JP2003295103A - 符号読み取り装置及びその駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易な構成および制御によってパターン符号
の読み取り光源の光量を適正に制御し、パターン符号を
安定的に読み取る。 【解決手段】 光源２０の発光量を低くした初期状態で
読み取りを開始する。そして、この初期状態でパターン
符号が読み取ない場合には、ＬＤ駆動装置３６で光源２
０の駆動電流を増加していく。この電流の増加に伴い、
光源２０の光量は増加し、パターン符号からの反射光も
増大し、パターン符号の復号が可能になった時点で、一
定の符号確認期間後に、パターン符号の再確認を行った
上で光源２０の駆動電流を遮断し、装置全体を停止す
る。また、上限まで駆動電流を増加してもパターン符号
の読み取りができなかった場合は、ＬＤ駆動装置３６は
光源２０の駆動電流を遮断し、装置全体の動作を停止さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、１次元バーコード
や２次元パターンコード等の各種パターン符号を光学的
に読み取る符号読み取り装置及びその駆動方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種の符号読み取り装置で
は、たとえばラベルや商品パッケージ等の表面に印刷さ
れた１次元方向に規則性を有するバーコードや２次元方
向に規則性を有するパターンコードを光学的に読み取
り、その規則性に応じたコード情報を出力するものであ
り、符号読み取り装置から照射した光の反射光を各種撮
像素子によって撮像し、その撮像画像を解析処理するこ
とにより、１次元バーコードや２次元パターンコードの
規則性を判定して該当するコード情報に変換している。
なお、本説明において、１次元バーコードや２次元パタ
ーンコード等を総称して広くパターン符号というものと
する。

【０００３】ところで、このような符号読み取り装置の
光源には、その利便性から半導体レーザが多く用いられ
ている。しかし、一般に半導体レーザは、発光量が温度
に対して大きな負の係数を有している。そのため、一定
の電流で半導体レーザを駆動した場合には、その発熱に
よって、時間とともに発光量が減衰していってしまう。
そこで、従来の符号読み取り装置では、この対策とし
て、発光量を検出するフォトダイオードなどの検出器を
使用し、発光量が減少した分だけ半導体レーザの駆動電
流を増加するようなフィードバックによる光量制御回路
を用いることにより、常に一定の光量になるように制御
している。

【０００４】さらに、このような光量制御回路によって
半導体レーザの発光量の変化は大幅に改善されるが、た
とえばハンディタイプのバーコードリーダのように、読
み取る対象物との距離が変化し、その反射光が一定にな
らないような符号読み取り装置の場合には、光源の明る
さを一定にしても、反射光量は大幅に変化してしまうこ
とになる。そこで、たとえば特開平６−２０８６４４号
公報などに開示されるように、電気的に検出信号の振幅
を一定にするための自動利得制御（ＡＧＣ）回路を設け
て対応することが提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来の符号読み取り装置において、光量制御回路
やＡＧＣ回路は、互いに独立して動作しており、独立し
て作成しなければならないため、部品点数の増加やコス
トアップ等を招くという問題がある。さらに、従来の符
号読み取り装置では、読み取る対象物からの反射光が弱
いときを基準として光源の光量を明るくしており、悪い
条件下でも最大限の読み取り能力を発揮できるように予
め設定されている。しかし、このように常に光量を大き
して用いることは、光源にレーザダイオードやＬＥＤな
どの半導体素子を用いた場合に、寿命の低下を招くとい
う問題がある。また、この場合、上述したＡＧＣ回路の
調整範囲も非常に広くなってしまい、ＡＧＣ回路の動作
能力が低下してしまう。上述した特開平６−２０８６４
４号公報においては、このような能力低下を補う方法と
して、２段階のフィードバック経路を設けることによ
り、ＡＧＣ回路の高速化を図っているが、このような対
策のために回路の複雑化やコストアップ等を招くことは
否めない。

