バーコードリーダーの仕組みとは？読み取れない原因と種類別の選び方

こんにちは。「店舗活性化委員会（ミセカツ）」です！

バーコードリーダーやバーコードスキャナは、小売店のレジ業務から物流倉庫の在庫管理、製造ラインでの品質管理まで、あらゆる業務現場で欠かせない機器となっています。

本記事では、バーコードリーダーやバーコードスキャナの基本構造から光学的な読み取りの仕組み、読み取れない原因とその対処法、さらには業務内容に応じた最適な機種選定のポイントまで、実務担当者が知っておくべき情報を網羅的に解説します。

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バーコードリーダー・バーコードスキャナの仕組みとは？基本を解説

バーコードリーダーとバーコードスキャナを正しく選んで運用するには、まずバーコードそのものの構造と、リーダーがどのようにそれを認識するかという基礎知識が不可欠です。ここでは、バーコードの基本的な仕組みと、読み取り装置の種類について説明します。

バーコードとは何か

バーコードは、商品や資材を識別するために数字や文字を光学的に読み取れる形式で表現したコードです。黒いバー（棒）と白いスペースの組み合わせによって情報を表現し、専用のリーダーで瞬時にデータ化できる点が最大の特徴です。手作業での入力に比べて、正確性と作業効率が飛躍的に向上します。

現在では、一般的なJANコードをはじめ、物流で使われるITFコード、医療分野で用いられるCODE128（GS1-128）、さらには二次元コードのQRコードまで、用途に応じて多様な種類が存在します。それぞれのコード体系には規格があり、表現できる情報量や読み取り精度が異なります。

バーコードの構造の基本

一次元バーコードは、黒いバーと白いスペースの幅の違いによって数字や文字を表現します。バーの太さやスペースの幅の組み合わせがデータとなり、これをリーダーが光の反射率の違いとして検出することで情報を読み取ります。

バーコードには、読み取り開始位置を示すスタートキャラクタと、終了を示すストップキャラクタが必ず含まれています。さらに、読み取りエラーを検出するためのチェックデジットが付加されることで、誤読を防ぐ仕組みが備わっています。このため、一部が汚れていても正しく読み取れる場合があります。

一次元と二次元の違いと読み取り原理

一次元バーコードは横方向のみに情報を持つのに対し、二次元コードは縦横両方向に情報を配置することで数百倍のデータ量を格納できます。JANコードなどの一次元バーコードは13桁程度の数字情報しか持てませんが、QRコードなどの二次元コードは数千文字のテキストやURL情報まで埋め込むことが可能です。

読み取り原理も異なります。一次元バーコードはレーザー光やLED光を横方向に走査して反射光を読み取りますが、二次元コードはカメラのような撮像素子で全体を一度に撮影し、画像処理によってデータを抽出します。このため、二次元コード対応のリーダーは一次元コードも読めますが、一次元専用リーダーでは二次元コードを読み取れません。

それぞれのコードの種類によるデータ容量や主な用途の違いを整理すると、以下のようになります。

バーコードリーダー・バーコードスキャナの主な種類と特徴

バーコードリーダーやバーコードスキャナは、読み取り方式と形状によっていくつかの種類に分類されます。それぞれに長所と短所があり、業務内容や設置環境に応じて最適な機種を選ぶ必要があります。

レーザー式は遠距離からでも読み取れる点が特徴で、物流倉庫など広い空間での使用に適しています。一方、CCD式は近距離専用ですが安価で、小売店のレジなど定位置での使用に向いています。最近主流のCMOSイメージャ式は、液晶画面のバーコードも読み取れるため、スマートフォンクーポンや電子チケットへの対応が求められる店舗に最適です。

• レーザー式:赤いレーザー光を使って遠距離読み取りが可能、一次元専用が多い
• CCD式:LED光をCCDセンサーで受光、近距離専用だが安価
• CMOSイメージャ式:カメラのように撮像して読み取る、二次元対応で液晶画面も読める
• ペン型:バーコードに直接なぞって読む、特殊用途向け

形状による分類では、定置式はレジカウンターに固定して使うタイプで、自動でバーコードを検知するオートセンシング機能を持つ機種もあります。ハンディ型は持ち運んで使うタイプで、倉庫や店舗のバックヤードでの在庫確認に便利です。ウェアラブル型はリング状やグローブ型で、両手作業が必要な物流現場で活躍します。

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バーコードリーダー・バーコードスキャナ内部の仕組み

バーコードリーダーやバーコードスキャナの中では、「光を当てる」「反射した明るさの違いを読み取る」「バーコードのルールに沿って数字や文字に変換する」という流れで動いています。

