バーコード

バーコードとは、データを視覚的に機械で読み取り可能な記号形式で表現する方法です。当初、バーコードは平行線の幅、間隔、サイズを変化させることでデータを表現していました。これらのバーコードは、一般的に線形バーコードまたは一次元（1D）バーコードと呼ばれ、バーコードリーダーと呼ばれる光学スキャナーで読み取ることができます。その後、長方形、ドット、六角形などのパターンを使用した二次元（2D）バーコードが開発され、マトリックスコードまたは2Dバーコードと呼ばれています。これらはバーコードとしてよく使用されますが、線形バーコードのようにバーは使用しません。これらは専用の2D光学スキャナーで読み取ることができます。

マトリックスコードとリニアバーコードはどちらも、コンピュータに接続されたデジタルカメラで読み取ることができます。バーコードの写真を撮影した後、ソフトウェアを使用して画像を解析し、コードを解読します。スマートフォンなどのカメラ内蔵型モバイルデバイスも、専用のアプリケーションソフトウェアを使用することで、このタイプのバーコードリーダーとして機能します。

バーコードはノーマン・ジョセフ・ウッドランドとバーナード・シルバーによって発明され、1952年に米国で特許を取得しました。^{[ 1 ]}この発明はモールス符号^{[ 2 ]}を基にしており、細いバーと太いバーに拡張されました。しかし、この発明が商業的に成功するまでには20年以上かかりました。英国の雑誌「Modern Railways」 1962年12月号の387～389ページには、英国鉄道が時速100マイル（160km /h）で走行する鉄道車両を間違いなく正しく読み取ることができるバーコード読み取りシステムを既に完成させていたことが記録されています。産業分野でのある種のバーコードの初期の使用は、1960年代後半に米国鉄道協会によって後援されました。ゼネラル・テレフォン・アンド・エレクトロニクス（GTE）によって開発され、KarTrak ACI（Automatic Car Identification）と呼ばれたこの方式では、さまざまな組み合わせで色のストライプを鋼板に配置し、それを鉄道車両の側面に固定しました。車両1台につき2枚のプレートが使用され、両側に1枚ずつ取り付けられ、色のストライプの配置によって所有者、機器の種類、識別番号などの情報がエンコードされていた。^{[ 3 ]}プレートは、例えば仕分けヤードの入り口に設置された線路脇のスキャナによって、車両が通過する際に読み取られた。^{[ 4 ]}このシステムは長期使用後に信頼性が低いことが判明したため、約10年後にプロジェクトは中止された。^{[ 3 ]}  

バーコードは、スーパーマーケットのレジシステムの自動化に採用されてから商業的に成功を収め、その用途ではほぼ普遍的になりました。統一食料品製品コード協議会は、1973年にジョージ・ローラーが開発したバーコードのデザインを選択しました。ローラーの縦棒のバーコードは、ウッドランドとシルバーが開発した円形のバーコードよりも印刷が優れていました。^{[ 5 ]}バーコードの使用は、自動識別およびデータキャプチャ（AIDC）と総称される他の多くのタスクに広がっています。バーコードを使用した最初の成功したシステムは、1972年に英国のスーパーマーケットグループであるセインズベリーで、プレッシーが開発した棚に取り付けられたバーコードを使用しました。^{[ 6 ] [ 7 ]} 1974年6月、オハイオ州トロイのマーシュスーパーマーケットは、フォトグラフィックサイエンスコーポレーション製のスキャナを使用して、リグレーのチューインガムのパッケージのユニバーサルプロダクトコード（UPC）バーコードをスキャンしました。^{[ 8 ] [ 5 ]} 2Dバーコードの一種であるQRコードは、スマートフォンの普及に伴い、2000年代後半に人気が高まりました。^{[ 9 ]}

他のシステムもAIDC市場に参入してきたが、バーコードの簡便性、汎用性、低コストといった利点により、特に無線周波数識別（RFID）などの技術が登場する以前は、これらのシステムの役割は限定的だった。