【０００６】そこで本発明の目的は、簡易な構成および
制御によってパターン符号の読み取り光源の光量を適正
に制御し、パターン符号を安定的に読み取ることがで
き、装置の小型化やコストダウン等を達成できる符号読
み取り装置及びその駆動方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、対象物に設けられたパターン符号を光学的に
読み取り、パターン符号を元の符号に復号する符号読み
取り装置において、前記対象物に光線束を照射する光源
と、前記対象物からの反射光を検出して電気信号に変換
する検出手段と、前記検出手段が出力する電気信号のゲ
インを調整する自動利得制御手段と、前記自動利得制御
手段が出力する電気信号に基づいて前記パターン符号を
元の符号に復号する復号手段と、前記復号手段によって
適正な復号が行えたか否かを判定する判定手段と、前記
判定手段による判定結果に基づいて前記光源の光量を増
加させる光量制御手段とを有し、前記光量制御手段は、
初期状態では前記光源の光量を低位に維持し、前記判定
手段によって適正な復号が行えなかったと判定される度
に前記光源の光量を増加することを特徴とする。

【０００８】また本発明は、対象物に設けられたパター
ン符号を光学的に読み取り、パターン符号を元の符号に
復号する符号読み取り装置の駆動方法において、前記対
象物に光源から光線束を照射し、その反射光を検出手段
によって検出して電気信号に変換し、前記電気信号のゲ
インを調整した後、復号処理を行うことにより、前記パ
ターン符号を元の符号に復号する場合に、前記復号処理
によって適正な復号が行えたか否かを判定し、この判定
結果に基づいて前記光源の光量を増加させる光量制御ス
テップを有し、前記光量制御ステップは、初期状態では
前記光源の光量を低位に維持し、前記判定で適正な復号
が行えなかったと判定される度に前記光源の光量を増加
することを特徴とする。

【０００９】本発明の符号読み取り装置では、光量制御
手段によって初期状態では光源の光量を低位に維持し、
復号処理の判定手段によって適正な復号が行えなかった
と判定される度に光源の光量を増加させるようにしたこ
とから、通常の読み取り動作では、光源の光量を低位に
維持した状態で読み取り動作を行い、適正な復号が行え
ないときにだけ、光量を上げて再度読み取り動作を行
う。したがって、適正に復号でないときに光量を増加さ
せるという極めて簡易な構成および制御動作によってパ
ターン符号の読み取り光源の光量を適正に制御でき、パ
ターン符号を安定的に読み取ることができる。また、通
常の読み取り動作では、光源の光量を低位に維持した状
態で読み取り動作を行うことができるので、光源の消耗
を抑制でき、寿命を延長することが可能となる。

【００１０】また本発明の符号読み取り装置の駆動方法
では、光量制御ステップによって初期状態では光源の光
量を低位に維持し、復号処理で適正な復号が行えなかっ
たと判定される度に光源の光量を増加させるようにした
ことから、通常の読み取り動作では、光源の光量を低位
に維持した状態で読み取り動作を行い、適正な復号が行
えないときにだけ、光量を上げて再度読み取り動作を行
う。したがって、適正に復号でないときに光量を増加さ
せるという極めて簡易な構成および制御動作によってパ
ターン符号の読み取り光源の光量を適正に制御でき、パ
ターン符号を安定的に読み取ることができる。また、通
常の読み取り動作では、光源の光量を低位に維持した状
態で読み取り動作を行うことができるので、光源の消耗
を抑制でき、寿命を延長することが可能となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明による符号読み取り
装置及びその駆動方法の実施の形態例について説明す
る。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明の好適
な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付され
ているが、本発明の範囲は、以下の説明において、特に
本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に
限定されないものとする。

