光学的情報読取装置
【課題】 イメージセンサから出力される画素データ信号に基づいて情報コードの認識に適した画像を誤りなく且つ高速に形成する。
【解決手段】 工場での検査・調整工程において、画像範囲情報取得手段３０は、撮像画像において読取対象Ｒに対応した画像範囲と本体ケースの部分に対応した画像範囲とを識別し、各画像範囲とイメージセンサ１６が出力する画素データ信号との対応関係をメモリ２９に記憶する。その後のバーコードの読み取り時において、消去制御回路３１は、イメージセンサ１６から読取対象Ｒに対応した画像部分の画素データ信号を入力する時には消去制御回路２５をそのまま通過させ、本体ケース１２に対応した画像部分の画素データ信号を入力する時には、消去制御回路２５において画素データ信号をＬレベル（黒色）に固定し、その部分の画像を消去する。
【解決手段】 工場での検査・調整工程において、画像範囲情報取得手段３０は、撮像画像において読取対象Ｒに対応した画像範囲と本体ケースの部分に対応した画像範囲とを識別し、各画像範囲とイメージセンサ１６が出力する画素データ信号との対応関係をメモリ２９に記憶する。その後のバーコードの読み取り時において、消去制御回路３１は、イメージセンサ１６から読取対象Ｒに対応した画像部分の画素データ信号を入力する時には消去制御回路２５をそのまま通過させ、本体ケース１２に対応した画像部分の画素データ信号を入力する時には、消去制御回路２５において画素データ信号をＬレベル（黒色）に固定し、その部分の画像を消去する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イメージセンサから出力される画素データ信号に基づいて画像データを構築し、その画像データから情報コードを読み取る光学的情報読取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学的情報読取装置例えばバーコード読取装置は、ケース内にイメージセンサを備えており、ケースに設けられた読取口を介して撮像した画像からバーコードを読み取るようになっている。このとき、ケースの読取口全体を通して見える画像が欠けることなく得られるように、イメージセンサの視野の広さよりも読取口の大きさを小さく構成し、ケース内の一部の領域が視野に入るように光学系が設定されている。その結果、イメージセンサから出力される画素データ信号に基づいて形成される画像には、読取対象の画像のみならず、その両側部分にケース内部の画像も含まれている。特許文献１には、このケース内部の画像の光度に基づいて照明用発光ダイオードの劣化を検出する技術が示されている。
【特許文献１】特開平１０−３３４１７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
光学的情報読取装置において、イメージセンサから順次出力される各画素のデータ信号（画素データ信号）に基づいて画像を形成し情報コードを読み取る際に、以下に説明する２つの問題がある。
【０００４】
（１）画像データからバーコードを読み取る場合、バーコードの両側に所定幅以上のスタートマージンとストップマージンが必要となる。バーコードの認識は、これらのマージンを手掛かりに行われる。図９は、バーコード読取装置の読取機構（光学系）を模式的に示すとともに、イメージセンサに結像する画像、２値化された画素データ信号および消去処理を行った後の画像を対応付けながら示している。読取対象に表示されているバーコードＢを含む画像は、結像レンズ２を通してケース１内部に設けられたイメージセンサ３に映される。
【０００５】
イメージセンサ３が撮像する画像には、読取口１ａを通して見えるバーコードＢが含まれているが、その他に照明光を受けた読取口１ａ付近のケース１の内壁が白く撮像されている（ケース１の内壁の色が白の場合）。その結果、白地に黒で印刷されたバーコードＢの認識処理において、白く撮像されたケース１内部の画像がバーコードＢのスタートマージンまたはストップマージンと誤認識されてしまう。そこで、マイコンを用いたソフトウェア処理により、撮像された画像のうちケース１内部の画像部分（図９でハッチングを施した部分）を黒レベルに変更する消去処理を行なっている。しかしながら、画像の情報量が多くなると、消去処理に要する時間ひいては読み取り時間が増大してしまう。
【０００６】
（２）高速処理を実現するため、イメージセンサ３は、画素データ信号を入力するマイコン等から与えられるクロックに同期して画素データ信号を出力し、マイコンは、画素データ信号のエッジ（白パターンと黒パターンの境界）を割り込み要求信号として、割り込み処理において各エッジ間の画素データ信号のレベル判定およびタイマを用いたエッジ間隔の測定を行う。図１０は、この画素データ信号の取り込みに関するタイミングチャートを示している。
【０００７】
（ａ）は正常に取り込まれる場合を示している。マイコンは、時刻ｔ１でイメージセンサ３から出力される画素データ信号の初期レベル（Ｈレベル：白色に対応）を入力し、続いて時刻ｔ２からクロックの出力を開始して最初のエッジ入力（時刻ｔ３）までの画素データ信号のレベルを初期レベルと同じ白色と判定する。その後も、実際の画素データ信号のレベルを検出することなく、エッジ入力（時刻ｔ４、ｔ５、…）ごとに順次レベルを反転（黒色、白色、…）することによりレベル判定を行う。
【０００８】
（ｂ）はレベルが誤判定される場合を示している。時刻ｔ１でイメージセンサ３から出力される画素データ信号が一時的にＬレベル（黒色に対応）になっていると、マイコンはそれを初期レベルと誤認識するので、その後レベルがＨレベル（白色）に復帰しても、時刻ｔ２から最初のエッジが入力される時刻ｔ３までの画素データ信号のレベルを初期レベルと同じ黒色と誤判定してしまう。一旦レベル判定を誤ると、それ以降の各期間でも全てレベル判定を誤ってしまう。
【０００９】
そこで、従来は、バーコードを構成する全てのバーを検出した後にバーの数を計数し、その計数値と正常値とを比較することによりレベルの誤判定を検出していた。しかしながら、これでは上述した第１の問題と同様にソフトウェア処理に要する時間ひいては読み取り時間が増大してしまう。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、イメージセンサから出力される画素データ信号に基づいて情報コードの認識に適した画像を誤りなく且つ高速に形成できる光学的情報読取装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載した手段によれば、ケース内に収められたイメージセンサは、ケースに設けられた読取口より広い視野となるような結像光学系を有している。製造後の検査・調整工程などにおいて、イメージセンサにより撮像された特定の画像について読取対象に対応した画像範囲とケースの部分に対応した画像範囲とを識別し、これらの各画像範囲とイメージセンサが出力する画素データ信号との対応関係（位置関係）を求めて不揮発性メモリ等に記憶する。
【００１２】
信号処理回路は、この記憶された対応関係に基づいて、イメージセンサから出力される一連の画素データ信号のうち読取対象に対応した画像範囲の画素データ信号をそのまま通過させて画像データ形成手段に与え、ケースの部分に対応した画像範囲の画素データ信号を所定レベルに固定した上で画像データ形成手段に与える。これにより、画素データ信号の伝送時に、スタートマージンまたはストップマージンとして誤認定される虞のあるケースの部分に対応した画像の信号が消去（所定レベルに固定）されるので、画像データ形成手段は、入力した画素データ信号をそのまま用いて（つまりソフトウェアによる消去処理を行うことなく直ちに）画像データを構築することができ、画像形成を高速化することができる。
【００１３】
請求項２に記載した手段によれば、ゼブラパターン例えば幅狭な黒色のバーと白色のバーが当該バーに垂直な方向に交互に連続的に並んだ構成を持つパターンを撮像し、信号処理回路をそのまま（所定レベルへの固定がなされることなく）通過した画素データ信号を用いて構築した画像におけるゼブラパターンの特徴の有無に基づいて上記対応関係を求める。これにより、ケース内壁面とは明らかに異なる特徴により、確実に上記繰り返し幅に相当する分解能以下の誤差で上記対応する位置関係を求めることができる。
【００１４】
請求項３に記載した手段によれば、画像データ形成手段は、はじめにイメージセンサから出力される画素データ信号の初期レベルを入力し、その後クロックに同期してイメージセンサから出力される画素データ信号の入力を開始してそのエッジを順次検出する。そして、エッジ検出ごとに、画素データ信号の入力開始時または前回のエッジ検出時から今回のエッジ検出時までの期間に入力した画素データ信号のレベルを初期レベルを基に順次反転させながら求め、そのレベルを求めた画素データ信号に基づいて画像データを構築する。この方法によれば、画素データ信号の高速伝送が可能となる。
【００１５】