1948年、米国ペンシルベニア州フィラデルフィアのドレクセル工科大学の大学院生だったバーナード・シルバーは、地元の食品チェーン「フードフェア」の社長が、レジで商品情報を自動的に読み取るシステムを研究するよう学部長の一人に依頼しているのを耳にした。^{[ 10 ]}シルバーはこの依頼について友人のノーマン・ジョセフ・ウッドランドに伝え、二人はさまざまなシステムの開発に取り組み始めた。最初の実用システムは紫外線インクを使用していたが、インクがすぐに色褪せてしまい、高価だった。^{[ 11 ]}

ウッドランドは、このシステムはさらなる開発で実用化できると確信し、ドレクセル大学を去り、フロリダにある父親のアパートに移り住み、システムの作業を続けた。次に彼が着想を得たのはモールス信号で、ビーチの砂から最初のバーコードを作成した。「点と線を下に伸ばして、細い線と太い線を作っただけです。」^{[ 11 ]}読み取るために、彼は映画の光学サウンドトラックの技術を応用し、500ワットの白熱電球を紙を通して反対側のRCA935光電子増倍管（映画プロジェクターのもの）に照射した。後に彼は、このシステムは線ではなく円形に印刷した方が、どの方向からでもスキャンできるので、よりうまく機能すると考えた。

1949年10月20日、ウッドランドとシルバーは「分類装置および方法」の特許出願を行い、その中で線状および同心円状の印刷パターン、ならびにコードを読み取るために必要な機械システムと電子システムを説明した。この特許は1952年10月7日に米国特許第2,612,994号として発行された。^{[ 1 ]} 1951年、ウッドランドはIBMに移籍し、IBMにこのシステムの開発に関心を持ってもらおうと継続的に働きかけた。IBMは最終的にこのアイデアに関する報告書を作成し、実現可能で興味深いものであると結論付けたが、結果として得られる情報を処理するには、かなり先の未来の機器が必要になるとも結論付けた。

IBMは特許の買収を申し出たが、その申し出は受け入れられなかった。フィルコは1962年に特許を購入し、その後しばらくしてRCAに売却した。^{[ 11 ]}

バーコードは世界中でさまざまな場面で広く使われています。店舗では、食料品店の生鮮食品以外のほとんどの商品にUPCバーコードがあらかじめ印刷されています。これにより、レジでの処理が速くなり、商品の追跡が容易になり、値札の付け替えを伴う万引きも減少しますが、万引き犯は自分でバーコードを印刷することもできます。^{[ 20 ]}書籍のISBNをエンコードしたバーコードも、書籍、雑誌、その他の印刷物に広くあらかじめ印刷されています。さらに、小売チェーンの会員カードは、顧客を識別するためにバーコードを使用しており、カスタマイズされたマーケティングや個々の消費者の購買パターンのより深い理解を可能にしています。販売時点で、買い物客は登録時に提供した住所または電子メールアドレスを通じて、製品の割引や特別なマーケティングオファーを受け取ることができます。

バーコードは、医療や病院の現場で広く使用されており、患者の識別（病歴、薬物アレルギーなどの患者データへのアクセス）から、投薬管理のためのバーコード付きSOAPノート^{[ 21 ]}の作成まで多岐にわたります。また、バッチスキャンアプリケーションで画像化された文書の分離とインデックス作成を容易にしたり、生物学における種の組織を追跡したり^{[ 22 ]} 、データ収集のためにコンベアラインで計量されているアイテムを識別するために、移動式チェック計量器と統合したりするためにも使用されています。

バーコードは、物品や人の追跡にも使用できます。レンタカー、航空機の荷物、核廃棄物、速達郵便物、小包の追跡に使用されています。バーコード付きチケット（顧客が自宅のプリンターで印刷したり、モバイルデバイスに保存したりできます）を使用すると、スポーツアリーナ、映画館、劇場、遊園地、交通機関に入場でき、レンタカー施設への車両の到着と出発を記録するためにも使用されます。バーコード付きチケットを有効なチケットのリストと照合することで、重複または不正なチケットをより簡単に識別できます。バーコードは、従業員が作業指示書をスキャンして作業時間を追跡できる、製造現場管理アプリケーションソフトウェアで広く使用されています。

一部のERP、MRP、その他の在庫管理ソフトウェアには、バーコード読み取り機能が組み込まれています。バーコードを使用することで、個々の品目を手作業で記録するよりも迅速に在庫を追跡できます。