【００１２】図１は本発明の実施の形態による符号読み
取り装置の光学素子の構成を示す概略説明図であり、図
２は図１に示す符号読み取り装置の回路構成を示すブロ
ック図である。図１に示すように、本例の符号読み取り
装置は、たとえばラベル等の対象物１０に印刷されたバ
ーコード１１等を読み取るバーコードリーダとして構成
されており、レーザダイオード（ＬＤ）などの光源２０
と、この光源２０からの発散される光線束を平行な光線
束に変換するレンズ２１と、このレンズ２１によって平
行に変換された光線束を対象物１０に向けて走査する反
射板２２と、対象物１０からの反射光を集光するレンズ
２３と、このレンズ２３を通過した光線速を捉えて電気
信号に変換するフォトダイオード（ＰＤ）等の信号再生
（復号）用の検出器２４とを有する。

【００１３】また、図２に示すように、本例の符号読み
取り装置は、全体のタイミングを制御するタイミング制
御装置３１と、このタイミング制御装置３１からのタイ
ミングで反射板２２を駆動する反射板駆動装置３２と、
増幅率を自動的に制御しながら検出器２４からの検出信
号を増幅し、検出信号の振幅を一定の大きさに制御する
ＡＧＣ回路３３と、このＡＧＣ回路３３からの信号を元
の符号に復号する符号復号装置３４と、この符号復号装
置３４からの符号判定信号とタイミング制御装置３１か
らの初期状態維持信号から光量増加信号を作成する判定
装置３５と、光源（ＬＤ）２０の駆動を行うＬＤ駆動装
置３６とを有している。

【００１４】ここで、タイミング制御装置３１によって
供給されるタイミング信号のうち反射板駆動装置３２に
は、パターン符号を走査するための一定間隔の信号が供
給され、反射板駆動装置３２では、タイミング制御装置
３１からの一定間隔のタイミング信号によって反射板２
２を駆動するための信号を作成し、光線束がパターン符
号上を一定速度で走査するように駆動を行う。光線束が
パターン符号上を走査することで、検出器２４には光源
２０からの光線束の反射光が入射する。この光信号は検
出器２４によって電気信号に変換されＡＧＣ回路３３に
入力される。このパターン符号からの反射光は、対象物
の材質、パターン符号の印刷状態、光線束のパターン符
号に入射する角度などによって大きく変化する。そのよ
うな振幅の大きく異なる信号をＡＧＣ回路３３によって
可能な限り一定の振幅に制御する。

【００１５】ここで従来は、光源の光量は最も反射光の
少ない状態に合わせて、信頼性上や安全上問題のない範
囲で大きな一定の光量に設定されていたため、ＡＧＣ回
路は反射光の光量変化を全て吸収できるような増幅率の
可変範囲が必要になる。しかし、本例の符号読み取り装
置では、光源２０の光量は基本的には従来の数分の１程
度に設定を行っておく。これにより、ＡＧＣ回路３３で
は反射光が非常に強い場合を想定する必要をなくし、予
めある程度の増幅率を持たせておき、増幅率の低い方の
調整範囲も狭くしておくことで、ＡＧＣ回路３３の調整
に要する時間を削減することができる。

【００１６】しかし、光源２０の光量を小さくしておく
だけでは、パターン符号を読める範囲が単純に狭くなっ
てしまう。そこで、タイミング制御装置３１により、こ
の初期状態を維持しておく一定時間を決めておき、初期
状態を維持するべき時間の間は初期状態維持信号を出力
し、この一定時間後に初期状態維持信号を解除する。こ
の間、符号復号装置３４で正常に符号が復号できている
か否かを判定し、その符号判定信号を符号復号装置３４
から出力し、これを判定装置３５で符号判定を監視す
る。符号判定信号は、符号が適正に復号できた場合に
は、その旨を示すＯＫ信号となり、適正に復号できない
場合には、その旨を示すＮＧ信号となる。そして、タイ
ミング制御装置３１からの初期状態維持信号が出力中に
符号の復号ができ、符号判定信号がＯＫとなれば、判定
装置３５はそのまま光源２０の光量を保持すべく、光量
増加信号を出力しない。