イメージセンサから出力される画素データ信号は、信号処理回路を介して画像データ形成手段に入力される。信号処理回路は、少なくとも画素データ信号の初期レベルの入力時からクロックに同期した画素データ信号の入力開始時までの期間において、イメージセンサから出力される画素データ信号を所定レベルに固定するので、初期レベル入力時と画素データ信号の入力開始時とで必ずレベルが一致し、両者のレベル不一致によるレベルの誤判定を防止することができる。これにより、ソフトウェアによる確認処理が不要となり（または軽減でき）、情報コードの認識に用いる画像を誤りなく且つ高速に形成することができる。
【００１６】
請求項４に記載した手段によれば、イメージセンサは、読取口を有するケース内に収められ、その収容状態で読取口より広い視野となるような結像光学系を有している。を有している。この場合、信号処理回路は、上述した画素データ信号の初期レベルの入力時からクロックに同期した画素データ信号の入力開始時までの期間に加え、さらにイメージセンサから出力される画素データ信号のうちケースの部分に対応した画像範囲の画素データ信号についても所定レベルに固定する。これにより、画素データ信号の伝送時に、スタートマージンまたはストップマージンとして誤認定される虞のあるケースの部分に対応した画像の信号が消去され、画像形成の一層の高速化が図れる。
【００１７】
請求項５に記載した手段によれば、イメージセンサから画像データ形成手段の入力端子に至る入力ラインにＡＮＤゲートを設け、出力ポートから出力される消去制御信号により上記ＡＮＤゲートを開閉する。これにより、画像データ形成手段の入力端子には、画素データ信号のレベル固定期間においてＬレベルが入力され、画素データ信号の通過期間においてイメージセンサからの画素データ信号がそのまま入力される。
【００１８】
請求項６に記載した手段によれば、イメージセンサと画像データ形成手段の入力端子との間にスイッチ回路が設けられている。画素データ信号の通過期間では、スイッチ回路が閉状態とされるので、イメージセンサから画像データ形成手段に画素データ信号がそのまま伝送される。一方、画素データ信号のレベル固定期間では、スイッチ回路が開状態とされるので、画像データ形成手段の入力端子には抵抗を介して所定レベルが与えられる。
【００１９】
請求項７に記載した手段によれば、入出力ポートは、画素データ信号の通過期間において入力ポートに設定されるので、イメージセンサから画像データ形成手段の入力端子に至る入力ラインから電気的に切り離される。一方、上記入出力ポートは、画素データ信号のレベル固定期間において出力ポートに設定され、所定レベルを持つ消去制御信号を出力するので、上記入力ラインのレベルを電気的に所定レベルに固定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（第１の実施形態）
以下、本発明の光学的情報読取装置を、バーコード（一次元コード）を読み取るハンディタイプのバーコード読取装置（ハンディターミナル）に適用した第１の実施形態について、図１ないし図５を参照しながら説明する。
【００２１】
図３は、バーコード読取装置１１の外観を示している。バーコード読取装置１１は、ユーザが片手で持って操作可能な大きさの縦長形状をなす本体ケース１２内の先端側に、ラベル等の読取対象Ｒに記録されたバーコードＢを撮像するための読取機構を配設して構成されている。本体ケース１２の先端面には、横長の矩形状をなし透光性を有する読取口１２ａが設けられている。本体ケース１２の上面部には、表示部１３やキー操作部１４が設けられており、本体ケース１２の左右の側面部には、読取指示用のトリガキー１５が設けられている。
【００２２】
図１は、バーコード読取装置１１の電気的構成を示すブロック図である。上記読取機構は、イメージセンサ１６、結像レンズ１７、照明部１８、マーカ光照射部１９等を備えて構成されている。イメージセンサ１６は、例えばＣＣＤラインセンサからなり、本体ケース１２内に上記読取口１２ａを向いて配設されている。結像レンズ１７は、図示しない鏡筒内に複数枚のレンズを配設して構成されており、イメージセンサ１６と読取口１２ａとの間に配設されている。
【００２３】
照明部１８は、照明光源となる複数個のＬＥＤと、このＬＥＤの前部に配置され光を集光および拡散する照明用レンズとを、結像レンズ１７の周囲部に、読取口１２ａに向けて複数組配設することにより構成されている。この照明部１８により、本体ケース１２の読取口１２ａを通して読取対象Ｒ（バーコードＢ）に照明光が照射される。また、照明部１８からの照明光は広がりを持つため、本体ケース１２の読取口１２ａ付近の内壁部分にも照射される。バーコードＢからの反射光は読取口１２ａを通して入射され、結像レンズ１７を通してイメージセンサ１６の受光面に結像され、バーコードＢの画像が撮影されるようになっている。イメージセンサ１６の撮像範囲（結像光学系視野）は、読取口１２ａよりも広く設定されている。
【００２４】
図１に示すように、バーコード読取装置１１の制御回路は、マイクロコンピュータ（マイコン）２０を主体として構成されている。マイコン２０は、上述したキー操作部１４およびトリガキー１５から操作信号を入力するとともに、表示部１３に対し表示データを出力するようになっている。また、外部インタフェース部２１を介して外部機器との間で通信を行うことも可能となっている。
【００２５】
イメージセンサ１６は、クロック発生回路２２から出力されるクロックに同期して、各画素のデータ信号（以下、画素データ信号という）を順次出力するようになっている。この画素データ信号は、増幅回路２３で増幅され、２値化回路２４で２値化された後、後述する消去処理回路２５（図２参照）を介してマイコン２０に入力されるようになっている。また、マイコン２０は、照明駆動回路２６を介して上記照明部１８（複数個のＬＥＤ）を制御し、マーカ駆動回路２７を介して上記マーカ光照射部１９を制御するようになっている。
【００２６】
マイコン２０は、本発明でいう画像データ形成手段に相当し、消去処理回路２５を介して入力した画素データ信号に基づいて画像データを構築し、その画像データからバーコードＢを判別し、デコードする機能を有している。
【００２７】
マイコン２０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、電気的書き換え可能な不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ）、入力ポート、出力ポート、入出力ポート、タイマなどを備えている。ここで、画像メモリ２８は、イメージセンサ１６から出力された画素データ信号に基づいて構築される画像データを記憶するためのメモリで、メモリ２９は、後述する画像範囲情報を記憶するＥＥＰＲＯＭである。
【００２８】
マイコン２０内に示した画像範囲情報取得手段３０は、ＣＰＵにより実行される画像範囲情報取得処理（後述）を機能ブロックにより示したものである。また、消去制御回路３１は、出力ポート３２を介して消去制御信号を出力するとともに、クロック発生回路２２に対しクロックの発生を制御するクロック制御信号を出力するようになっている。これら消去制御回路３１と出力ポート３２およびマイコン２０の外部に設けられた消去処理回路２５は、信号処理回路３３を構成している。消去制御信号は、後述する画素データ信号のレベル固定期間においてＬレベルとなり、画素データ信号の通過期間においてＨレベルとなる。
【００２９】
図２は、信号処理回路３３を構成する消去処理回路２５を示している。
図２（ａ）に示す消去処理回路２５ａは、２値化回路２４から出力される画素データ信号とマイコン２０の出力ポート３２から出力される消去制御信号を入力とするＡＮＤゲート３４を備えており、そのＡＮＤゲート３４の出力信号がマイコン２０に入力されている。
【００３０】
図２（ｂ）に示す消去処理回路２５ｂは、２値化回路２４とマイコン２０の入力端子との間にスイッチ３５を備えている。このスイッチ３５（スイッチ回路に相当）は、出力ポート３２から出力される消去制御信号がＨレベルの時にオンとなり、Ｌレベルの時にオフとなる。上記マイコン２０の入力端子とグランドＧＮＤ（電圧ラインに相当）との間には抵抗３６が接続されている。
【００３１】
図２（ｃ）に示す消去処理回路２５ｃは、２値化回路２４からマイコン２０の入力端子に至る入力ラインに抵抗３７を備えており、マイコン２０の入出力ポート３８と上記入力端子が直接接続されている。この図２（ｃ）に示す構成の場合には、マイコン２０において出力ポート３２に替えて入出力ポート３８が用いられている。入出力ポート３８は、画素データ信号のレベル固定期間において出力ポートに切り替えられてＬレベルを出力し、画素データ信号の通過期間において入力インピーダンスが高インピーダンスとなる入力ポートに切り替えられる。
【００３２】
