JPS5958582A - 光学的情報読取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は記録媒体に記録されたバーコード、文字などの
光学的情報の走査にてその情報を読取る光学的情報読取
装置に関するものである。

従来この種の装置では、電荷蓄積型のイメージセンサを
用いており、その奇数番目の光電素子（画素）列信号と
偶数番目の画素列信号をそれぞれ別のシフトレジスタに
移され、走査用信号により転送されて合成されたシング
ル出力として電気信号に変換している。

従って、この装置により高速の読取作動を行った場合、
ｉ’＋ｉＪ記イメージセンサの蓄積時間が短かくなり、
読取感度が低くなってしまうという問題がある。

本発明は上記の問題に鑑みたもので、比較的」法の大き
な光学的情報を対象にした低分解能高速処理と、比較的
寸法の小さな光学的情報を対象にした高分解能低速処理
との両機能を実現し、光学的情報に応した効率的な読取
作動を可能にすることを目的としている。

そのため本発明では、イメージセンサを備えた光学的情
報読取装置において、一定周波数のクロックパルスを交
互に少なくとも２グループに分割してそれぞれの走査用
信号を発生ずる走査手段と・その各走査用信号を各グル
ープ単位にて同位相サイクルにイメージセンサに加える
か、逆位相サイクルに交互に加えるかを切換えて前記イ
メージセンサの走査を切換制御する制御手段とを設ける
構成にしている。

以下本発明を図に示す実施例について説明する。

第１図は、ハンディタイプの光学的情報読取装置の一層
体の構成図、第２図はその部分斜視図である。

１は記録媒体のバーコードラベルであり、その表面に平
行バーコードの濃淡パターンとして白バー、黒バーを用
いた光学的情報のバーコード１ａが印刷されている。２
はハンド式読取器のケース、３はバーコード上を照射す
る光源で、複数のランプを備えており、この照射光を蒲
鉾形レンズ４を通してバーコード上に光を収束さセて照
射させている。５は反射ミラーで、バーコードよりの反
射光を特定方向（イメージセンサの走査線方向）に反射
させるものであり、その反射光がレンズ６と読取線に直
交する偏平スリットを有する絞り部材７を通して読取セ
ンサ８の走査線上にバーコードの走査用映像を結像さセ
る。この読取センサ８はその走査上の走査用バーコード
映像を直線上の電子スキャン作動にて、電気信号に変換
する１次元のイメージセンサを用いている。第１図中の
一点鎖線ｉｊ１光学系における光の軌跡を示している。

９は読取センサの駆動回路で読取センサを駆動さゼるの
に必要な走査用クロックをクロック発生回路１８より受
けて読取センサ８に加えている。１０は読取センサ８の
スキャン（走査）作動により得られた電気信号を増幅器
るアナログ増幅器である。

１１はアナログ増幅器１０の出力信号の波形整形を行う
波形整形回路であり、増幅器１０よりの離散的な信号を
連続信号に変換するサンプルボールド回路と出力波形を
滑らかにするローパスフィルタから構成されている。１
２はコンパレーク回路で、波形整形回路１１よりの楚形
信号を黒バー及び白バーに対応した高レベルと低レベル
の２値化信号に変換するものである。１３は反転検出回
路で、上記２値化信号の立上り時点及び立下り時点の反
転時点を検出し、その都度ランチパルス及びそれよりも
多少遅れたクリアパルスをラッチ回路１５とカウンタ１
４に送る。

１７は一定周波数のクロックパルスを発生ずるクロック
ジェネレータである。１４はカウンタであり、前記クリ
アパルスを受けてクリアされた時点毎にクロックパルス
の計数を繰返しており、その計数値が上記バーコードの
各バーの幅に対応した値を示している。１５はラッチ回
路であり、前記のランチパルスにまりカウンタ１４のク
リア作動直前の計数値（バーの幅）を記録さゼるもので
ある。１８は各種クロック発生回路であり、クロックジ
ェネレータ１７のクロックパルスから読取センサ８の駆
動に必要な走査用クロックや波形整形回路１１の中のサ
ンプルボールド回路のタイミングクロックを作り出して
いる。

