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JPH0814832B2 - Barcode reader - Google Patents
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JPH0814832B2 - Barcode reader - Google Patents

Barcode reader

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JPH0814832B2
JPH0814832B2 JP63254035A JP25403588A JPH0814832B2 JP H0814832 B2 JPH0814832 B2 JP H0814832B2 JP 63254035 A JP63254035 A JP 63254035A JP 25403588 A JP25403588 A JP 25403588A JP H0814832 B2 JPH0814832 B2 JP H0814832B2
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JP
Japan
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image sensor
bar code
output
circuit
barcode
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誠一郎 玉井
圭一 小林
章雄 中筋
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、イメージセンサを用いたバーコードリーダ
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bar code reader using an image sensor.

従来の技術 バーコードを読み取る場合の処理は、(1)イメージ
センサの信号を2値化すること、(2)2値化したバー
コード幅を基準クロックで計数すること、(3)計数し
たデータに基づいてデコード処理することから成り立っ
ている。
2. Description of the Related Art Processing for reading a barcode includes (1) binarizing an image sensor signal, (2) counting a binarized barcode width with a reference clock, and (3) counting data. It consists of decoding processing based on.

一般に、高密度印刷された細いバーコードを読み取る
場合、イメージセンサの出力信号は小さいためゲインを
アップしなければ2値化できない。そこで従来はイメー
ジセンサの出力信号を増幅する回路のゲインを複数段に
切り替え制御して適切な2値化信号を得ていた。第3図
は代表的な従来例である。ここで、1はバーコード、2
はバーコードを照明する光源、3はバーコードからの反
射光を集光するレンズ系、4はイメージセンサ、5はイ
メージセンサの駆動回路、6はフィルタ回路、7はゲイ
ン制御回路、8は2値化回路、9はマイクロコンピュー
タ、10は読み取りデータを外部に伝送する通信インター
フェース、11はケースである。第4図は、第3図の例に
おけるバーコードの検出例である。ここで、Aは第3図
イメージセンサ4の出力波形で、そのイ部を拡大して示
したBに示すように各画素毎のシフトクロック毎(周期
t)にリセット波形が現れるが、この波形からバーコー
ドに対応するエンベロープ波形を得るためにフィルタ6
を介してCの波形を得ている。イメージセンサ4のシフ
トクロック(周期t)は一定、従って1走査周期(第4
図のTに相当)も一定である。そして、このフィルタ出
力信号を2値化するものであるが、細バーコードの場
合、ゲインを上げないと2値化できない。すなわち第4
図Dに示すようにゲインを上げることによって2値化の
基準電圧と比較が可能になり、第4図Eに示すように2
値化波形を得ることができる。また第3図のゲイン制御
回路7は例えば第5図に示すようにオペアンプ13とアナ
ログスイッチ12などで構成し、アナログスイッチ12をマ
イクロコンピュータ9により予め設定したサイクルに従
ってきり替えている。
Generally, when reading a high-density printed thin bar code, the output signal of the image sensor is small, so that it cannot be binarized unless the gain is increased. Therefore, conventionally, the gain of the circuit for amplifying the output signal of the image sensor is controlled to be switched to a plurality of stages to obtain an appropriate binarized signal. FIG. 3 shows a typical conventional example. Where 1 is a barcode and 2
Is a light source for illuminating a barcode, 3 is a lens system for collecting reflected light from the barcode, 4 is an image sensor, 5 is a drive circuit of the image sensor, 6 is a filter circuit, 7 is a gain control circuit, and 8 is 2 A digitization circuit, 9 is a microcomputer, 10 is a communication interface for transmitting read data to the outside, and 11 is a case. FIG. 4 is an example of barcode detection in the example of FIG. Here, A is an output waveform of the image sensor 4 in FIG. 3, and a reset waveform appears for each shift clock (cycle t) for each pixel as shown in B in which the portion A is enlarged. Filter 6 to obtain the envelope waveform corresponding to the barcode from
The waveform of C is obtained through. The shift clock (cycle t) of the image sensor 4 is constant, so that one scanning cycle (fourth cycle)
(Corresponding to T in the figure) is also constant. Then, although this filter output signal is binarized, in the case of a fine bar code, it cannot be binarized unless the gain is increased. That is, the fourth
By increasing the gain as shown in FIG. D, comparison with the binarized reference voltage becomes possible, and as shown in FIG.
A digitized waveform can be obtained. The gain control circuit 7 shown in FIG. 3 is composed of an operational amplifier 13 and an analog switch 12, for example, as shown in FIG. 5, and the analog switch 12 is switched according to a cycle preset by the microcomputer 9.