なお、図１に示すように、バーコード読取装置１１は、バッテリ３９と、該バッテリ３９の電圧に基づいて制御用電源電圧を生成する電源回路４０を備えている。この制御用電源電圧は、マイコン２０をはじめとして上述した各回路に供給されている。
【００３３】
次に、本実施形態の作用について図４および図５も参照しながら説明する。
バーコード読取装置１１によりバーコードＢを読み取る場合、ユーザは、本体ケース１２を読取対象Ｒから適当な距離だけ離した状態で、横長のバーコードＢが記録された読取対象Ｒに対して読取口１２ａをほぼ平行となるようにセットする。この場合、マーカ光がマーカ光照射部１９から読取対象Ｒに照射されるので、ユーザは、読取口１２ａと読取対象Ｒとの位置合わせを行うことができる。
【００３４】
この状態で、ユーザがトリガキー１５をオン操作すると、マーカ光が消灯されるとともに照明部１８のＬＥＤが点灯する。照明光は、読取口１２ａを通して読取対象Ｒ（バーコードＢ）に照射されるが、照明光の一部は、読取口１２ａ付近の本体ケース１２の内壁部分にも照射される。バーコードＢからの反射光は、読取口１２ａを通して入射されて結像レンズ１７を通してイメージセンサ１６の受光面に結像される。
【００３５】
マイコン２０がクロック発生回路２２に対しクロックの出力を指令するクロック制御信号を出力すると、イメージセンサ１６はクロックに同期して画素データ信号を順次出力する。この画素データ信号は、増幅回路２３、２値化回路２４および消去制御回路２５を介してマイコン２０に入力され、マイコン２０は、入力される画素データ信号のエッジ（明暗が変化する点）を割り込み要求信号として、割り込み処理において各エッジ間の画素データ信号のレベル判定およびタイマを用いたエッジ間隔の測定を行う。この画素データ信号に基づく画像データが画像メモリ２８に記憶される。
【００３６】
図４は、バーコード読取装置１１の読取機構（光学系）を模式的に示すとともに、イメージセンサ１６に結像する画像、２値化された画素データ信号、消去制御信号、消去処理回路２５の出力信号および画像メモリ２８に形成される画像を位置関係において対応付けながら示している。画素データ信号のＨレベルは白色に対応し、Ｌレベルは黒色に対応している。既に説明したように、イメージセンサ１６が読取口１２ａを通して撮像する画像には、バーコードＢを含む読取対象Ｒの画像の他に、本体ケース１２の読取口１２ａ付近が照明により白く撮像されている。
【００３７】
そこで、工場での検査・調整工程において、図５に示すように幅狭な黒色のバーと白色のバーがバーに垂直な方向に交互に連続的に並んだ構成を持つゼブラパターンＺを撮像し、その画像データを画像メモリ２８に格納する。このとき、出力ポート３２はＨレベルの消去制御信号を出力しており（図２（ｃ）では入出力ポート３８を入力ポートに切り換えた状態）、２値化回路２４から出力される画素データ信号はそのままマイコン２０に入力されている。
【００３８】
マイコン２０は、画像範囲情報取得手段３０として機能し、撮像画像におけるゼブラパターンＺの特徴の有無に基づいて読取対象Ｒに対応した画像範囲（図５に示すＡ２）と本体ケース１２の部分に対応した画像範囲（図５に示すＡ１、Ａ３）とを識別し、これらの各画像範囲Ａ１〜Ａ３とイメージセンサ１６が出力する画素データ信号との対応関係、すなわちどの画素が読取対象Ｒに対応した画像を捉え、どの画素が本体ケース１２の部分に対応した画像を捉えているかという位置関係（画像範囲情報）を求める。求めた画像範囲情報はメモリ２９に記憶される。
【００３９】
この画像範囲情報の設定以降のバーコードＢの読み取り時において、マイコン２０がイメージセンサ１６から画素データ信号を入力する時、消去制御回路３１は、クロックの発生とともに出力ポート３２（または入出力ポート３８）を介して消去制御信号を出力する。すなわち、メモリ２９に記憶された画像範囲情報に基づいて、読取対象Ｒに対応した画像部分の画素データ信号を入力する時には消去制御信号をＨレベルとし（または入出力ポート３８を入力ポートに切り換え）、本体ケース１２に対応した画像部分の画素データ信号を入力する時には消去制御信号をＬレベルとする。イメージセンサ１６により撮像された画像の両端部分が本体ケース１２に対応した画像となるため、一連の画素データ信号のうち先頭の部分と最後の部分に対応して消去制御信号がＬレベルとなる。
【００４０】
図２に示す消去制御回路２５は、消去制御信号がＨレベルの時（または入出力ポート３８が入力ポートに切り換えられている時）、２値化回路２４から出力される画素データ信号をそのまま通過させる。一方、消去制御信号がＬレベルの時、２値化回路２４から出力される画素データ信号をＬレベル（黒色）に固定する。図４においてハッチングを施した部分が、黒色に変更された（消去された）画像部分である。
【００４１】
このように、本実施形態によればイメージセンサ１６により撮像された画像のうち本体ケース１２に対応した画像部分を黒色に消去するので、当該部分がバーコードＢのスタートマージンまたはストップマージンとして誤認識されることがない。この消去処理は、画像メモリ２８に格納された画像データに対して行われるのではなく、イメージセンサ１６からマイコン２０への画素データ信号の伝送時に信号処理回路３３によって電気的に行われる。
【００４２】
従って、マイコン２０は、入力した画素データ信号をそのまま用いてすなわちソフトウェアによる消去処理を行うことなく直ちに画像メモリ２８に画像データを構築することができ、画像の形成を高速化することができる。その結果、バーコードＢの読み取り時間を短縮でき、バーコード読取装置１１の使い勝手が向上する。また、消去処理を行う信号処理回路３３のうち新たに追加が必要となる消去制御回路２５は、図２に示すように極めて構成が簡単であり、回路基板やコストの増大を極力抑えることができる。
【００４３】
（第２の実施形態）
次に、本発明をバーコード読取装置（ハンディターミナル）に適用した第２の実施形態について図６および図７を参照しながら説明する。
図６は、バーコード読取装置の電気的構成を示すブロック図である。本実施形態のバーコード読取装置４１は、第１の実施形態のバーコード読取装置１１から画像範囲情報取得手段３０とメモリ２９を除いた構成となっている。バーコード読取装置４１の外観は図３に示したものと同様であり、消去処理回路２５の構成は図２に示したとおりである。また、以下においては消去処理回路２５が図２（ａ）に示すものである場合を例に説明するが、図２（ｂ）、（ｃ）に示す消去処理回路２５ｂ、２５ｃについても同様である。
【００４４】
上述したように、高速処理を実現するため、イメージセンサ１６は、クロックに同期して画素データ信号を出力し、マイコン２０は、入力される画素データ信号のエッジを割り込み要求信号として画素データ信号のレベル判定およびタイマを用いたエッジ間隔の測定を行う。
【００４５】
図７は、画素データ信号の取り込みに関するタイミングチャートを示している。波形は、上から順にクロック、イメージセンサ１６から出力される画素データ信号、消去制御信号、消去処理回路２５を介してマイコン２０に入力される画素データ信号、マイコン２０に対する割り込み制御信号および画像メモリ２８に書き込まれる画像データを示している。なお、図１０に示すタイミングと同じタイミングには、同じ時刻表記ｔ１、ｔ２、ｔ３、…を用いている。
【００４６】
マイコン２０は、時刻ｔ１でイメージセンサ１６から出力される画素データ信号の初期レベルを入力するが、それよりも前の時刻ｔａにおいて出力ポート３２を通してＬレベルの消去制御信号を出力する。その後クロックの出力を開始して画素データ信号の入力を開始する時刻ｔ２よりも後の時刻ｔｃまでの期間、消去制御信号をＬレベルに保持する。これにより、時刻ｔａからｔｃまでの期間においてマイコン２０に入力される画素データ信号はＬレベルに固定され、初期レベルは必ずＬレベル（黒色）になる。
【００４７】
マイコン２０は、時刻ｔ２から最初のエッジ入力（時刻ｔｃ）までの画素データ信号のレベルを初期レベルと同じ黒色と判定する。その後も、実際の画素データ信号のレベルを検出することなく、エッジ入力（時刻ｔ３、ｔ４、ｔ５、…）ごとに順次レベルを反転（白色、黒色、白色、…）することによりレベル判定を行う。
【００４８】
このようにすると、初期レベルの入力時（時刻ｔ１）と画素データ信号の入力開始時（時刻ｔ２）とで必ずレベルが一致する（本実施形態ではＬレベル：黒色）。その結果、両時点でのレベル不一致によるレベルの誤判定（図１０（ｂ）参照）を防止することができる。マイコン２０は、入力した画素データ信号をそのまま用いてすなわちソフトウェアによるレベル固定処理を行うことなく直ちに画像メモリ２８に画像データを構築することができ、画像の形成を高速化することができる。
【００４９】
なお、時刻ｔｃまでの期間ではマイコン２０に入力する画素データ信号を強制的にＬレベルにしているため、入力開始時刻ｔ２から時刻ｔｃまでの期間においては、実際にイメージセンサ１６から出力される画素データ信号とマイコン２０が入力する画素データ信号のレベルが異なる場合がある。しかしながら、第１の実施形態で説明したように、上記期間を含む画素データ信号の先頭部分の画像は、読取対象Ｒに対応した画像ではなく本体ケース１２の内壁部分に対応した画像であるため、バーコードＢの認識に用いられることはなく認識上の影響はない。
