JP2009508222A - 電気光学読取り機における使用のためのデュアルチップアークテクチャを有するスキャンエンジン - Google Patents

Abstract

マイクロプロセッサ（４０）および特定用途向け集積回路（２０）は、印刷回路基板（６１）上に搭載された２つのチップとして組み入れられ、そしてこの印刷回路基板は、電気光学読取り機（１０）において使用するためのスキャンエンジンに搭載される。このデュアルチップアーキテクチャは、容易に構成可能であり、読取り機の動作を制御する。本発明は、インディシアの電気光学的な読取りを制御するためのデュアルチップアーキテクチャを提供し、このアーキテクチャは、第１のチップを構成している特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）と、第１のチップに動作可能なように接続されている第２のチップを構成しているマイクロプロセッサと、単一の印刷回路基板と、を備えている。

Description

本出願は、本出願と同一出願人の米国仮特許出願第６０／７１６，３０３号（２００５年９月１２日出願）の利益を主張する。

本発明は、概して、電気光学読取り機に関し、より具体的には、そのような読取り機における使用のためのデュアルチップアーキテクチャを有するコンパクトなスキャンエンジンに関する。このデュアルチップアーキテクチャは、読取り機の動作を制御するために容易に構成可能かつ動作可能である。

現在までに、様々な電気光学読取り機が、物品のラベル上または表面上に現れるバーコードシンボルのようなインディシアを読み取るために開発されてきた。バーコードシンボルそのものは、様々な幅の一連のバーから構成されたグラフィックインディシアの符号化されたパターンであり、これら一連のバーは、互いに対して間隔が空けられており、様々な幅のスペースの境界を定めている。これらのバーおよびスペースは、異なる光反射特性を有している。読取り機は、グラフィックインディシアによって表現される空間パターンを時間によって変動する電気信号へと電気光学的に変換することによって機能し、そしてこれらの変換された電気信号は、物品に関連するインディシアにおいて符号化された情報または文字を表現するデータ、またはそれらのなんらかの特性を表現するデータに復号化され得る。

そのようなデータは、典型的には、デジタル形式で表現され、販売時点情報管理システム処理、在庫管理、流通、輸送、および物流等における用途のために、データ処理システムに対する入力として利用される。この一般的なタイプの読取り機は、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７、特許文献８、特許文献９、特許文献１０、特許文献１１において開示されており、これらの出願の全ては、本出願と同じ譲受人に譲渡されており、これら出願の各々は、参照により本明細書に援用される。

典型的な読取り機は、特に、ユーザによって支持されるハンドヘルド、ポータブルのレーザスキャニングデバイスを含んでいる。ユーザは、デバイス（より具体的には、光ビーム）を読み取られるべき標的のシンボルに照準合わせする。読取り機における光源は、典型的には、レーザ駆動回路によって活性化される半導体レーザである。光源としての半導体デバイスの使用は、それらの小さなサイズ、低コスト、および低電圧要件が理由で、特に望ましい。典型的に、レーザビームは、光学的アセンブリによって光学的に改変され、標的距離において、特定のサイズのビームスポットを形成する。しばしば、標的距離においてスキャニング方向で測定されるビームスポットの断面は、異なる光反射率の領域（すなわち、シンボルのバーおよびスペース）の間のスキャニング方向での最小幅とほぼ等しいことが好適である。

公知の読取り機において、レーザ光ビームは、レンズまたはその他の光学的コンポーネントによって、光路に沿って、表面上のバーコードシンボルを含む標的に向けて配向される。移動ビーム読取り機は、モータ駆動回路によって駆動されるスキャン要素またはスキャニングコンポーネント（例えば、光源そのもの、または光ビームの経路に配置されたミラー）の移動を用いて、シンボルにわたって１本のラインまたは一連のラインで光ビームを反復的にスキャニングすることによって、動作する。スキャニングコンポーネントは、シンボルにわたってビームスポットを掃引し、シンボルのパターンにわたってスキャンラインをトレースすること、または読取り機の視野をスキャンすること、またはそれらの両方を行い得る。

読取り機はまた、シンボルから反射または散乱された光を検出するセンサまたは光検出器をも含んでいる。光検出器またはセンサは、シンボルから反射または散乱された光の一部分がキャプチャされ、検出され、電気信号に変換されることを保証する視野を有することができるように、読取り機において光路に配置され得る。