バーコードは、非接触式の 1D および 2D位置センサーの一部でも使用されています。一連のバーコードは、絶対 1Dリニアエンコーダの一部で使用されています。バーコードは、リーダーが常に 1 つまたは 2 つのバーコードを視野内に捉えられるように十分に密に配置されています。一種の基準マーカーとして、リーダーの視野内におけるバーコードの相対位置により、場合によってはサブピクセル解像度で、増分的な精密な位置決めが可能になります。バーコードからデコードされたデータは、絶対的な大まかな位置を示します。デジタル ペーパーで使用される「アドレス カーペット」 、例えば Howell のバイナリ パターンやAnotoドット パターンは、完全なカーペットのごく一部しかリーダーの視野内にない場合でも、カーペット内の絶対的な X、Y 位置と回転を検出できるように設計された 2D バーコードです。^{[ 23 ] [ 24 ]}

マトリックスコードには、ウェブページへのハイパーリンクを埋め込むことができます。内蔵カメラを備えたモバイルデバイスを使用してパターンを読み取り、リンク先のウェブサイトを閲覧することで、買い物客が近隣の商品で最安値を見つけるのに役立ちます。2005 年以降、航空会社は搭乗券に IATA 標準の 2D バーコード (バーコード搭乗券 (BCBP) ) を使用しており、2008 年以降は携帯電話に送信される 2D バーコードにより電子搭乗券が可能になっています。^{[ 25 ]}バーコードの用途の中には、使用されなくなったものもあります。1970 年代と 1980 年代には、ソフトウェアのソースコードがバーコードにエンコードされて紙に印刷されることがありました ( Cauzin Softstripと Paperbyte ^{[ 26 ]}は、この用途向けに特別に設計されたバーコードシンボルです)。また、1991 年のBarcode Battlerコンピュータ ゲーム システムでは、戦闘統計を生成するために任意の標準バーコードが使用されました。アーティストたちは、ポストモダニズム運動の一環として、スコット・ブレイクの「バーコード・ジーザス」のように、芸術作品にバーコードを使用してきた。

最も初期の、そして現在でも最も安価なバーコードスキャナーは、固定された光源と、バーコード上を手動で移動させる単一の光センサーで構成されています。

コンピュータに接続されたバーコードスキャナは、さまざまなインターフェースを使用してデータを転送します。最も古いバーコードスキャナは、 RS-232を使用したシリアル接続で通信します。この場合、スキャナから受信したデータを解析するために、コンピュータ上で特別なソフトウェアを実行する必要があります。多くのバーコードスキャナはコンピュータに接続し、バーコードのデータがキーボードで入力されたかのようにコンピュータにデータを送信します。この場合、追加のソフトウェアは必要ありません。これらのスキャナは、多くの場合「キーボードウェッジ」の形状をしており、 PS/2またはATキーボードとコンピュータの間に挿入されていました。最新のコンピュータ接続型バーコードスキャナのほとんどはUSB経由で接続され、バーコードから受信したデータを入力するための追加のキーボードのように動作するヒューマンインターフェースデバイスとして認識されます。

スタンドアロン バーコード リーダー用のハードウェアは、Datalogic、Intermec、HHP (Hand Held Products)、Microscan Systems、Unitech、Metrologic、PSC、PANMOBIL、Zebra Technologies (以前はMotorola Solutions、さらにその前はSymbol Technologies ) などのメーカーによって幅広く製造されています。^{[ 27 ] [ 28 ]}

最新のスマートフォンのほとんどは、内蔵カメラを使用してバーコードをデコードできます。Google のモバイルAndroidオペレーティングシステムでは、独自のGoogle Lensアプリケーションを使用して QR コードをスキャンしたり、 Barcode Scannerなどのサードパーティ製アプリを使用して一次元バーコードと QR コードの両方を読み取ります。Google のPixelデバイスは、デフォルトのPixel Cameraアプリ内で QR コードをネイティブに読み取ることができます。Nokia のSymbianオペレーティングシステムにはバーコード スキャナーが搭載されており^{[ 29 ]} 、 mbarcode ^{[ 30 ]}はMaemoオペレーティングシステム用の QR コード リーダーです。Apple iOS 11では、ネイティブのカメラ アプリで QR コードをデコードでき、QR コードの内容に応じて URL にリンクしたり、ワイヤレス ネットワークに参加したり、その他の操作を実行したりできます^{[ 31 ]} 。他のシンボル体系や以前の iOS バージョン用のスキャン機能を備えた有料および無料のアプリも利用可能です [ 32 ]。BlackBerryデバイス^では、 App World アプリケーションでバーコードをネイティブにスキャンし、認識された Web URL をデバイスの Web ブラウザーに読み込むことができます。Windows Phone 7.5は、 Bing検索アプリを通じてバーコードをスキャンできます。しかし、これらのデバイスはバーコードの読み取り専用に設計されているわけではありません。そのため、専用のバーコードスキャナーや携帯型データ端末ほど高速かつ正確にデコードすることはできません。