ざっくりとした流れを知っておくと、「なぜ読み取れないのか」「どんな機種を選べばよいのか」がイメージしやすくなります。

光学部品の働きと光の当て方

バーコードリーダーやバーコードスキャナは、本体の中にあるライトでバーコードを照らし、「明るい部分（白）」と「暗い部分（黒）」の差を読み取ることで情報を取り出します。黒いバーは光をほとんど反射せず、白いスペースは光をよく反射するため、その明るさの差が「0 と 1」のようなデータに置き換えられていきます。

使われているライトの種類によって、得意なシーンが少し変わります。遠くからでもピンポイントで照らせるタイプは、倉庫の棚の上の商品を離れた場所から読むのに向いています。一方で、レジカウンターで使うようなリーダーは、近くを広く照らして、手前にかざしたバーコードを素早く読み取るのが得意です。スマホ画面のQRコードを読むリーダーは、画面全体をふんわり照らしてカメラのように読み取るイメージです。

ライトの種類ごとのイメージを整理すると、次のようになります。

光の明るさを「データ」に変えるしくみ

バーコードから反射してきた光は、そのままではコンピューターが理解できないので、「明るい／暗い」という情報を数字に変換する必要があります。このときに働いているのが、本体の中に入っている「光を感じ取るセンサー」です。

センサーは、当たってきた光の強さに応じて、電気の信号を強くしたり弱くしたりします。この信号を、内部のチップが「明るい」「暗い」の並びとして読み取り、バーコードの白と黒のパターンに変換していきます。

• 光を感じる部品が「明るさの変化」をキャッチする
• その変化を、コンピューターが扱える数字のデータに置き換える
• バーコードの白と黒の並びとして認識できる形に整える

周りの照明が明るすぎたり、逆に暗すぎたりすると、この「明るさの変化」が分かりづらくなります。そのため、リーダーの中では、余計な光をできるだけカットしたり、信号をほどよい強さに調整したりする工夫がされています。

バーコードのパターンを数字や文字に変換する流れ

センサーが「明るい／暗い」のパターンを読み取ったあとは、その並びをバーコードのルールに従って数字や文字に変換する処理が行われます。イメージとしては、「バーの幅と間隔の組み合わせ表」を見ながら、「このパターンは数字の1」「次のパターンは数字の9」といった具合に読み解いていくイメージです。

バーコードには必ず「ここから読み始めます」という印（スタート）と、「ここで終わります」という印（ストップ）が含まれており、その間に商品コードなどの情報が並んでいます。最後には「計算チェック用の数字」も含まれていて、そこで間違いがないかを確認します。

この一連の変換処理は、すべてリーダーの中で自動的に行われ、結果だけがレジやパソコンに送られます。そのため、利用者は「かざすだけ」で、手入力することなく商品コードや金額を扱えるようになります。

バーコードを数字や文字として扱えるようにするために、リーダー内部ではいくつかの段階を踏んで情報を整理しています。下の表では、「光を読むところからデータとして確定するまで」の流れを分かりやすい形でまとめています。

読み間違いをなくし、ノイズを抑える技術

実際の現場では、「バーコードの印刷がかすれている」「ラベルが曲がって貼られている」「照明が強すぎる」といった理由で、きれいな状態のバーコードばかりではありません。それでも、現場で困らないようにするために、バーコードリーダーには誤読を減らす工夫がいくつも盛り込まれています。

たとえば、外から入ってくる余計な光をできるだけ無視するしくみや、読み取ったパターンをきれいな波形に整え直すしくみがあります。また、一度だけの読み取り結果を信じるのではなく、「何度か読み取って同じ結果になったときだけOKにする」といったチェックも行われています。

これらは、バーコードリーダーが誤読みを防ぐために備えている代表的な仕組みです。主なポイントをまとめると次のとおりです。

• 周囲の明るさに左右されにくい設計
• かすれや汚れを補って読み取る補正機能
• 複数回の読み取り結果を比較して精度を上げる仕組み
• 読み取り成功が分かる音・ランプのフィードバック

こうした工夫のおかげで、現場の担当者は「うまく読めないときはバーコードの状態や距離・角度を見直す」といった簡単なポイントさえ押さえておけば、特別な技術知識がなくても安心してバーコードリーダーを使うことができます。

まとめ

バーコードリーダーやバーコードスキャナは、光をバーコードに照射して反射光の強弱を読み取り、デコード処理によってデータ化する仕組みで動作しています。レーザー式、CCD式、CMOSイメージャ式といった読み取り方式の違いを理解し、業務内容に応じて最適な機種を選定することが重要です。

読み取りエラーの多くは、環境要因やバーコードの印刷品質、リーダーの設置角度や距離の不適切さが原因です。

バーコード読み取りの仕組みを正しく理解し、現場のニーズに合った機種選定と運用を行うことで、業務効率の大幅な向上が実現できます。

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