逆反射光収集において、例えば、特許文献１２または特許文献１３（両出願は、参照により本明細書に援用される）に記載されている往復振動ミラーのような、単一の光学的コンポーネントは、標的表面にわたってビームをスキャンし、収集された光を検出器に配向する。非逆反射光収集において、反射されたレーザ光は、スキャニングのために用いられる光学的コンポーネントと同じものによっては収集されない。その代わりに検出器は、スキャニングビームとは関係なく、典型的には、反射されたレーザ光が検出器の視野にわたってトレースすることができるように、大きな視野を有するように構成される。

電子受信器回路は、電気信号を受信し、デジタイザは、この信号を、スキャニングされているシンボルによって表現されるデータのデジタル表現へと処理する。例えば、光検出器によって生成されたアナログ電気信号は、デジタイザによって、バーおよびスペースの物理的な幅に対応する幅を有する、パルス幅変調されたデジタル信号に変換され得る。代替的に、アナログ電気信号は、ソフトウェア復元器によって直接的に処理され得る。例えば、特許文献１４を参照されたい。

復号化処理は、通常、以下のように機能する。センサまたは光検出器からのアナログ信号は、増幅され、フィルタされ、自動利得制御回路を含んでいる受信器回路によって処理される。パルス幅変調されたデジタル化された信号は、マイクロプロセッサにおいて信号を復号化しようと試みているソフトウェアアルゴリズムに適用される。スキャンにおいて開始および停止の文字およびそれらの間の文字が、正しく完全に復号化されると、復号化処理は終了し、正しい読み取りの指標（例えば、緑色の光および／または可聴ビープ音）がユーザに提供される。あるいは、マイクロプロセッサにおいてソフトウェアとして実装されている復号器は、次のスキャンを受信し、特定のシンボル規則にしたがって、シンボルにおける符号化されたデータのバイナリ表現、およびシンボルによって表現される英数字への別の復号化を実行する。

バイナリデータは、インターデースケーブルまたは無線通信リンクによって、ホストコンピュータに通信される。インターフェースケーブルは、特許文献１５または特許文献１６（これら出願の内容は、参照により本明細書中に援用される）に記載されているような「スマートケーブル」であり得る。

バーコードシンボルは、バーまたは典型的には長方形の形状の様々な可能な幅を有する要素から形成されている。要素の特定の配置は、使用されるコードまたは「シンボル規則」によって特定される一連の規則または定義にしたがって表現される文字を定義する。バーおよびスペースの相対的なサイズは、実際のサイズとして用いられているバーおよびスペースの符号化のタイプによって決定される。単位長さ当たりの文字の数（バーコードシンボルによって表現される）は、シンボルの密度と称される。所望の文字列を符号化するために、要素の配置の集まりが互いに連鎖され、完全なバーコードシンボルを形成し、メッセージの各文字は、それ自身の対応する要素のグループによって表現される。一部のシンボル規則において、一意的な「開始」および「停止」の文字は、バーコードがいつ開始および終了するかを示すために用いられる。ＵＰＣ／ＥＡＮ、Ｃｏｄｅ ３９、Ｃｏｄｅ １２８、Ｃｏｄｅａｂａｒ、およびＩｎｔｅｒｌｅａｖｅｄ ２ ｏｆ ５を含む、多くの様々なバーコードシンボル規則が広く用いられている。

所定の大きさの表面領域に表現または格納され得るデータの量を増大させるために、いくつかのよりコンパクトなバーコードシンボル規則が開発されている。これらのコード規格のうちの１つであるＣｏｄｅ ４９は、１次元バーコードシンボルの垂直方向の高さを低くし、そしてそのような１次元シンボルの異なる列を堆積させることによって、情報が垂直方向および水平方向の両方で符号化されるようにすることによって、「２次元」シンボルを実現している。すなわち、Ｃｏｄｅ ４９においては、「１次元」のシンボルにおけるような唯１つの列に代わって、いくつかの列のバーおよびスペースのパターンが存在する。Ｃｏｄｅ４９の構造は、特許文献１７に記載されている。「ＰＤＦ４１７」として公知な別の２次元のシンボル規則は、特許文献１８に記載されている。