１Ｇはマイクロコンピュータで、ラッチ回路１５で得ら
たバーの幅の情報で、計数値がある値より少ない場合は
トランスファケートクロック制御回路１９に信号を送り
、画素数が少ないことの判定結果を示す。その判定結果
の信号をもらったトランスファゲートクロック制御回路
１９はトランスファゲートクロックを制御して、イメー
ジセンサ８の映像信号の出力方法を変えさセる。またバ
ーの幅の情報の計数値がある値より大きい場合は、この
計数値に晶づいた演算処理を実行し、バーコードの読取
を行っている。２ｏ（１圧電ブザーであり、バーコード
の読取りが完了すると、マイクロ：１ンピユータ１６か
ら信号を出し、圧電ブザー２ｏを鳴らして、オペレータ
に読取りが完了したことを教えるものである。

次に、第３図は前記読取センサ８のｉ￥、ｉｆＩ構成を
示す構成図で、読取センサ８としてＣＣＤイメージセン
センサしている。８ａはバーコードの映像を光電変換し
て信号電荷を得るフォトダイオード列である。８ｂ−１
は前記フォトダイオード列８ａで得られた奇数番の信号
電荷を８ｃｍ１のシフトレジスタに移すトランジスタフ
ァゲートである。

８ｂ−２は偶数番の信号電荷を８０−２のシフトレジス
タに移ずトランスフアゲ−１・である。８ｂ−１，８ｂ
−２のトランスファゲートは、別々のトランスファケー
トクロックφＴＧ　１％　φＴＧ２が得られる様に構成
されている。８ｄはシフトレジスタ８ｃｍ１．２の出力
を合成させシングル出力とする出力ケートである。８ｅ
はリセットゲートであり、φｒｌｓのクロックパルスに
よって出力をＣＣＤのドレイン電圧に固定される。

また、第４図は読取センサ８の駆動のためのクロックジ
ェネレータ１７、各種クロック発生回路１８、トランス
ファゲートクロック制御回路１９、駆動回路９の詳細電
気結線図を示しており、クロックジェネレータ１７より
のクロックパルスとトランスファゲートクロック制御回
路１９の制御信号を受けて各種クロック発生回路１８が
計数、論理処理を行ない、イメージセンサ８の走査用信
号を駆動回路９に加え、イメージセンサ８のスキャン作
動による電気信号を送出する。また、各種クロック発生
回路１８は前記走査用信号に同期してサンプルボールド
の制御信号を波形整形回路１１に加え、に１を数的な信
号の連続信号への変換制御を行なう。

さらに、第５図は第１図中の波形粒形回路１１およびコ
ンパレータ１２の詳細構成の電気結線図を示しており、
サンプルホールド回路１１ａとローパスフィルタｌｌｂ
とにより離散的信号の連続信号への変換および高周波ノ
イズ除去の波形整形を行ない、コンパレータ１２にて黒
バー、白バーに対応した矩形波に変換している。

次に、上記構成においてその作動を説明する。

今バーコード読取装置の読取口をバーコードラベル１上
に持って行き、光源３により光を蒲鉾形レンス４を通し
て照射する。これにより、バーコード１ａの白バー、黒
バーに従っ°ζ反射率が異なり光の強さの分布がバーコ
ードに対応した反射光が生ずる。この反射光線を反射ミ
ラー５、レンス６、絞り部材７を通してイメージセンサ
８の走査線」二にバーコードの走査用映像を結像さセる
。この絞り部材７は、読取線に直交する偏平スリットで
あり焦点深度を深くするとともに、イメージセンサ８へ
の走査用映像の光量を多くし、読取精度の向上及び高速
読取を可能にしている。そして、イメージセンサ８の走
査線上にバーコードの走査用映像が結像する為に、駆動
するのに必要なりロックを受けたイメージセンサ８が電
子スキャン作動によりバーコード１ａの白バー及び黒バ
ーのそれぞれに対応した電圧レヘルの異なる電気信号に
変換される。このイメージセンサ８の作動は、トランス
ファゲートクロック制御回路１９の制御信号によって、
必要に応じて低分解能高速処理（高速処理）動作と高分
解能低速処理（ｉｌ１１１分解能処理）動作の２つに分
けられる。