【００５０】
（第３の実施形態）
次に、第１の実施形態と第２の実施形態とを組み合わせてなる第３の実施形態について図８を参照しながら説明する。
本実施形態のバーコード読取装置の構成は図１ないし図３に示す通りである。図８は、画素データ信号の取り込みに関するタイミングチャートを示しており、図７に示すタイミングと対応するタイミングには、同じ時刻表記ｔａ、ｔｂ、ｔｃ、ｔ１、ｔ２、ｔ３、…を用いている。
【００５１】
消去制御回路３１（図１参照）は、初期レベルの入力時刻ｔ１より前の時刻ｔａで消去制御信号をＬレベルとした後、本体ケース１２（図３、図４参照）に対応した画像部分の画素データ信号を入力する期間そのＬレベルを保持する。そして、読取対象Ｒに対応した画像部分の画素データ信号の入力を開始する時刻ｔｃにおいて消去制御信号をＬレベルからＨレベルにする。その後、読取対象Ｒに対応した画像部分の画素データ信号を入力する期間そのＨレベルを保持する。
【００５２】
この制御によれば、第２の実施形態と同様に、初期レベルの入力時（時刻ｔ１）と画素データ信号の入力開始時（時刻ｔ２）とで必ずレベルが一致し、両時点でのレベル不一致によるレベルの誤判定を防止することができる。また、第１の実施形態と同様に、画素データ信号の伝送時に、イメージセンサ１６により撮像された画像のうち本体ケース１２に対応した画像部分が消去されるので、当該部分がバーコードＢのスタートマージンまたはストップマージンとして誤認識されることがない。そして、入力した画素データ信号をそのまま用いてすなわちソフトウェアによる消去処理や確認処理を行うことなく適正な画像データを構築することができ、画像の形成を高速化することができる。
【００５３】
（その他の実施形態）
なお、本発明は上記し且つ図面に示す各実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のように変形または拡張が可能である。
上記各実施形態ではバーコードＢの読み取りを例に説明したが、本発明の光学的情報読取装置は、バーコード（一次元コード）の他に、ＱＲコード等の二次元コードなど多数種類の情報コードの読み取りにも適用できる。
【００５４】
図２（ａ）に示す回路において、ＡＮＤ回路（ＡＮＤゲート３４）は、ＮＡＮＤ、ＮＯＲ、ＯＲ、ＸＯＲなどを用いた他の論理回路（ゲート）で代替することができる。
図２（ｂ）に示す回路において、スイッチ回路（スイッチ３５）は、ＦＥＴなどを用いた半導体スイッチ回路とすることができる。
図２（ｃ）に示す回路において、画素データ信号が入力されるマイコン２０の端子は、所定レベルに固定する時以外はハイインピーダンスになっていればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第１の実施形態であるバーコード読取装置の電気的構成を示すブロック図
【図２】消去処理回路の３つの構成例を示す図
【図３】バーコード読取装置の外観図
【図４】バーコード読取装置の読取機構、並びに、結像画像、２値化された画素データ信号、消去制御信号、消去処理回路の出力信号および形成画像を示す図
【図５】画像範囲情報の求め方の説明図
【図６】本発明の第２の実施形態を示す図１相当図
【図７】画素データ信号の取り込みに関するタイミングチャート
【図８】本発明の第３の実施形態を示す図７相当図
【図９】従来技術を示す図４相当図
【図１０】（ａ）正常に取り込まれる場合および（ｂ）レベルが誤判定される場合を分けて示す図７相当図
【符号の説明】
【００５６】
図面中、１１、４１はバーコード読取装置（光学的情報読取装置）、１２は本体ケース（ケース）、１２ａは読取口、１６はイメージセンサ、２０はマイクロコンピュータ（画像データ形成手段）、３０は画像範囲情報取得手段、３２は出力ポート、３３は信号処理回路、３４はＡＮＤゲート、３５はスイッチ（スイッチ回路）、３６は抵抗、３８は入出力ポートである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イメージセンサから出力される画素データ信号に基づいて画像データを構築し、その画像データから情報コードを読み取る光学的情報読取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学的情報読取装置例えばバーコード読取装置は、ケース内にイメージセンサを備えており、ケースに設けられた読取口を介して撮像した画像からバーコードを読み取るようになっている。このとき、ケースの読取口全体を通して見える画像が欠けることなく得られるように、イメージセンサの視野の広さよりも読取口の大きさを小さく構成し、ケース内の一部の領域が視野に入るように光学系が設定されている。その結果、イメージセンサから出力される画素データ信号に基づいて形成される画像には、読取対象の画像のみならず、その両側部分にケース内部の画像も含まれている。特許文献１には、このケース内部の画像の光度に基づいて照明用発光ダイオードの劣化を検出する技術が示されている。
【特許文献１】特開平１０−３３４１７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
光学的情報読取装置において、イメージセンサから順次出力される各画素のデータ信号（画素データ信号）に基づいて画像を形成し情報コードを読み取る際に、以下に説明する２つの問題がある。
【０００４】
（１）画像データからバーコードを読み取る場合、バーコードの両側に所定幅以上のスタートマージンとストップマージンが必要となる。バーコードの認識は、これらのマージンを手掛かりに行われる。図９は、バーコード読取装置の読取機構（光学系）を模式的に示すとともに、イメージセンサに結像する画像、２値化された画素データ信号および消去処理を行った後の画像を対応付けながら示している。読取対象に表示されているバーコードＢを含む画像は、結像レンズ２を通してケース１内部に設けられたイメージセンサ３に映される。
【０００５】
イメージセンサ３が撮像する画像には、読取口１ａを通して見えるバーコードＢが含まれているが、その他に照明光を受けた読取口１ａ付近のケース１の内壁が白く撮像されている（ケース１の内壁の色が白の場合）。その結果、白地に黒で印刷されたバーコードＢの認識処理において、白く撮像されたケース１内部の画像がバーコードＢのスタートマージンまたはストップマージンと誤認識されてしまう。そこで、マイコンを用いたソフトウェア処理により、撮像された画像のうちケース１内部の画像部分（図９でハッチングを施した部分）を黒レベルに変更する消去処理を行なっている。しかしながら、画像の情報量が多くなると、消去処理に要する時間ひいては読み取り時間が増大してしまう。
【０００６】
（２）高速処理を実現するため、イメージセンサ３は、画素データ信号を入力するマイコン等から与えられるクロックに同期して画素データ信号を出力し、マイコンは、画素データ信号のエッジ（白パターンと黒パターンの境界）を割り込み要求信号として、割り込み処理において各エッジ間の画素データ信号のレベル判定およびタイマを用いたエッジ間隔の測定を行う。図１０は、この画素データ信号の取り込みに関するタイミングチャートを示している。
【０００７】
（ａ）は正常に取り込まれる場合を示している。マイコンは、時刻ｔ１でイメージセンサ３から出力される画素データ信号の初期レベル（Ｈレベル：白色に対応）を入力し、続いて時刻ｔ２からクロックの出力を開始して最初のエッジ入力（時刻ｔ３）までの画素データ信号のレベルを初期レベルと同じ白色と判定する。その後も、実際の画素データ信号のレベルを検出することなく、エッジ入力（時刻ｔ４、ｔ５、…）ごとに順次レベルを反転（黒色、白色、…）することによりレベル判定を行う。
【０００８】
（ｂ）はレベルが誤判定される場合を示している。時刻ｔ１でイメージセンサ３から出力される画素データ信号が一時的にＬレベル（黒色に対応）になっていると、マイコンはそれを初期レベルと誤認識するので、その後レベルがＨレベル（白色）に復帰しても、時刻ｔ２から最初のエッジが入力される時刻ｔ３までの画素データ信号のレベルを初期レベルと同じ黒色と誤判定してしまう。一旦レベル判定を誤ると、それ以降の各期間でも全てレベル判定を誤ってしまう。
【０００９】