バーコードの製造者と使用者には、バーコードの検証と妥当性確認を含む品質管理システムがあることが一般的です。 ^{[ 33 ]}バーコード検証では、業界標準と仕様と比較してバーコードの品質を調べます。^{[ 34 ]}バーコード検証機は、主にバーコードを印刷して使用する企業で使用されます。サプライチェーンのどの取引パートナーでもバーコードの品質をテストできます。サプライチェーンのどのリーダーでも、低いエラー率でバーコードを正しく解釈できるように、バーコードを検証することが重要です。小売業者は、受け取った準拠していないバーコードに対して大きなペナルティを課します。これらのチャージバックにより、バーコード製造業者の収益が2%から10%減少する可能性があります。^{[ 35 ]}

バーコード検証器はリーダーと同様の動作をしますが、単にバーコードをデコードするのではなく、検証器は一連のテストを実行します。これには、さまざまなコントラストパラメータの測定、要素の適切な間隔、エラーが発生した場合も含めたデコード能力などが含まれます。^{[ 36 ]} 2Dバーコードでは、理想的なグリッドに対する均一性も測定されます。^{[ 37 ]}

読み取り装置と比較した場合、測定は再現性と一貫性が求められます。そのためには、距離、照射角度、センサー角度、検証用開口部などの条件を一定に保つ必要があります。検証結果に基づいて製造工程を調整することで、より高品質なバーコードを印刷することが可能になります。

バーコードの検証には、日光、摩耗、衝撃、湿気に対する信頼性について使用後の評価が含まれる場合がある。^{[ 38 ]}

建築では、ドイツの建築家ゲルカン、マルク、パートナーズによる臨港新都市の建物にバーコードのデザインが取り入れられており^{[ 57 ]、}ロシアのサンクトペテルブルクのネフスキー地区にあるナロドナヤ通り（「人民通り」）のシュトリフ・コド（ロシア語でバーコード）というショッピングモールにもバーコードのデザインが取り入れられている^{[ 58 ]}。メディアでは、2011年にカナダ国立映画庁とARTEフランスが、 iPhoneのカメラで製品のバーコードをスキャンすることで日常品の映像を見ることができるウェブドキュメンタリー「Barcode.tv」を公開した^{[ 59 ] [ 60 ] [ 61 ]}。プロレスでは、WWEのユニットD-ジェネレーションXが入場ビデオやTシャツにバーコードを取り入れている^{[ 62 ]} 。ビデオゲームでは、ヒットマンシリーズの主人公が後頭部にバーコードのタトゥーを入れている。ウォッチドッグスのサイドミッションでもQRコードをスキャンできます。2018年のビデオゲーム「ジャッジメント」では、主人公の八神貴之が携帯電話のカメラで撮影できるQRコードが登場します。これらは主に八神のドローンのパーツをアンロックするためのものです。^{[ 63 ]}インタラクティブ教科書は、Harcourt College Publishersがインタラクティブ教科書で教育技術を拡大するために最初に発行しました。

一部の企業は、消費者向け製品のバーコードに独自のデザインを組み込んでいるが、その際、バーコードの読み取りやすさを損なうことはない。

テレビ司会者のフィル・ドナヒューはバーコードを「消費者に対する企業の陰謀」と表現した。^{[ 64 ]}古儀式派（ロシア正教会の分派）や一部のキリスト教原理主義者は、バーコードは獣の数字の現れだと信じている。^{[ 65 ] [ 66 ]}