発明が解決しようとする課題 しかるに従来例ではバーコードに対応したエンベロー
プ信号を得るためにフィルタを使用するので波形がひず
み正確なバーコード幅を検出することが困難である。ま
た、第6図A,B,Eでしめすように1走査周期Tで検出し
た信号を2値化し、その幅をバー幅計測クロックで計数
する場合、細バーコードでは計測クロック数が少なくな
り検出精度が低下することが起こりデコードできなくな
ることがしばしば起こっていた。
However, in the conventional example, since the filter is used to obtain the envelope signal corresponding to the bar code, the waveform is distorted and it is difficult to detect the accurate bar code width. Moreover, when the signal detected in one scanning cycle T is binarized and the width is counted by the bar width measurement clock as shown in FIGS. It often happened that the accuracy deteriorated and the decoding became impossible.

また、ゲイン制御回路を構成する場合制御が多段階にな
ると複雑な回路を必要とし、予め設定したサイクルに従
ってきり替えるため最適値を入力するのに時間がかかっ
ていた。
Further, in the case of configuring a gain control circuit, a complicated circuit is required when the control has multiple stages, and it takes time to input an optimum value because switching is performed according to a preset cycle.

課題を解決するための手段 かかる従来の課題を解決するために本発明のバーコー
ドリーダは、イメージセンサと、前記イメージセンサの
各画素ごとの出力値からエンベロープ信号を得るための
サンプルホールド手段と、前記イメージセンサの露光時
間を制御するマイクロプロセッサと、前記サンプルホー
ルド手段の出力をバーコードに対応するディジタル信号
に変換する2値化回路を具備し、前記マイクロプロセッ
サは、前記2値化回路出力の周波数を検知し、前記周波
数が最大となるように、前記イメージセンサの露光時間
を制御するものである。
Means for Solving the Problems In order to solve the conventional problems, the barcode reader of the present invention is an image sensor, and a sample and hold means for obtaining an envelope signal from the output value of each pixel of the image sensor, A microprocessor for controlling the exposure time of the image sensor and a binarization circuit for converting the output of the sample and hold means into a digital signal corresponding to a bar code are provided, and the microprocessor outputs the binarization circuit output. The frequency is detected, and the exposure time of the image sensor is controlled so that the frequency becomes maximum.

作用 イメージセンサの出力をサンプルホールド手段により
サンプルホールドするのでフィルタを用いる従来の方法
に比べひずみのない正確なバーコード対応信号を得るこ
とができる。
Since the output of the working image sensor is sampled and held by the sample and hold means, an accurate bar code-corresponding signal without distortion can be obtained as compared with the conventional method using a filter.

また、画素の走査周期をかえることによりイメージセン
サの露光時間をかえ等価的に信号のゲインを替えること
ができる。更に、第6図C,D,Eに示したように例えば1
走査周期を2Tにすればバーコード信号の検出パルス幅は
周期Tの場合に比べて2倍になるのでバー幅計測クロッ
クの計数値が多くなり精度よく検出できる。更に、ディ
ジタル信号に変換する手段(2値化手段)の出力の周波
数を計測する手段を設け、前記周波数が最大になるよう
に露光時間を制御する手段を設けたことにより従来のよ
うに定められた順番にゲインを設定していく方法に比べ
より速く最適の信号を取り込むことができる。
Further, by changing the scanning period of the pixels, the exposure time of the image sensor can be changed and the gain of the signal can be equivalently changed. Further, as shown in FIGS. 6C, 6D and 6E, for example,
If the scanning cycle is set to 2T, the detection pulse width of the bar code signal is doubled as compared with the case of the cycle T, so that the count value of the bar width measurement clock increases and accurate detection is possible. Further, by providing a means for measuring the frequency of the output of the means for converting into a digital signal (binarization means), and a means for controlling the exposure time so that the frequency becomes maximum, it is determined as in the conventional case. The optimum signal can be acquired faster than the method of setting the gain in order.