そこで、従来は、バーコードを構成する全てのバーを検出した後にバーの数を計数し、その計数値と正常値とを比較することによりレベルの誤判定を検出していた。しかしながら、これでは上述した第１の問題と同様にソフトウェア処理に要する時間ひいては読み取り時間が増大してしまう。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、イメージセンサから出力される画素データ信号に基づいて情報コードの認識に適した画像を誤りなく且つ高速に形成できる光学的情報読取装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載した手段によれば、ケース内に収められたイメージセンサは、ケースに設けられた読取口より広い視野となるような結像光学系を有している。製造後の検査・調整工程などにおいて、イメージセンサにより撮像された特定の画像について読取対象に対応した画像範囲とケースの部分に対応した画像範囲とを識別し、これらの各画像範囲とイメージセンサが出力する画素データ信号との対応関係（位置関係）を求めて不揮発性メモリ等に記憶する。
【００１２】
信号処理回路は、この記憶された対応関係に基づいて、イメージセンサから出力される一連の画素データ信号のうち読取対象に対応した画像範囲の画素データ信号をそのまま通過させて画像データ形成手段に与え、ケースの部分に対応した画像範囲の画素データ信号を所定レベルに固定した上で画像データ形成手段に与える。これにより、画素データ信号の伝送時に、スタートマージンまたはストップマージンとして誤認定される虞のあるケースの部分に対応した画像の信号が消去（所定レベルに固定）されるので、画像データ形成手段は、入力した画素データ信号をそのまま用いて（つまりソフトウェアによる消去処理を行うことなく直ちに）画像データを構築することができ、画像形成を高速化することができる。
【００１３】
請求項２に記載した手段によれば、ゼブラパターン例えば幅狭な黒色のバーと白色のバーが当該バーに垂直な方向に交互に連続的に並んだ構成を持つパターンを撮像し、信号処理回路をそのまま（所定レベルへの固定がなされることなく）通過した画素データ信号を用いて構築した画像におけるゼブラパターンの特徴の有無に基づいて上記対応関係を求める。これにより、ケース内壁面とは明らかに異なる特徴により、確実に上記繰り返し幅に相当する分解能以下の誤差で上記対応する位置関係を求めることができる。
【００１４】
請求項３に記載した手段によれば、画像データ形成手段は、はじめにイメージセンサから出力される画素データ信号の初期レベルを入力し、その後クロックに同期してイメージセンサから出力される画素データ信号の入力を開始してそのエッジを順次検出する。そして、エッジ検出ごとに、画素データ信号の入力開始時または前回のエッジ検出時から今回のエッジ検出時までの期間に入力した画素データ信号のレベルを初期レベルを基に順次反転させながら求め、そのレベルを求めた画素データ信号に基づいて画像データを構築する。この方法によれば、画素データ信号の高速伝送が可能となる。
【００１５】
イメージセンサから出力される画素データ信号は、信号処理回路を介して画像データ形成手段に入力される。信号処理回路は、少なくとも画素データ信号の初期レベルの入力時からクロックに同期した画素データ信号の入力開始時までの期間において、イメージセンサから出力される画素データ信号を所定レベルに固定するので、初期レベル入力時と画素データ信号の入力開始時とで必ずレベルが一致し、両者のレベル不一致によるレベルの誤判定を防止することができる。これにより、ソフトウェアによる確認処理が不要となり（または軽減でき）、情報コードの認識に用いる画像を誤りなく且つ高速に形成することができる。
【００１６】
請求項４に記載した手段によれば、イメージセンサは、読取口を有するケース内に収められ、その収容状態で読取口より広い視野となるような結像光学系を有している。を有している。この場合、信号処理回路は、上述した画素データ信号の初期レベルの入力時からクロックに同期した画素データ信号の入力開始時までの期間に加え、さらにイメージセンサから出力される画素データ信号のうちケースの部分に対応した画像範囲の画素データ信号についても所定レベルに固定する。これにより、画素データ信号の伝送時に、スタートマージンまたはストップマージンとして誤認定される虞のあるケースの部分に対応した画像の信号が消去され、画像形成の一層の高速化が図れる。
【００１７】
請求項５に記載した手段によれば、イメージセンサから画像データ形成手段の入力端子に至る入力ラインにＡＮＤゲートを設け、出力ポートから出力される消去制御信号により上記ＡＮＤゲートを開閉する。これにより、画像データ形成手段の入力端子には、画素データ信号のレベル固定期間においてＬレベルが入力され、画素データ信号の通過期間においてイメージセンサからの画素データ信号がそのまま入力される。
【００１８】
請求項６に記載した手段によれば、イメージセンサと画像データ形成手段の入力端子との間にスイッチ回路が設けられている。画素データ信号の通過期間では、スイッチ回路が閉状態とされるので、イメージセンサから画像データ形成手段に画素データ信号がそのまま伝送される。一方、画素データ信号のレベル固定期間では、スイッチ回路が開状態とされるので、画像データ形成手段の入力端子には抵抗を介して所定レベルが与えられる。
【００１９】
請求項７に記載した手段によれば、入出力ポートは、画素データ信号の通過期間において入力ポートに設定されるので、イメージセンサから画像データ形成手段の入力端子に至る入力ラインから電気的に切り離される。一方、上記入出力ポートは、画素データ信号のレベル固定期間において出力ポートに設定され、所定レベルを持つ消去制御信号を出力するので、上記入力ラインのレベルを電気的に所定レベルに固定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（第１の実施形態）
以下、本発明の光学的情報読取装置を、バーコード（一次元コード）を読み取るハンディタイプのバーコード読取装置（ハンディターミナル）に適用した第１の実施形態について、図１ないし図５を参照しながら説明する。
【００２１】
図３は、バーコード読取装置１１の外観を示している。バーコード読取装置１１は、ユーザが片手で持って操作可能な大きさの縦長形状をなす本体ケース１２内の先端側に、ラベル等の読取対象Ｒに記録されたバーコードＢを撮像するための読取機構を配設して構成されている。本体ケース１２の先端面には、横長の矩形状をなし透光性を有する読取口１２ａが設けられている。本体ケース１２の上面部には、表示部１３やキー操作部１４が設けられており、本体ケース１２の左右の側面部には、読取指示用のトリガキー１５が設けられている。
【００２２】
図１は、バーコード読取装置１１の電気的構成を示すブロック図である。上記読取機構は、イメージセンサ１６、結像レンズ１７、照明部１８、マーカ光照射部１９等を備えて構成されている。イメージセンサ１６は、例えばＣＣＤラインセンサからなり、本体ケース１２内に上記読取口１２ａを向いて配設されている。結像レンズ１７は、図示しない鏡筒内に複数枚のレンズを配設して構成されており、イメージセンサ１６と読取口１２ａとの間に配設されている。
【００２３】
照明部１８は、照明光源となる複数個のＬＥＤと、このＬＥＤの前部に配置され光を集光および拡散する照明用レンズとを、結像レンズ１７の周囲部に、読取口１２ａに向けて複数組配設することにより構成されている。この照明部１８により、本体ケース１２の読取口１２ａを通して読取対象Ｒ（バーコードＢ）に照明光が照射される。また、照明部１８からの照明光は広がりを持つため、本体ケース１２の読取口１２ａ付近の内壁部分にも照射される。バーコードＢからの反射光は読取口１２ａを通して入射され、結像レンズ１７を通してイメージセンサ１６の受光面に結像され、バーコードＢの画像が撮影されるようになっている。イメージセンサ１６の撮像範囲（結像光学系視野）は、読取口１２ａよりも広く設定されている。
【００２４】
図１に示すように、バーコード読取装置１１の制御回路は、マイクロコンピュータ（マイコン）２０を主体として構成されている。マイコン２０は、上述したキー操作部１４およびトリガキー１５から操作信号を入力するとともに、表示部１３に対し表示データを出力するようになっている。また、外部インタフェース部２１を介して外部機器との間で通信を行うことも可能となっている。
【００２５】
イメージセンサ１６は、クロック発生回路２２から出力されるクロックに同期して、各画素のデータ信号（以下、画素データ信号という）を順次出力するようになっている。この画素データ信号は、増幅回路２３で増幅され、２値化回路２４で２値化された後、後述する消去処理回路２５（図２参照）を介してマイコン２０に入力されるようになっている。また、マイコン２０は、照明駆動回路２６を介して上記照明部１８（複数個のＬＥＤ）を制御し、マーカ駆動回路２７を介して上記マーカ光照射部１９を制御するようになっている。
【００２６】
マイコン２０は、本発明でいう画像データ形成手段に相当し、消去処理回路２５を介して入力した画素データ信号に基づいて画像データを構築し、その画像データからバーコードＢを判別し、デコードする機能を有している。
【００２７】