【００１７】また、初期状態維持信号が解除されても、
符号判定信号がＯＫにならないときは、判定装置３５は
光量増加信号をＬＤ駆動装置３６に出力する。ＬＤ駆動
装置３６は、初期状態では予め決められた低位の光量に
なるように光源２０を駆動するが、判定装置３５からの
光量増加信号が入力されると、光源２０の光量を段階
的、あるいは連続的に増加させていく。この光量の増加
は、符号判定信号がＯＫになるか、予め規定された光量
の上限値に達するかのいずれかの条件に達するまで続け
られる。光源２０の光量を増加した結果、符号判定信号
がＯＫになった場合、判定装置３５は光量増加信号を停
止し、ＬＤ駆動装置３６はその時点の光量を保持する。

【００１８】この光量の増加は、符号判定信号がＯＫに
なるか、予め規定された光量の上限値に達するかのいず
れかの条件に達するまで続けられる。光源２０の光量を
増加した結果、符号判定信号がＯＫになった場合、判定
装置３５は光量増加信号を停止し、ＬＤ駆動装置３６は
その時点の光量を保持する。なお、光源２０の光量増加
には、ＮＧの符号判定信号が生じる度に、段階的に光量
を切り替える段階的な光量増加と、ＮＧの符号判定信号
が生じる度に、予め定められた範囲で光量を徐々に増加
させる連続的な光量増加とが可能であるが、いずれを採
用してもよい。

【００１９】図３は図１に示す符号読み取り装置の制御
タイミングを示すタイミングチャートであり、基本的に
は上述した動作を時間軸上にまとめたものである。な
お、本図には、３種類の場合を記述しており、以下、こ
れらを順番に説明する。まず、第１の場合は、図３の
（Ａ）に示す動作であり、光源２０の発光量が初期状態
のうちにパターン符号が読み取れ（Ａ１）、符号復号装
置３４からＯＫの符号判定信号が出力される場合である
（Ａ２、Ａ３）。パターン符号が正しく読み取れた場合
は、図示しない回路によって光源駆動２０の電流を一定
時間保持し、さらに数回光線束の走査を行いながら確認
を行う。そして、確認後も最初と同じパターン符号が読
み取れていれば、完全に読み取れたと判断し、光源２０
の駆動電流を遮断し、装置全体の動作を停止する。

【００２０】第２の場合は、図３の（Ｂ）に示す動作で
あり、光源２０の光量が初期状態の時間内では正常にパ
ターン符号を読み取れなかった場合である。この場合に
は、符号判定信号がＮＧである状態で初期状態維持信号
が解除状態になったことを判定装置３５が検出し、光量
増加信号をＬＤ駆動装置３６に出力する。この光量増加
信号を受けて、ＬＤ駆動装置３６は光源２０の駆動電流
を図示のように増加していく（Ｂ１）。この電流の増加
に伴い、光源２０の光量は増加し、パターン符号からの
反射光も増大する。この反射光の増大により、符号復号
装置３４でパターン符号の復号が可能になった時点で
（Ｂ２）、符号復号装置３４からはＯＫの符号判定信号
が出力される（Ｂ３）。判定装置３５は、このＯＫの符
号判定信号を受けて、ＬＤ駆動装置３６に出力していた
光量増加信号を停止する。ＬＤ駆動装置３６は、光量増
加信号が停止されると同時に、光源２０の駆動電流を一
定に保ち、その後は第１の場合と同様に、一定の符号確
認期間後に、パターン符号の再確認を行った上で光源２
０の駆動電流を遮断し、装置全体を停止する。

【００２１】第３の場合は、図３の（Ｃ）に示す動作で
あり、光源２０の駆動電流の上限まで駆動電流を増加し
てもパターン符号の読み取りができなかった場合であ
る。この場合は、符号判定信号がＮＧである状態で初期
状態維持信号が解除状態になったことを判定装置３５が
検出し、光量増加信号をＬＤ駆動装置３６に出力し、Ｌ
Ｄ駆動装置３６は光源２０の駆動電流を図示のように増
加していく。この電流の増加に伴い、光源２０の光量は
増加し、パターン符号からの反射光も増大するが、光源
２０の駆動電流の上限に達しても、符号復号装置３４か
らはＯＫの符号判定条件が出ない（なお、Ｃ１、Ｃ２、
Ｃ３は、符号確認期間以内に符号が確認された状態を示
している）。このため、ＬＤ駆動装置３６は光源２０の
駆動電流を遮断し、装置全体の動作を停止させる。