実施例 第1図は、本発明の一実施例である。ここで、1はバ
ーコード、2はバーコードを照明する光源で12個のLED
をこの紙面に垂直方向に配置している。3はバーコード
からの反射光を集光するレンズ系で、焦点距離30mmのテ
ッサ型レンズと700nm以上の赤外光をカットする光学フ
ィルタを組み合わせたものである。4は2048画素のCCD
式イメージセンサ、5はイメージセンサの駆動回路でそ
の画素のシフトクロックはマイクロコンピュータ9によ
りその周波数を設定制御されている。14はサンプルホー
ルド回路でオペアンプなどで構成したものであるが、こ
れをイメージセンサに内臓してもよく、イメージセンサ
の各画素毎のピーク出力のエンベロープを得るものであ
る。8は2値化回路で、オペアンプなどから構成したコ
ンパレータで、ここでは固定2値化方式で構成したが、
浮動2値化方式で構成してもよい。9はマイクロコンピ
ュータで2値化回路8の2値化データを観測し、その幅
を内部のバー幅計測クロックで計数し、メモリにため、
それを基にデコード処理を行なう。マイクロコンピュー
タ9はまた、光源2の点燈制御やイメージセンサの駆動
回路への駆動クロックの出力、更に、読み取りデータを
外部に伝送する通信インターフェース10へ読み取りデー
タを出力する。なお11はケースである。第2図は、第1
図の主要部の出力波形であり、ここでは1走査周期をT
から2Tに制御した場合を示す。第2図Aは、第1図のイ
メージセンサ4のサンプルホールド回路の出力波形で、
そのイ部を拡大して示すとBのようになり、CはAの出
力波形を2値化した波形である。ここでTを9.8ミリ秒
にとり、バー幅計測クロック周期を35マイクロ秒に設定
すると従来0.17mmのバーコード読み取り分解能しかなか
ったものが、0.13mmまでのバーコードまで読める分解能
を持ち得た。なお読み取り視野幅は80mmである。また画
素走査周期を4倍まで替えながら2値化信号の周波数を
マイクロコンピュータ9の内部カウンタで計測しそれが
最大になるときのデータを入力し、その幅を計数しデコ
ード処理する制御を行なったところ、この制御を行なわ
ない場合に比べ約30%読み取りを速くすることができ
た。
Embodiment FIG. 1 is an embodiment of the present invention. Here, 1 is a barcode, 2 is a light source that illuminates the barcode, and 12 LEDs
Are arranged in the direction perpendicular to this paper surface. 3 is a lens system that collects the reflected light from the bar code, which is a combination of a Tessa lens with a focal length of 30 mm and an optical filter that cuts infrared light of 700 nm or more. 4 is a 2048 pixel CCD
The image sensor 5 is a drive circuit of the image sensor, and the frequency of the shift clock of the pixel is set and controlled by the microcomputer 9. Reference numeral 14 is a sample and hold circuit which is composed of an operational amplifier or the like, but it may be incorporated in the image sensor to obtain the peak output envelope for each pixel of the image sensor. Reference numeral 8 denotes a binarization circuit, which is a comparator made up of an operational amplifier or the like, and here is made up of a fixed binarization method.
The floating binarization method may be used. Reference numeral 9 is a microcomputer, which observes the binarized data of the binarization circuit 8 and counts its width with an internal bar width measurement clock, and stores it in a memory.
Decoding processing is performed based on it. The microcomputer 9 also controls the lighting of the light source 2, outputs a drive clock to the drive circuit of the image sensor, and outputs the read data to the communication interface 10 which transmits the read data to the outside. Note that 11 is a case. FIG. 2 shows the first
This is the output waveform of the main part of the figure. Here, one scanning cycle is T
The figure shows the case of controlling from 2T to 2T. 2A is an output waveform of the sample hold circuit of the image sensor 4 of FIG.
A part B is enlarged and shown as B, and C is a waveform obtained by binarizing the output waveform of A. When T was set to 9.8 milliseconds and the bar width measurement clock period was set to 35 microseconds, the conventional barcode reading resolution was 0.17 mm, but a barcode reading resolution of 0.13 mm could be obtained. The reading field width is 80 mm. The frequency of the binarized signal was measured by the internal counter of the microcomputer 9 while changing the pixel scanning period up to 4 times, and the data when the frequency was maximized was input, and the width was counted and the decoding processing was controlled. However, reading could be made about 30% faster than when this control was not performed.