マイコン２０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、電気的書き換え可能な不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ）、入力ポート、出力ポート、入出力ポート、タイマなどを備えている。ここで、画像メモリ２８は、イメージセンサ１６から出力された画素データ信号に基づいて構築される画像データを記憶するためのメモリで、メモリ２９は、後述する画像範囲情報を記憶するＥＥＰＲＯＭである。
【００２８】
マイコン２０内に示した画像範囲情報取得手段３０は、ＣＰＵにより実行される画像範囲情報取得処理（後述）を機能ブロックにより示したものである。また、消去制御回路３１は、出力ポート３２を介して消去制御信号を出力するとともに、クロック発生回路２２に対しクロックの発生を制御するクロック制御信号を出力するようになっている。これら消去制御回路３１と出力ポート３２およびマイコン２０の外部に設けられた消去処理回路２５は、信号処理回路３３を構成している。消去制御信号は、後述する画素データ信号のレベル固定期間においてＬレベルとなり、画素データ信号の通過期間においてＨレベルとなる。
【００２９】
図２は、信号処理回路３３を構成する消去処理回路２５を示している。
図２（ａ）に示す消去処理回路２５ａは、２値化回路２４から出力される画素データ信号とマイコン２０の出力ポート３２から出力される消去制御信号を入力とするＡＮＤゲート３４を備えており、そのＡＮＤゲート３４の出力信号がマイコン２０に入力されている。
【００３０】
図２（ｂ）に示す消去処理回路２５ｂは、２値化回路２４とマイコン２０の入力端子との間にスイッチ３５を備えている。このスイッチ３５（スイッチ回路に相当）は、出力ポート３２から出力される消去制御信号がＨレベルの時にオンとなり、Ｌレベルの時にオフとなる。上記マイコン２０の入力端子とグランドＧＮＤ（電圧ラインに相当）との間には抵抗３６が接続されている。
【００３１】
図２（ｃ）に示す消去処理回路２５ｃは、２値化回路２４からマイコン２０の入力端子に至る入力ラインに抵抗３７を備えており、マイコン２０の入出力ポート３８と上記入力端子が直接接続されている。この図２（ｃ）に示す構成の場合には、マイコン２０において出力ポート３２に替えて入出力ポート３８が用いられている。入出力ポート３８は、画素データ信号のレベル固定期間において出力ポートに切り替えられてＬレベルを出力し、画素データ信号の通過期間において入力インピーダンスが高インピーダンスとなる入力ポートに切り替えられる。
【００３２】
なお、図１に示すように、バーコード読取装置１１は、バッテリ３９と、該バッテリ３９の電圧に基づいて制御用電源電圧を生成する電源回路４０を備えている。この制御用電源電圧は、マイコン２０をはじめとして上述した各回路に供給されている。
【００３３】
次に、本実施形態の作用について図４および図５も参照しながら説明する。
バーコード読取装置１１によりバーコードＢを読み取る場合、ユーザは、本体ケース１２を読取対象Ｒから適当な距離だけ離した状態で、横長のバーコードＢが記録された読取対象Ｒに対して読取口１２ａをほぼ平行となるようにセットする。この場合、マーカ光がマーカ光照射部１９から読取対象Ｒに照射されるので、ユーザは、読取口１２ａと読取対象Ｒとの位置合わせを行うことができる。
【００３４】
この状態で、ユーザがトリガキー１５をオン操作すると、マーカ光が消灯されるとともに照明部１８のＬＥＤが点灯する。照明光は、読取口１２ａを通して読取対象Ｒ（バーコードＢ）に照射されるが、照明光の一部は、読取口１２ａ付近の本体ケース１２の内壁部分にも照射される。バーコードＢからの反射光は、読取口１２ａを通して入射されて結像レンズ１７を通してイメージセンサ１６の受光面に結像される。
【００３５】
マイコン２０がクロック発生回路２２に対しクロックの出力を指令するクロック制御信号を出力すると、イメージセンサ１６はクロックに同期して画素データ信号を順次出力する。この画素データ信号は、増幅回路２３、２値化回路２４および消去制御回路２５を介してマイコン２０に入力され、マイコン２０は、入力される画素データ信号のエッジ（明暗が変化する点）を割り込み要求信号として、割り込み処理において各エッジ間の画素データ信号のレベル判定およびタイマを用いたエッジ間隔の測定を行う。この画素データ信号に基づく画像データが画像メモリ２８に記憶される。
【００３６】
図４は、バーコード読取装置１１の読取機構（光学系）を模式的に示すとともに、イメージセンサ１６に結像する画像、２値化された画素データ信号、消去制御信号、消去処理回路２５の出力信号および画像メモリ２８に形成される画像を位置関係において対応付けながら示している。画素データ信号のＨレベルは白色に対応し、Ｌレベルは黒色に対応している。既に説明したように、イメージセンサ１６が読取口１２ａを通して撮像する画像には、バーコードＢを含む読取対象Ｒの画像の他に、本体ケース１２の読取口１２ａ付近が照明により白く撮像されている。
【００３７】
そこで、工場での検査・調整工程において、図５に示すように幅狭な黒色のバーと白色のバーがバーに垂直な方向に交互に連続的に並んだ構成を持つゼブラパターンＺを撮像し、その画像データを画像メモリ２８に格納する。このとき、出力ポート３２はＨレベルの消去制御信号を出力しており（図２（ｃ）では入出力ポート３８を入力ポートに切り換えた状態）、２値化回路２４から出力される画素データ信号はそのままマイコン２０に入力されている。
【００３８】
マイコン２０は、画像範囲情報取得手段３０として機能し、撮像画像におけるゼブラパターンＺの特徴の有無に基づいて読取対象Ｒに対応した画像範囲（図５に示すＡ２）と本体ケース１２の部分に対応した画像範囲（図５に示すＡ１、Ａ３）とを識別し、これらの各画像範囲Ａ１〜Ａ３とイメージセンサ１６が出力する画素データ信号との対応関係、すなわちどの画素が読取対象Ｒに対応した画像を捉え、どの画素が本体ケース１２の部分に対応した画像を捉えているかという位置関係（画像範囲情報）を求める。求めた画像範囲情報はメモリ２９に記憶される。
【００３９】
この画像範囲情報の設定以降のバーコードＢの読み取り時において、マイコン２０がイメージセンサ１６から画素データ信号を入力する時、消去制御回路３１は、クロックの発生とともに出力ポート３２（または入出力ポート３８）を介して消去制御信号を出力する。すなわち、メモリ２９に記憶された画像範囲情報に基づいて、読取対象Ｒに対応した画像部分の画素データ信号を入力する時には消去制御信号をＨレベルとし（または入出力ポート３８を入力ポートに切り換え）、本体ケース１２に対応した画像部分の画素データ信号を入力する時には消去制御信号をＬレベルとする。イメージセンサ１６により撮像された画像の両端部分が本体ケース１２に対応した画像となるため、一連の画素データ信号のうち先頭の部分と最後の部分に対応して消去制御信号がＬレベルとなる。
【００４０】
図２に示す消去制御回路２５は、消去制御信号がＨレベルの時（または入出力ポート３８が入力ポートに切り換えられている時）、２値化回路２４から出力される画素データ信号をそのまま通過させる。一方、消去制御信号がＬレベルの時、２値化回路２４から出力される画素データ信号をＬレベル（黒色）に固定する。図４においてハッチングを施した部分が、黒色に変更された（消去された）画像部分である。
【００４１】
このように、本実施形態によればイメージセンサ１６により撮像された画像のうち本体ケース１２に対応した画像部分を黒色に消去するので、当該部分がバーコードＢのスタートマージンまたはストップマージンとして誤認識されることがない。この消去処理は、画像メモリ２８に格納された画像データに対して行われるのではなく、イメージセンサ１６からマイコン２０への画素データ信号の伝送時に信号処理回路３３によって電気的に行われる。
【００４２】
従って、マイコン２０は、入力した画素データ信号をそのまま用いてすなわちソフトウェアによる消去処理を行うことなく直ちに画像メモリ２８に画像データを構築することができ、画像の形成を高速化することができる。その結果、バーコードＢの読み取り時間を短縮でき、バーコード読取装置１１の使い勝手が向上する。また、消去処理を行う信号処理回路３３のうち新たに追加が必要となる消去制御回路２５は、図２に示すように極めて構成が簡単であり、回路基板やコストの増大を極力抑えることができる。
【００４３】
（第２の実施形態）
次に、本発明をバーコード読取装置（ハンディターミナル）に適用した第２の実施形態について図６および図７を参照しながら説明する。
図６は、バーコード読取装置の電気的構成を示すブロック図である。本実施形態のバーコード読取装置４１は、第１の実施形態のバーコード読取装置１１から画像範囲情報取得手段３０とメモリ２９を除いた構成となっている。バーコード読取装置４１の外観は図３に示したものと同様であり、消去処理回路２５の構成は図２に示したとおりである。また、以下においては消去処理回路２５が図２（ａ）に示すものである場合を例に説明するが、図２（ｂ）、（ｃ）に示す消去処理回路２５ｂ、２５ｃについても同様である。