このイメージセンサ８の作動をｆｆ１６図に示した駆動
パルスに従って説明する。高速処理を行う場合、トラン
スファゲートクロック制御回路１９の制御信号により、
トランスファゲート８ｂに、第６図のａ）　、ｂ）に示
したトランスファゲートクロックφＴｃｌ、φＴＧ２が
得られる。つまり奇数番の信号電荷を移すトランスファ
ゲートクロックと偶数番の信号電荷を移すトランスファ
ゲートクロックが交互に加わる様になっており、奇数番
の信号電荷と偶数番の信号電荷が取り出せる様になって
いる。ｃ）　、ｄ）は、シフトレジスタ用のシフトレジ
スタクロックφ１１ψ２であり、このクロックによって
各信号電荷番Ｊ出カケ−１・８ｄに順次転送される。ｅ
）はりセットケート用のリセットパルスφＩ？　ｓであ
り、このリセットパルスによってリセットケート を取り出す。よっ゛ζ第６図の様なりロックをイメージ
センサ８に加えると、まずトランスファゲート８ｂ−１
にａ）のトランスファケートクロックが加わり、トラン
スファゲート８ｂ−１が開かれ、奇数番・の信号電荷が
一斉にシフトレジスタ８ｃｍ１に移される。そしてｂ）
、Ｃ）のシフトレジスタクロック、ｄ）のリセットパル
スが加わる串によって、奇数番の信号電荷が出力ゲー）
８ｄまで順次転送され、出力される。この時点では、８
ｂ−２のトランスファゲートが閉じられている為に偶数
番の信号電荷は、また８ａのフメトタイオード列内のキ
ャパシタに蓄積されている。よってｆ）の期間′Ｉ゛１
に示ず様に奇数番の信号電荷だけが順次取り出される。

次に８ｂ−２のトランスファゲートにトランスファゲー
トクロックが加わり、８ｂ−２のトランスファケートが
開かれ、偶数番の信号電荷が一斉にシフトレジスタ８ｃ
ｍ２に移される。そして前記と同様にして、偶数番の信
号電荷だけが順次出力される。この出力波形をｆ）の期
間］゛３に示しである。以上の駆動クロックを繰り返す
事によって連続走査が行なわれる。（なお、’Ｆ’　２
　＝　Ｔ　３　） よって、フォトタイオード列の信号電荷の蓄積時間は、
各トランスファケートクロック間になる為この場合は′
「１となる。また、バーコードの解読サイクル時間はＴ
２（＝７３）時間となり、蓄積時′Ｉ’　＋の１／２に
なり、また蓄積時間Ｔ１の間に２つの独立した映像信号
が得られる為に、バーコード読取りの高速処理が可能と
なる。つまり、バーコード読取りを性能良くする為には
、読取り結果の数回一致が必要な為に、蓄積時間Ｔ＋の
間で２つの映像信号が得られる為に、読取時間を早くす
ることが出来る。

高分解能処理を行う場合＋；Ｉ：、トランスファゲート
クロック制御回路１９の制御信号によってトランスファ
ゲート８ｂ−１，８ｂ−２に、第６図のｈ）、ｉ）に示
したトランスファゲートクロックφＴＧＩ〜ψＴＧ２が
得られる。つまり奇数番の信号電荷を移ずトランスファ
ゲートクロックと偶数番の信号電荷を移すトランスファ
ケートクロックが同時に加わる様になっており、前記の
述べた様に、奇数番の信号電荷と偶数番の信号電荷が同
時にシフトレジスタ８ｃｍ１．８ｃｍ２２に移すれる。