【００２２】以上のような本実施の形態では、次のよう
な効果を得ることが可能である。 （１）従来技術で説明した光量を一定値に保つためのフ
ィードバック光量制御を行わないため、そのための光量
測定に用いる検出器および周辺の回路が不要になり、構
成の簡素化やコスト低下を図ることができる。 （２）光源の発光量が最小限に抑えられるので、その寿
命を延長することが可能となる。 （３）ＡＧＣ回路で必要とされる可変範囲が減少するの
で、回路を簡素化でき、応答性能を向上できる。 なお、以上の例は、１次元のバーコードリーダを対象と
した符号読み取り装置を例に説明したが、本発明は２次
元パターンコードの符号読み取り装置等にも同様に適用
し得るものであり、具体的な素子の構成や配置について
は上述した例に限定されないものとする。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明の符号読み取
り装置によれば、光量制御手段によって初期状態では光
源の光量を低位に維持し、復号処理で適正な復号が行え
なかったと判定される度に光源の光量を増加させるよう
にしたことから、通常の読み取り動作では、光源の光量
を低位に維持した状態で読み取り動作を行い、適正な復
号が行えないときにだけ、光量を上げて読み取り動作を
行うことにより、簡易な構成および制御動作によってパ
ターン符号の読み取り光源の光量を適正に制御できると
ともに、光源の寿命を延長することができ、パターン符
号を安定的な読み取りと装置の小型化やコストダウン等
を達成できる効果がある。

【００２４】また本発明の符号読み取り装置の駆動方法
によれば、光量制御ステップによって初期状態では光源
の光量を低位に維持し、復号処理で適正な復号が行えな
かったと判定される度に光源の光量を増加させるように
したことから、通常の読み取り動作では、光源の光量を
低位に維持した状態で読み取り動作を行い、適正な復号
が行えないときにだけ、光量を上げて読み取り動作を行
うことにより、簡易な構成および制御動作によってパタ
ーン符号の読み取り光源の光量を適正に制御できるとと
もに、光源の寿命を延長することができ、パターン符号
を安定的な読み取りと装置の小型化やコストダウン等を
達成できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態による符号読み取り装置の
光学素子の構成を示す概略説明図である。

【図２】図１に示す符号読み取り装置の回路構成を示す
ブロック図である。

【図３】図１に示す符号読み取り装置の制御タイミング
を示すタイミングチャートである。

【符号の説明】

１０……対象物、１１……バーコード、２０……光源、
２１、２３……レンズ、２２……反射板、２４……検出
器、３１……タイミング制御装置、３２……反射板駆動
装置、３３……ＡＧＣ回路、３４……符号復号装置、３
５……判定装置、３６……ＬＤ駆動装置。

フロントページの続き (72)発明者 伊沢 久隆 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 太田 眞之 宮城県白石市白鳥３丁目53番２号 ソニー 白石セミコンダクタ株式会社内 (72)発明者 加藤 英治 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 二木 誠 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 小室 悟 宮城県白石市白鳥３丁目53番２号 ソニー 白石セミコンダクタ株式会社内 (72)発明者 宮原 宏之 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 2H045 AB01 BA18 DA31 5B072 AA00 CC21 CC24 DD01 DD02 EE01 FF39 LL01 LL07 LL12 LL15 LL20 5F089 BA05 BB03 CA17 FA03 FA06 GA01 GA10