安全性の理由により、電気光学読取り機から放出され得るレーザ出力ビームの最大レベルに関する規制が存在しており、この最大レベルは、読取り機が、スキャン要素を振動させる駆動部の故障の検出に基づいてレーザをオフにするように動作可能であるかどうかに依存する。例えば、ＣｌａｓｓＩＩレーザ安全デバイスは、レーザをオフにする故障が存在しない場合には、１ｍｗの最大レーザ出力パワーに制限される。レーザをオフにする故障が存在する場合には、デバイスは、放出される静止レーザビームにおいてより高いパワーを出力することが許される。より高いレーザビーム出力パワーは、作動範囲を増大させ、周辺光の電磁波耐性を増大させ、スキャンラインの見え方を良くするために、そして一般的に読取り機全体の性能を良くするために、望ましい。

従来技術において、駆動部の故障を検出するためにハードウェア安全回路を用いることは公知である。駆動部は、モータおよびフィードバック巻き線を含んでおり、これは、ある電圧または振幅を有するフィードバック信号を生成する。ハードウェア安全回路は、フィードバック信号の振幅をモニタし、振幅が所定の閾値を下回った場合に、レーザをオフにすることにより、駆動部が故障しているということを示す。

上述のレーザ駆動回路、モータ駆動回路、受信器回路、デジタイザ回路、および安全回路は、それらの意図された目的に対してはほぼ満足のいくものであるが、読取り機において無視できないスペースを占有する別個の電気コンポーネントによって実現され、ひいては、読取り機にさらなる重量を追加してしまう。これらの回路は、１つ以上の印刷回路基板上で実装され、上述の読取り機のその他の電気的および光学的コンポーネントと共に、アセンブリまたはモジュール（典型的には、「スキャンエンジン」と称される）を構成する。スキャンエンジンが様々な異なる動作様式および異なる形状因子の読取り機において交互に用いられることが望ましい。さらに、別個の電子コンポーネントを構成すること（特に当該技術分野においては、典型的には手作業で構成される）は困難である。公知のスキャンエンジンは、これらの用途に対しては容積および重量が大き過ぎるので、非常に小さな形状因子が要求される。また、別個の電子コポーネントの搭載は、組み立てコストを増大させる。
米国特許第４，２５１，７９８号明細書 米国特許第４，３６９，３６１号明細書 米国特許第４，３８７，２９７号明細書 米国特許第４，４０９，４７０号明細書 米国特許第４，７６０，２４８号明細書 米国特許第４，８９６，０２６号明細書 米国特許第５，０１５，８３３号明細書 米国特許第５，２６２，６２７号明細書 米国特許第５，５０４，３１６号明細書 米国特許第５，６２５，４８３号明細書 米国特許第６，１２３，２６５号明細書 米国特許第４，８１６，６６１号明細書 米国特許第４，４０９，４７０号明細書 米国特許第５，５０４，３１８号明細書 米国特許第５，６６４，２２９号明細書 米国特許第５，６７５，１３９号明細書 米国特許第４，７９４，２３９号明細書 米国特許第５，３０４，７８６号明細書

本発明の目的は、電気光学読取り機において使用するための小型、軽量のスキャンエンジンのための改良されたチップアーキテクチャを提供することである。

本発明の別の目的は、非常に構成しやすい、高性能の、非常に小さい形状因子の、組み立てが低コストの、スキャンエンジンを提供することである。

これらの目的および以後明らかになるその他の目的を踏まえると、本発明の１つの特徴は、簡略的に述べると、バーコードシンボルのようなインディシアの電気光学的な読取りを制御するためのデュアルチップアーキテクチャにある。このアーキテクチャは、第１のチップとして特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を、第２のチップとしてマイクロプロセッサを含んでおり、両方のチップは、印刷回路基板上に一緒に搭載されており、両方のチップは、互いにインディシアの読取りを制御する役目を担っている。

ＡＳＩＣ上には、インディシアに向けてレーザビームを放出するためにレーザを活性化するためのレーザ駆動部、インディシアにわたってレーザビームを掃引し、このインディシアから反射させるためのスキャナ駆動部、インディシアから反射されたレーザビームを示すアナログ受信信号を受信するための受信器、受信信号をデジタル化し、デジタル化された信号を生成するためのデジタイザが統合されている。マイクロプロセッサにおいては、デジタル化された信号をインディシアに対応するデータに復号化するための復号器が提供されている。