【００４４】
上述したように、高速処理を実現するため、イメージセンサ１６は、クロックに同期して画素データ信号を出力し、マイコン２０は、入力される画素データ信号のエッジを割り込み要求信号として画素データ信号のレベル判定およびタイマを用いたエッジ間隔の測定を行う。
【００４５】
図７は、画素データ信号の取り込みに関するタイミングチャートを示している。波形は、上から順にクロック、イメージセンサ１６から出力される画素データ信号、消去制御信号、消去処理回路２５を介してマイコン２０に入力される画素データ信号、マイコン２０に対する割り込み制御信号および画像メモリ２８に書き込まれる画像データを示している。なお、図１０に示すタイミングと同じタイミングには、同じ時刻表記ｔ１、ｔ２、ｔ３、…を用いている。
【００４６】
マイコン２０は、時刻ｔ１でイメージセンサ１６から出力される画素データ信号の初期レベルを入力するが、それよりも前の時刻ｔａにおいて出力ポート３２を通してＬレベルの消去制御信号を出力する。その後クロックの出力を開始して画素データ信号の入力を開始する時刻ｔ２よりも後の時刻ｔｃまでの期間、消去制御信号をＬレベルに保持する。これにより、時刻ｔａからｔｃまでの期間においてマイコン２０に入力される画素データ信号はＬレベルに固定され、初期レベルは必ずＬレベル（黒色）になる。
【００４７】
マイコン２０は、時刻ｔ２から最初のエッジ入力（時刻ｔｃ）までの画素データ信号のレベルを初期レベルと同じ黒色と判定する。その後も、実際の画素データ信号のレベルを検出することなく、エッジ入力（時刻ｔ３、ｔ４、ｔ５、…）ごとに順次レベルを反転（白色、黒色、白色、…）することによりレベル判定を行う。
【００４８】
このようにすると、初期レベルの入力時（時刻ｔ１）と画素データ信号の入力開始時（時刻ｔ２）とで必ずレベルが一致する（本実施形態ではＬレベル：黒色）。その結果、両時点でのレベル不一致によるレベルの誤判定（図１０（ｂ）参照）を防止することができる。マイコン２０は、入力した画素データ信号をそのまま用いてすなわちソフトウェアによるレベル固定処理を行うことなく直ちに画像メモリ２８に画像データを構築することができ、画像の形成を高速化することができる。
【００４９】
なお、時刻ｔｃまでの期間ではマイコン２０に入力する画素データ信号を強制的にＬレベルにしているため、入力開始時刻ｔ２から時刻ｔｃまでの期間においては、実際にイメージセンサ１６から出力される画素データ信号とマイコン２０が入力する画素データ信号のレベルが異なる場合がある。しかしながら、第１の実施形態で説明したように、上記期間を含む画素データ信号の先頭部分の画像は、読取対象Ｒに対応した画像ではなく本体ケース１２の内壁部分に対応した画像であるため、バーコードＢの認識に用いられることはなく認識上の影響はない。
【００５０】
（第３の実施形態）
次に、第１の実施形態と第２の実施形態とを組み合わせてなる第３の実施形態について図８を参照しながら説明する。
本実施形態のバーコード読取装置の構成は図１ないし図３に示す通りである。図８は、画素データ信号の取り込みに関するタイミングチャートを示しており、図７に示すタイミングと対応するタイミングには、同じ時刻表記ｔａ、ｔｂ、ｔｃ、ｔ１、ｔ２、ｔ３、…を用いている。
【００５１】
消去制御回路３１（図１参照）は、初期レベルの入力時刻ｔ１より前の時刻ｔａで消去制御信号をＬレベルとした後、本体ケース１２（図３、図４参照）に対応した画像部分の画素データ信号を入力する期間そのＬレベルを保持する。そして、読取対象Ｒに対応した画像部分の画素データ信号の入力を開始する時刻ｔｃにおいて消去制御信号をＬレベルからＨレベルにする。その後、読取対象Ｒに対応した画像部分の画素データ信号を入力する期間そのＨレベルを保持する。
【００５２】
この制御によれば、第２の実施形態と同様に、初期レベルの入力時（時刻ｔ１）と画素データ信号の入力開始時（時刻ｔ２）とで必ずレベルが一致し、両時点でのレベル不一致によるレベルの誤判定を防止することができる。また、第１の実施形態と同様に、画素データ信号の伝送時に、イメージセンサ１６により撮像された画像のうち本体ケース１２に対応した画像部分が消去されるので、当該部分がバーコードＢのスタートマージンまたはストップマージンとして誤認識されることがない。そして、入力した画素データ信号をそのまま用いてすなわちソフトウェアによる消去処理や確認処理を行うことなく適正な画像データを構築することができ、画像の形成を高速化することができる。
【００５３】
（その他の実施形態）
なお、本発明は上記し且つ図面に示す各実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のように変形または拡張が可能である。
上記各実施形態ではバーコードＢの読み取りを例に説明したが、本発明の光学的情報読取装置は、バーコード（一次元コード）の他に、ＱＲコード等の二次元コードなど多数種類の情報コードの読み取りにも適用できる。
【００５４】
図２（ａ）に示す回路において、ＡＮＤ回路（ＡＮＤゲート３４）は、ＮＡＮＤ、ＮＯＲ、ＯＲ、ＸＯＲなどを用いた他の論理回路（ゲート）で代替することができる。
図２（ｂ）に示す回路において、スイッチ回路（スイッチ３５）は、ＦＥＴなどを用いた半導体スイッチ回路とすることができる。
図２（ｃ）に示す回路において、画素データ信号が入力されるマイコン２０の端子は、所定レベルに固定する時以外はハイインピーダンスになっていればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第１の実施形態であるバーコード読取装置の電気的構成を示すブロック図
【図２】消去処理回路の３つの構成例を示す図
【図３】バーコード読取装置の外観図
【図４】バーコード読取装置の読取機構、並びに、結像画像、２値化された画素データ信号、消去制御信号、消去処理回路の出力信号および形成画像を示す図
【図５】画像範囲情報の求め方の説明図
【図６】本発明の第２の実施形態を示す図１相当図
【図７】画素データ信号の取り込みに関するタイミングチャート
【図８】本発明の第３の実施形態を示す図７相当図
【図９】従来技術を示す図４相当図
【図１０】（ａ）正常に取り込まれる場合および（ｂ）レベルが誤判定される場合を分けて示す図７相当図
【符号の説明】
【００５６】
図面中、１１、４１はバーコード読取装置（光学的情報読取装置）、１２は本体ケース（ケース）、１２ａは読取口、１６はイメージセンサ、２０はマイクロコンピュータ（画像データ形成手段）、３０は画像範囲情報取得手段、３２は出力ポート、３３は信号処理回路、３４はＡＮＤゲート、３５はスイッチ（スイッチ回路）、３６は抵抗、３８は入出力ポートである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
読取口を有するケース内に収められ、その収容状態で前記読取口より広い視野を有する結像光学系を備えたイメージセンサを具備し、このイメージセンサにより撮像された画像から読取対象に表示されたバーコードを読み取る光学的情報読取装置において、
前記イメージセンサにより撮像された特定の画像について前記読取対象に対応した画像範囲と前記ケースの部分に対応した画像範囲とを識別し、これらの各画像範囲と前記イメージセンサが出力する画素データ信号との対応関係を求めて記憶する画像範囲情報取得手段と、
この画像範囲情報取得手段により記憶された前記対応関係に基づいて、前記イメージセンサから出力される一連の画素データ信号のうち前記読取対象に対応した画像範囲の画素データ信号をそのまま通過させ、前記ケースの部分に対応した画像範囲の画素データ信号を所定レベルに固定する信号処理回路と、
前記イメージセンサから前記信号処理回路を介して入力した画素データ信号に基づいて画像データを構築する画像データ形成手段とを備えていることを特徴とする光学的情報読取装置。
【請求項２】
前記画像範囲情報取得手段は、前記イメージセンサによりゼブラパターンが撮像された状態で、前記信号処理回路をそのまま通過した画素データ信号を用いて構築した画像における前記ゼブラパターンの特徴の有無に基づいて、前記各画像範囲と画素データ信号との対応関係を求めることを特徴とする請求項１記載の光学的情報読取装置。
【請求項３】
クロックに同期して画素データ信号を出力するイメージセンサと、
このイメージセンサから出力される画素データ信号の初期レベルを入力した後、前記クロックに同期して前記イメージセンサから出力される画素データ信号のエッジを順次検出し、そのエッジ検出ごとに該エッジ検出までの期間に入力した画素データ信号のレベルを前記初期レベルを基に順次反転させながら求め、そのレベルを求めた画素データ信号に基づいて画像データを構築する画像データ形成手段とを備え、