発明の効果 以上のように本発明によれば、ひずみの少ない精度の
よいバーコード検出波形を得ることができ、更にイメー
ジセンサの1走査周期を制御することによるバー幅検出
精度の向上により、高密度に印刷したバーコードやコン
トラストの悪いバーコードの読み取りを飛躍的に高める
ことができる。さらに従来のような複雑なゲイン制御回
路を付加することなく読み取り性能の向上が図れ、安価
な構成が可能で、工業的価値も極めて高い。
EFFECTS OF THE INVENTION As described above, according to the present invention, it is possible to obtain an accurate bar code detection waveform with less distortion, and further improve the bar width detection accuracy by controlling one scanning cycle of the image sensor. It is possible to dramatically improve the reading of barcodes printed with high density and barcodes with poor contrast. Further, the reading performance can be improved without adding a complicated gain control circuit as in the past, an inexpensive configuration is possible, and the industrial value is extremely high.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例を示すバーコードリーダのブ
ロック回路図、第2図は同バーコードリーダの主要部の
波形図、第3図は従来例のバーコードリーダのブロック
回路図、第4図は同バーコードリーダの主要部の波形
図、第5図は従来のゲイン制御回路の具体回路図、第6
図はバー幅計測を説明する波形図である。 1……バーコード、2……光源、3……光学系、4……
イメージセンサ、5……イメージセンサ駆動回路、6…
…フィルタ、7……ゲイン制御回路、8……2値化回
路、9……マイクロコンピュータ、10……通信インター
フェース、11……ケース、12……アナログスイッチ、13
……オペアンプ、14……サンプルホールド回路。
FIG. 1 is a block circuit diagram of a bar code reader showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a waveform diagram of a main part of the bar code reader, and FIG. 3 is a block circuit diagram of a conventional bar code reader. FIG. 4 is a waveform diagram of the main part of the bar code reader, FIG. 5 is a concrete circuit diagram of a conventional gain control circuit, and FIG.
The figure is a waveform diagram for explaining bar width measurement. 1 ... bar code, 2 ... light source, 3 ... optical system, 4 ...
Image sensor, 5 ... Image sensor drive circuit, 6 ...
... filter, 7 ... gain control circuit, 8 ... binarization circuit, 9 ... microcomputer, 10 ... communication interface, 11 ... case, 12 ... analog switch, 13
…… Op Amp, 14 …… Sample hold circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】イメージセンサと、前記イメージセンサの
各画素ごとの出力値からエンベロープ信号を得るための
サンプルホールド手段と、前記イメージセンサの露光時
間を制御するマイクロプロセッサと、前記サンプルホー
ルド手段の出力をバーコードに対応するディジタル信号
に変換する2値化回路を具備し、前記マイクロプロセッ
サは、前記2値化回路出力の周波数を検知し、前記周波
数が最大となるように、前記イメージセンサの露光時間
を制御するバーコードリーダ。
1. An image sensor, a sample hold means for obtaining an envelope signal from an output value of each pixel of the image sensor, a microprocessor for controlling an exposure time of the image sensor, and an output of the sample hold means. Is provided to the digital signal corresponding to the bar code, the microprocessor detects the frequency of the output of the binarization circuit, and the exposure of the image sensor is performed so that the frequency becomes maximum. A barcode reader that controls the time.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5958582A (en) * 1982-09-28 1984-04-04 Nippon Denso Co Ltd Optical information reader
JPS62221080A (en) * 1986-03-20 1987-09-29 Tokyo Electric Co Ltd Optical information reading device

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