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対象物に設けられたパターン符号を光学
   的に読み取り、パターン符号を元の符号に復号する符号
   読み取り装置において、 前記対象物に光線束を照射する光源と、 前記対象物からの反射光を検出して電気信号に変換する
   検出手段と、 前記検出手段が出力する電気信号のゲインを調整する自
   動利得制御手段と、 前記自動利得制御手段が出力する電気信号に基づいて前
   記パターン符号を元の符号に復号する復号手段と、 前記復号手段によって適正な復号が行えたか否かを判定
   する判定手段と、 前記判定手段による判定結果に基づいて前記光源の光量
   を増加させる光量制御手段とを有し、 前記光量制御手段は、初期状態では前記光源の光量を低
   位に維持し、前記判定手段によって適正な復号が行えな
   かったと判定される度に前記光源の光量を増加する、 ことを特徴とする符号読み取り装置。
2. 【請求項２】 前記光源から出射された光線束を走査す
   る走査手段を有することを特徴とする請求項１記載の符
   号読み取り装置。
3. 【請求項３】 前記判定手段は、予め設定された時間内
   に適正な復号が行えたか否かを判定し、判定結果を出力
   することを特徴とする請求項１記載の符号読み取り装
   置。
4. 【請求項４】 前記光量制御手段は、前記判定手段によ
   って適正な復号が行われたと判定されるまで前記光源の
   光量増加を繰り返すことを特徴とする請求項１記載の符
   号読み取り装置。
5. 【請求項５】 前記光量制御手段によって前記光源の光
   量を予め規定された最大値まで増加させた状態でも、前
   記判定手段で適正な復号が行われたと判定できない場合
   には、読み取り動作を停止することを特徴とする請求項
   １記載の符号読み取り装置。
6. 【請求項６】 前記光源の光量増加は、判定毎に段階的
   に光量を切り替えるものであることを特徴とする請求項
   １記載の符号読み取り装置。
7. 【請求項７】 前記光源の光量増加は、判定毎に予め定
   められた範囲で光量を連続的に増加させるものであるこ
   とを特徴とする請求項１記載の符号読み取り装置。
8. 【請求項８】 対象物に設けられたパターン符号を光学
   的に読み取り、パターン符号を元の符号に復号する符号
   読み取り装置の駆動方法において、 前記対象物に光源から光線束を照射し、その反射光を検
   出手段によって検出して電気信号に変換し、前記電気信
   号のゲインを調整した後、復号処理を行うことにより、
   前記パターン符号を元の符号に復号する場合に、 前記復号処理によって適正な復号が行えたか否かを判定
   し、この判定結果に基づいて前記光源の光量を増加させ
   る光量制御ステップを有し、 前記光量制御ステップでは、初期状態では前記光源の光
   量を低位に維持し、前記判定で適正な復号が行えなかっ
   たと判定される度に前記光源の光量を増加する、 ことを特徴とする符号読み取り装置の駆動方法。
9. 【請求項９】 予め設定された時間内に適正な復号が行
   えたか否かを判定することを特徴とする請求項８記載の
   符号読み取り装置の駆動方法。
10. 【請求項１０】 前記光量制御ステップでは、前記判定
    で適正な復号が行われたと判定されるまで前記光源の光
    量増加を繰り返すことを特徴とする請求項８記載の符号
    読み取り装置の駆動方法。
11. 【請求項１１】 前記光量制御ステップによって前記光
    源の光量を予め規定された最大値まで増加させた状態で
    も、前記判定段で適正な復号が行われたと判定できない
    場合には、読み取り動作を停止することを特徴とする請
    求項８記載の符号読み取り装置の駆動方法。
12. 【請求項１２】 前記光源の光量増加は、判定毎に段階
    的に光量を切り替えることによって行うことを特徴とす
    る請求項８記載の符号読み取り装置の駆動方法。
13. 【請求項１３】 前記光源の光量増加は、判定毎に予め
    定められた範囲で光量を連続的に増加させることによっ
    て行うことを特徴とする請求項８記載の符号読み取り装
    置の駆動方法。