この構築された画像データから読取対象に表示された情報コードを読み取る光学的情報読取装置において、
少なくとも、前記画像データ形成手段による画素データ信号の初期レベルの入力時から前記クロックに同期した画素データ信号の入力開始時までの期間において、前記イメージセンサから出力される画素データ信号を所定レベルに固定する信号処理回路を備え、
前記画像データ形成手段は、前記イメージセンサから前記信号処理回路を介して前記画素データ信号を入力するように構成されていることを特徴とする光学的情報読取装置。
【請求項４】
前記イメージセンサは、読取口を有するケース内に収められ、その収容状態で前記読取口より広い視野を有する結像光学系を備え、
前記イメージセンサにより撮像された特定の画像について前記読取対象に対応した画像範囲と前記ケースの部分に対応した画像範囲とを識別し、これらの各画像範囲と前記イメージセンサが出力する画素データ信号との対応関係を求めて記憶する画像範囲情報取得手段を備え、
前記信号処理回路は、前記画像範囲情報取得手段により記憶された前記対応関係に基づいて、前記イメージセンサから出力される画素データ信号のうち前記ケースの部分に対応した画像範囲の画素データ信号についても前記所定レベルに固定するように構成されていることを特徴とする請求項３記載の光学的情報読取装置。
【請求項５】
前記信号処理回路は、
前記画素データ信号のレベル固定期間においてＬレベルとなり、前記画素データ信号の通過期間においてＨレベルとなる消去制御信号を出力する出力ポートと、
前記イメージセンサから出力される画素データ信号と前記出力ポートから出力される消去制御信号を入力とするＡＮＤゲートとを備え、
このＡＮＤゲートの出力端子が前記画像データ形成手段の入力端子に接続されていることを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の光学的情報読取装置。
【請求項６】
前記信号処理回路は、
前記イメージセンサと前記画像データ形成手段の入力端子との間に介在し消去制御信号のレベルに応じて開閉動作するスイッチ回路と、
前記画素データ信号のレベル固定期間において前記スイッチ回路を開状態に制御し、前記画素データ信号の通過期間において前記スイッチ回路を閉状態に制御する消去制御信号を出力する出力ポートと、
前記画像データ形成手段の入力端子と前記所定レベルに対応した電圧ラインとの間に介在する抵抗とを備えていることを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の光学的情報読取装置。
【請求項７】
前記信号処理回路は、
前記画素データ信号のレベル固定期間において前記所定レベルを持つ消去制御信号を出力し、前記画素データ信号の通過期間において信号入力状態となる入出力ポートを備え、
前記イメージセンサから前記画像データ形成手段の入力端子に至る入力ラインが前記入出力ポートに接続されていることを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の光学的情報読取装置。
【請求項１】
読取口を有するケース内に収められ、その収容状態で前記読取口より広い視野を有する結像光学系を備えたイメージセンサを具備し、このイメージセンサにより撮像された画像から読取対象に表示されたバーコードを読み取る光学的情報読取装置において、
前記イメージセンサにより撮像された特定の画像について前記読取対象に対応した画像範囲と前記ケースの部分に対応した画像範囲とを識別し、これらの各画像範囲と前記イメージセンサが出力する画素データ信号との対応関係を求めて記憶する画像範囲情報取得手段と、
この画像範囲情報取得手段により記憶された前記対応関係に基づいて、前記イメージセンサから出力される一連の画素データ信号のうち前記読取対象に対応した画像範囲の画素データ信号をそのまま通過させ、前記ケースの部分に対応した画像範囲の画素データ信号を所定レベルに固定する信号処理回路と、
前記イメージセンサから前記信号処理回路を介して入力した画素データ信号に基づいて画像データを構築する画像データ形成手段とを備えていることを特徴とする光学的情報読取装置。
【請求項２】
前記画像範囲情報取得手段は、前記イメージセンサによりゼブラパターンが撮像された状態で、前記信号処理回路をそのまま通過した画素データ信号を用いて構築した画像における前記ゼブラパターンの特徴の有無に基づいて、前記各画像範囲と画素データ信号との対応関係を求めることを特徴とする請求項１記載の光学的情報読取装置。
【請求項３】
クロックに同期して画素データ信号を出力するイメージセンサと、
このイメージセンサから出力される画素データ信号の初期レベルを入力した後、前記クロックに同期して前記イメージセンサから出力される画素データ信号のエッジを順次検出し、そのエッジ検出ごとに該エッジ検出までの期間に入力した画素データ信号のレベルを前記初期レベルを基に順次反転させながら求め、そのレベルを求めた画素データ信号に基づいて画像データを構築する画像データ形成手段とを備え、
この構築された画像データから読取対象に表示された情報コードを読み取る光学的情報読取装置において、
少なくとも、前記画像データ形成手段による画素データ信号の初期レベルの入力時から前記クロックに同期した画素データ信号の入力開始時までの期間において、前記イメージセンサから出力される画素データ信号を所定レベルに固定する信号処理回路を備え、
前記画像データ形成手段は、前記イメージセンサから前記信号処理回路を介して前記画素データ信号を入力するように構成されていることを特徴とする光学的情報読取装置。
【請求項４】
前記イメージセンサは、読取口を有するケース内に収められ、その収容状態で前記読取口より広い視野を有する結像光学系を備え、
前記イメージセンサにより撮像された特定の画像について前記読取対象に対応した画像範囲と前記ケースの部分に対応した画像範囲とを識別し、これらの各画像範囲と前記イメージセンサが出力する画素データ信号との対応関係を求めて記憶する画像範囲情報取得手段を備え、
前記信号処理回路は、前記画像範囲情報取得手段により記憶された前記対応関係に基づいて、前記イメージセンサから出力される画素データ信号のうち前記ケースの部分に対応した画像範囲の画素データ信号についても前記所定レベルに固定するように構成されていることを特徴とする請求項３記載の光学的情報読取装置。
【請求項５】
前記信号処理回路は、
前記画素データ信号のレベル固定期間においてＬレベルとなり、前記画素データ信号の通過期間においてＨレベルとなる消去制御信号を出力する出力ポートと、
前記イメージセンサから出力される画素データ信号と前記出力ポートから出力される消去制御信号を入力とするＡＮＤゲートとを備え、
このＡＮＤゲートの出力端子が前記画像データ形成手段の入力端子に接続されていることを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の光学的情報読取装置。
【請求項６】
前記信号処理回路は、
前記イメージセンサと前記画像データ形成手段の入力端子との間に介在し消去制御信号のレベルに応じて開閉動作するスイッチ回路と、
前記画素データ信号のレベル固定期間において前記スイッチ回路を開状態に制御し、前記画素データ信号の通過期間において前記スイッチ回路を閉状態に制御する消去制御信号を出力する出力ポートと、
前記画像データ形成手段の入力端子と前記所定レベルに対応した電圧ラインとの間に介在する抵抗とを備えていることを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の光学的情報読取装置。
【請求項７】
前記信号処理回路は、
前記画素データ信号のレベル固定期間において前記所定レベルを持つ消去制御信号を出力し、前記画素データ信号の通過期間において信号入力状態となる入出力ポートを備え、
前記イメージセンサから前記画像データ形成手段の入力端子に至る入力ラインが前記入出力ポートに接続されていることを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の光学的情報読取装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−７９７８３（Ｐ２００７−７９７８３Ａ）
【公開日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２６５２１８（Ｐ２００５−２６５２１８）
【出願日】平成１７年９月１３日（２００５．９．１３）
【出願人】（５０１４２８５４５）株式会社デンソーウェーブ (1,155)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月１３日（２００５．９．１３）
【出願人】（５０１４２８５４５）株式会社デンソーウェーブ (1,155)
【Ｆターム（参考）】
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