そして、奇数番の信号電荷と偶数番の信号電荷が出カケ
−１・８ｄによっ゛ζ合成され出力される。

よって蓄積時間］゛■の間に、全画素数の信号電荷を同
時に出力された１つの映像信号が得られる。

これは、凸速処理動作に比べて２倍の分解能を持つ。こ
のイメージセンサ８の出力の電気信号ｆ）、Ｊ）をアナ
ログ増幅器１０で増幅させた後、波形整形回路１１に加
える。

この波形整形回路の作動を第５図の要部詳細電気結線図
に従って説明する。各種クロック発生回路１８よりの走
査用信号に同期したサンプリングパルスを受けるサンプ
ルボールド回路１１ａは前記サンプリングパルスにて、
前記のイメージセンサ８の出力の電気信号をサンプルホ
ールドして前記クロックパルスに同期した離散的信号を
連続信号に変換する。そしてＩＩＣは、イメージセンサ
８の出力の電気信号を反転させる為の反転増幅器である
。この反転された離散的な電気信号を、１１ｄのダイオ
ードとｌｌｅのコンデンサにより、各ピーク値を保持さ
せ、前記サンプリングパルスにて閉成してその映像信号
のピーク値を通過させるアナログスイッチＩＬｆにより
、コンデンサ１１ｇに前記各ピーク値電圧が伝えられる
。このコンデンサｌ１ｇに伝えられたピーク値電圧を次
のサンプリング時点まで保持する。ｌｌｂはトランジス
タであり、コンデンサｔｉｅに蓄えられたピーク値電圧
を、コンデンサｌ１ｇに伝え、アナログスイッチｌｌｆ
が開成されたら、サンプリングパルスに同期させて放電
さゼ、次のピーク値の保持の準備にはいる。

第７図にサンプリングパルスのタイミングを示している
。ｃ）　、ｅ）は映像信号のピーク値をコンデンサＩ１
ｇに通過させる為にアナログスイッチｌｌｆを閉成させ
るサンプリングパルスであり、ｄ）、ｆ）はコンデンサ
Ｌｉｅのピーク値電圧を放電させるサンプリングパルス
である。Ｃ）、ｄ）は高速処理動作の時のサンプリング
パルスであり、ｅ）、ｆ）は高分解能処理動作の時のサ
ンプリングパルスであり、これらはトランスファゲート
クロック制御回路１９の制御信号によって切換ねる様に
なっている。

Ｌｌｂは前記サンプリングホールドされた出力信号の波
形から凸周波ノイズを除去して低周波成分を取り出すロ
ーパスフィルタであり、そのカットオフ周波数を前記バ
ーコードの幅の広いバーに対応する前記の連続信号の周
波数より低い周波数に設定している。このローパスフィ
ルタｌｌｂによりノイス成分などを前記映像信号から除
去して滑らかな信号にしている。この時の波形を第６図
のｇ）に示しである。このサンプルホールド回路１１ａ
とローパスフィルタＩｌｂにより波形整形している。

１２は前記の出力波形を黒バー及び自バーに対応した高
レベルと低レベルの２値化信号に変換するコンパレータ
回路で、１２ａ、１２ｂは逆並列接続したダイオード、
１２Ｇはコンデンサであり、逆並列接続した前記ダイオ
ードを伴ってダイオード順方向電圧降下分の所定の電位
差だけ前記信号の振幅を縮めかつ位相をずらして基準信
号を得ている。１２ｄは前記基準信号とローパスフィル
タからの出力信号とを比較して２値化信号を得る比較器
である。この黒バー及び白バーに対応した２値化信号の
各高レベルと各低レベルの幅をカウンタと、一定周波数
のクロックパルスを発生さセるクロックジェネレータで
計測して、バーコードのバーの長さ情報として、マイク
ロコンビコータ１Ｇに取り込む。この取り込まれたバー
の幅の情報、ずなわちカウンタ１４のδ１数値からバー
の幅を判断し、計数値があらかじめ決められた値より少
ない場合は、バーコードのバーが、１１１１　＜分解能
か必要であると判断しトランスファゲートクロック制御
回路１９に指令し、商会１ｔ？動作に入る。この様にし
−Ｃ，適切な処理動作で得られたカウンタのａｌ数イ１
ｅ（から、あらかじめ定められた演算プログラムに従っ
て演算処理を実行し、読取動作を行う。

