撮像手段を備えた
   シンボル読取装置において、 前記撮像手段の読取範囲の略中央部を弱い指向性の光で
   照射する弱指向照明手段と、 前記撮像手段の読取範囲の略端部を前記弱指向照明手段
   による照明の不均一分布を補正するように強い指向性の
   光で照射する強指向照明手段とを設けたことを特徴とす
   るシンボル読取装置。
2. 【請求項２】 印刷媒体上のシンボルから反射した光の
   受光量に対応した電気量を出力する光電変換素子から構
   成された撮像手段を複数個備えたシンボル読取装置にお
   いて、 複数個の前記撮像手段から出力された電気信号を比較し
   て、複数個の前記撮像手段の中から有効なシンボル撮像
   画像を選択する画像選択手段を設けたことを特徴とする
   シンボル読取装置。
3. 【請求項３】 印刷媒体上のシンボルに光を照射する照
   明手段と、前記シンボルから反射した光の受光量に対応
   した電気量を出力する光電変換素子から構成された撮像
   手段とを備えたシンボル読取装置において、 前記撮像手段から出力された電気信号が予め設定された
   上限値を上回る場合があるときに、前記撮像手段からの
   電気信号に基づいて前記照明手段の照射光量を減少させ
   る照明調整手段を設けたことを特徴とするシンボル読取
   装置。
4. 【請求項４】 印刷媒体上のシンボルに光を照射する照
   明手段と、前記シンボルから反射した光の受光量に対応
   した電気量を出力する光電変換素子から構成された撮像
   手段とを備えたシンボル読取装置において、 前記撮像手段から出力された電気信号が予め設定された
   下限値を下回る場合があるときに、前記撮像手段からの
   電気信号に基づいて前記照明手段の照射光量を増大させ
   る照明調整手段を設けたことを特徴とするシンボル読取
   装置。