好適な実施形態において、レーザ駆動部、スキャナ駆動部、受信器、およびデジタイザのうちの少なくとも１つは、調整可能要素（例えば、デジタル電位差計）を含んでおり、マイクロプロセッサは、調整可能要素を調整するための制御信号を生成し、ひいては、読取りを改変するように動作することが可能である。ＡＳＩＣ上の任意の集積回路は、フィードバック信号を生成し、これは、マイクロコントローラによって処理され、制御信号を生成する。

温度センサもまた、ＡＳＩＣ上に統合されており、測定温度をマイクロプロセッサに送信するように動作可能であり、ひいては、温度の変動に応答して調整可能要素を改変するように動作可能であることが好ましい。

ＡＳＩＣおよびマイクロプロセッサ、ならびにレーザ、スキャナ、復号器、および必要な光学素子は、自己構成可能であってコンパクトなスキャンエンジンまたはモジュールを形成し、これは、小さな形状因子の機器の内部に容易にフィットし、電気光学的読取り機能を提供する。

本明細書において用いられているように、用語「インディシア」は、一般にバーコードシンボルと称される様々な幅の交互のバーおよびスペースから構成されるシンボルパターンに限らず、その他の１次元または２次元のグラフィックパターン、例えばサインおよび英数字をも広く含んでいる。用語「インディシア」は、一般に、任意のタイプのパターンまたは情報（光ビームおよび／または光検出器の視野をスキャンし、このパターンまたは情報の様々な点における光反射率における変動の表現として反射または散乱された光を検出することによって認識または識別され得る）に当てはまり得る。バーコードシンボルは、本発明がスキャンし得る「インディシア」の一例である。

図１は、ピストル型のデバイスとして実装されたバーコードシンボル読取り機１０の一例を示しており、ピストルグリップ型のハンドル５３を有している。軽量プラスチックのハウジング５５は、光源４６、検出器５８、光学素子５７、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）２０、プログラムされたマイクロプロセッサ４０、および電源またはバッテリー６２を含んでいる。ハウジング５５の前端部における光透過窓５６は、出て行く光ビーム５１が外に出て、入ってくる反射光５２が中に入ることを可能にする。ユーザは、読取り機１０がシンボルから間隔を空けられた位置から（すなわち、シンボルと接触しない、またはシンボルにわたって移動しない）、読取り機１０をバーコードシンボル７０に照準合わせする。

図１にさらに示されているように、光学素子は、適切な基準面におけるビームスポットへとスキャンビームを焦点合わせする適切なレンズ５７（またはマルチレンズシステム）を含み得る。光源４６、例えば半導体レーザダイオードは、光ビームをレンズ５７の光軸に案内し、ビームは部分的に銀加工されたミラー４７、およびその他のレンズ、または必要に応じてビーム整形構造を通過する。ビームは、振動ミラー５９から反射され、これは、トリガ５４が手動で押されたときに活性化されるスキャニング駆動モータ６０に接続されている。ミラー５９の振動は、所望のパターンにおいて、出て行く光ビーム５１を前後にスキャンさせる。

様々なミラーおよびモータの構成は、所望のスキャンパターンにおいてビームを移動させるために用いられ得る。例えば、米国特許第４，２５１，７９８号は、回転多角形を開示しており、この回転多角形は各側部において平面ミラーを有しており、各ミラーはシンボルにわたってスキャンラインをトレースする。米国特許第４，３８７，２９７号および米国特許第４，４０９，４７０号の両方は、平面ミラーを使用しており、この平面ミラーは、ミラーが搭載される駆動軸のまわりで、交互の円周方向に反復的および相互に駆動される。米国特許第４，８１６，６６０号は、マルチミラー構成を開示しており、この構成は、概略凹状のミラー部分および概略平面状のミラー部分から構成されている。米国特許第６，９２９，１８４号は、液体射出成形（ＬＩＭ）されたモータを開示している。

シンボル７０によって反射された光５２は、窓５６を通過し、検出器５８へと伝送される。図１に示されている読取り機１０において、反射光は、ミラー５９および部分的に銀加工されたミラー４７から反射され、光感知検出器５８に衝突する。検出器５８は、反射光５２の強度に比例するアナログ信号を生成する。

