マニュアルスキャン方式の原理と特徴

マニュアルスキャン方式は、光源から放射された光をレンズで集光し、バーコード面を照射する。次に、バーコード面で反射した光を再びレンズで集光し、光センサで検知して電気信号に変換するしくみになっている。そして、バーコードリーダが、バーコードの上を手動または機械的にスキャンすることによって、バーコードの白黒または明暗に応じた電気信号を取得する。

マニュアルスキャン方式の特徴は、構造がシンプルであるため小型で安価なことである。また、読取幅は、手でスキャンできる範囲まで可能であるので大きなシンボルの読み取りもできる。また、バーコードメニューシートのようにバーコードが密集している場合でも、目的のバーコードを確実に読み取ることができる。しかし、マニュアルスキャンであるため、人により読取率な差が生じることがあり、品質の悪いバーコードでは、他の方式に比べ読取率の低下が著しい。

 
マニュアルスキャン方式の原理

CCDスキャン方式の原理と特徴

CCDスキャン方式は、複数の光源(赤色LED)から放射された光をレンズで拡散し、バーコードを均一に照射する。そして、そのバーコードの像をレンズによりCCDセンサーの上に映し出す。CCDセンサーは、2000ピクセル以上のラインセンサを使用し、ラインセンサの端から順に電気信号に変換して出力する。ここで、バーコードの白黒または明暗に応じた電気信号を電子的なスキャンによって取得していることから、電子スキャン方式ということもある。

CCDスキャン方式の特徴は、高速な自動スキャンにより高い読取率が得られることである。しかも、レーザスキャン方式のような機械的なスキャンでないために、安価で長寿命が容易に実現できる。しかし、読取幅が、開口部の物理的な幅によって決められること、分解能が、CCDの素子数によって決められることから、遠隔読取を行う場合に読取エリアが分かりにくいこと等の問題がある。

 
CCDスキャン方式の原理

レーザスキャン方式の原理と特徴

レーザスキャン方式は、レーザ光を回転ミラーで反射させ、レーザ光をスキャンさせながらバーコード面に照射する。そして、バーコード面で反射された光を光センサで検知する。レーザ光がバーコードを横切るようにスキャンさせると、バーコードの白黒または明暗によって反射光が変化するので、この反射光の変化を電気信号に変換し取得する。

レーザ光は、拡散しにくい光ではあるが全く拡散しないわけではないので、レンズで集光する。したがって、レーザスキャン方式には焦点が存在し、焦点距離の位置が最も分解能が高く、その前後は次第に分解能が低下していく。

レーザスキャン方式の特徴は、レーザビームを自動的にスキャンしているので、遠隔での読取、広い読取幅、高い読取率を持っていることである。また、光源、光センサ、ミラーを一体化できので、小型化が可能である。

 
レーザースキャン方式の原理

イメージセンシング方式の原理と特徴

イメージセンシング方式は、複数のLED光源から照射された光をレンズで拡散させ、バーコード面に均一に照射する。次にレンズによりバーコードの像をCCDエリアセンサーやCMOSエリアセンサーに映し出し、センサーの端から順に電気信号に変換して出力する。ここで、バーコードの白黒または明暗に応じた電気信号を電子的なスキャンによって取得しているので光学的にはCCDスキャナと同じ原理であるが、2次元の画像処理によって解読するのでイメージセンシング方式という。イメージセンシング方式のリーダをイメージリーダまたはイメージャと呼ばれる。

画像処理は、バーコードの種類、位置、大きさ、原点、傾き、歪み等を検知し、セルの白黒を2値データ(01)として取得する。セルを認識するためには、3×3画素以上が必要であり、読取範囲は、バーコードより数十パーセント大きくないと操作性が悪いことから、少なくとも30万画素のセンサーが利用される。近年は、大きなリニアシンボルから小さな２次元シンボルまで読取できるようにメガピクセルセンサーを搭載した製品も登場している。

イメージセンシング方式は、1次元シンボルや2次元シンボルの読取ばかりでなく、OCRやサインイメージの取得など、多目的リーダとして使用できる。また、携帯電話やスマートフォンなど、液晶画面に表示されたバーコードも読取できる。さらに、シンボルが視野に入りさえすれば、シンボルの方向に関係なく読み取りすることができる。

リニアイメージセンシング方式の原理と特徴

イメージセンシング方式の中で、リニアセンサーを使用することをリニアイメージング方式と言う。CCDスキャン方式と原理は同じであるが、読取距離が長いことから、CCDスキャナと区別することが多い。スキャンしたデータをダイレクトにデコードするのではなく、複数のスキャンをメモリーに展開して画像処理をすることにより、汚れや傷に対して高い読取率を実現している。

また、携帯電話やスマートフォンなど、液晶画面に表示されたバーコードを読み取ることができる。リニアイメージセンシング方式では、一般的に遠隔読取できるような光学設計になっており、読取ラインを視認しやすくするために、高輝度LEDによるクリアなエイミングラインを照射している。リニアイメージセンシング方式のリーダをリニアイメージリーダまたはリニアイメージャと呼ぶ。