第４図に、各種クロック発生回路１８とトランスファケ
ートクロック制御回路１９とセンサ駆動回路９０Ｍ１細
電気結線図が示してあり、マイクロごＪンピュータ１６
から’ｒ　ｃ　ｓをＨＩ　Ｇ　ＨｌＬＯＷに切換える事
によって、高速処理、画分解能処理動作に変わる、つま
り’ｒ　ｃ　ｓをＬＯＷにするとトランスファゲートク
ロック となり高速処理動作となる。またｉ”　Ｃ　ＳをＨ　Ｉ
　Ｇ１１に場ると、トランスファケートクロックは第６
図のｈ）、ｉ）となり高分解能処理となる。

次に、第８図は本発明の他の実施例を示すもので、ラベ
ル１に記録された光学的情報の数字よりなる文字列１ｂ
を読取るもので、そのための読取センサとして２次元イ
メージセンサ８Ａを備えており、その２次元イメージセ
ンサ８Ａ上に結像した文字情報映像２ａを電子走査によ
り電気信吟に変換している。

そして、この２次元イメージセンサ８Ａについても、そ
の画素列を少なくとも交互に分離した２グループに分割
し、その各グループの画素への走査用信号を、上記の実
施例の１次元イメージセンサの場合と同様に切換制御し
て高速処理と高分解能処理を適切に選択した読取作動を
実現することかできる。

なお、上述の実施例はイメージセンサの画素列を２つに
分１すして取り出すものを示したが、ｎ個のシフトレジ
スタで構成されたイメージセンサヲ用いそれに対応した
画素列をｎ分割して、それぞれの信号電荷を別々にかつ
交互に出力される構造にして処理を行うと、光学的情報
の大きさにより適合した処理が可能となる。

また、高速処理と高分解能処理とをマイクロコンピュー
タ１６の演算処理にて自動的に切換制御するものを示し
たが、手動スイッチを設けてマニュアル操作により上記
の切換制御を行うようにしてもよい。

以上述べたように本発明においては、イメージセンサの
電子１榮作のためのクロックパルスを交互に少なくとも
２グループに分割し、各グループ単位にて同位相サイク
ル、或いは逆位相ザイルのいずれかに切換えて前記イメ
ージセンサの走査を制御しているため、低分解能凸速処
理と品分解能低速処理との両機能を実現することができ
、光学的情報に応じた効率的な読取作動を行うことがで
きるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体構成図、第２Ｍは
その部分ネ１視図、第３図はイメージセンサの詳細構成
図、第４図は要部群２１１１構成の電気結線図、第５図
は部分６゛１−細構成の電気結線図、第６図（ａｌ〜（
ｋｌは全体作動説明に供する各部信号波形図、第７図（
ｎ）〜（ｆｌは部分作動説明に供する各部信号波形図、
第８図は本発明の他の実施例を示す部分構成図である。 １・・・記録媒体のラベル、’ｌａ、ｌｂ・・・光学的
情報のバーコード、文字列、８．８ａ・・・イメージセ
ンサ、１６．１９・・・制御手段をなすマイクロコンピ
ュータ、トランスファゲートクロック制御回路。 １７・・・クロックジェネレータ、１８・・・走査手段
をなす各種クロック発生回路。 代理人弁理士　岡　部　　　隆

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 記録媒体に記録された光学的情報よりの反射光による映
   像を電子走査にて電気信号に変換するイメージセンサと
   、その電気信号から前記光学的情報に対応した２値化信
   号に変換する処理手段とをｆボｆえた光学的情報読取装
   置において、一定周波数のクロックパルスを発生ずるク
   ロックジェネレータと、 このクロックパルスを交互に少な（とも２グループに分
   割してそれぞれの走査用信号を発生する走査手段と、 その各走査用信号を各グループ単位にて同位相サイクル
   に加えるか、逆位相サイクルに交互に加えるかを切換え
   て前記イメージセンサの走査を切換制御する制御手段と
   、 を設けた光学的情報読取装置