ＡＳＩＣ２０は、以下に記載されるように、デジタイザを含んでいる。ＡＳＩＣ２０およびマイクロプロセッサ４０は、印刷回路基板６１上に搭載されている。デジタイザは、検出器５８からのアナログ信号を処理し、パルス信号（パルスの間の幅および間隔は、バーの間の幅およびバーの間隔に対応する）を生成する。デジタイザは、エッジ検出器または波整形回路としての役割を担っており、デジタイザによって設定された閾値は、アナログ信号のどの点がバーのエッジを表現しているのかを決定する。デジタイザからのパルス信号は、典型的にはプログラムされたマイクロプロセッサ４０においてソフトウェアとして組み込まれている復号器に印加され、このマイクロプロセッサはまた、関連のあるプログラムメモリおよびランダムアクセスデータメモリをも有し得る。マイクロプロセッサの復号器４０は、第１に、デジタイザからの信号のパルスの幅および間隔を決定する。そして復号器は、幅および間隔を解析し、適合するバーコードメッセージを認識し、復号化する。これは、適切なコード規格によって定義された、適合する文字およびシーケンスを認識するための解析を含んでいる。これはまた、スキャンされるシンボルが準拠している特定の規格の初期認識をも含んでいる。この規格の認識は、典型的には、自動読取り（ａｕｔｏｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｉｏｎ）と称される。

シンボル７０をスキャンするために、ユーザは、バーコード読取り機１０を照準合わせし、可動トリガスイッチ５４を動作させ、光源４６、スキャニングモータ６０、および電気回路を活性化させる。スキャニング光ビーム５１が可視である場合、オペレータは、シンボルが現れる表面上のスキャンパターンを視認することができ、読取り機１０の照準合わせをしかるべく調整することができる。光源４６によって生成された光ビーム５１が僅かに可視である場合、照準合わせの光は、増加され得る。照準合わせの光は、必要に応じて、可視光スポットを生成し得、このスポットは、ちょうどレーザビーム５１と同様に、固定またはスキャンされ得る。ユーザは、トリガを押す前に、この可視光を使用し、読取り機をシンボルに照準合わせする。

読取り機１０はまた、ポータブルのデータ収集端末として機能する。そのような場合、読取り機１０は、上述の米国特許第４，４０９，４７０号に記載されているように、キーボード４８およびディスプレイ４９を含み得る。

本発明にしたがうと、ＡＳＩＣ ２０およびマイクロプロセッサ４０は、同じ基板６１上に搭載されたユニークなデュアルチップアーキテクチャを表している。これらの２つのチップ２０、４０は共に、読取りセッションの制御機能を共有する。以下に記載されるように、マイクロプロセッサのソフトウェアは、容易に改変および更新され得、そして、マイクロプロセッサは、読取り機のＡＳＩＣの動作およびアナログの挙動を改変および更新し得る。基板６１、ならびにレーザ４６、光学素子５７、検出器５８、およびモータ６０は、上述のコンパクトなスキャンエンジンを含んでいる共通の支持部の上で支持されている。

図２は、ＡＳＩＣ ２０およびマイクロプロセッサ４０についてのより詳細な機能ブロックを示している。このように、ＡＳＩＣは、受信器２２を含んでおり、これは、上述のように、受信した信号の利得を増加させるための１つ以上の固定増幅器ステージ、受信した信号からノイズをフィルタするための少なくとも１つの活性フィルタステージ、および利得を制御するための自動利得制御（ＡＧＣ）ステージを含んでいる。ＡＳＩＣはまた、微分回路を用いて信号を処理することによってアナログ信号をデジタル化するデジタイザ２４、ピーク検出器、マルチプレクサ、論理要素、および比較器をも含んでいる。以下の図３〜図４に記載されているように、ＡＳＩＣはまた、レーザを活性化するためのレーザ駆動回路２６、ならびに好適にはレーザ駆動電流をチョッピングするためのレーザビームクリッピング回路、ならびにレーザ出力がいつ所定の制限内に存在しなくなるかを検出するための安全回路を含んでいる。ＡＳＩＣはまた、機械的フィルタを介する正のフィードバックおよび離散時間信号処理、ならびにレーザまたはモータが故障した場合にモータ駆動回路を不活性化するための安全回路を用いることによって、振動ミラー５９を作動させるための、モータ駆動回路２８を含んでいる。温度センサ回路３０は、ＡＳＩＣに統合されており、そのチップ温度ならびに周囲の温度をモニタする。これらの回路、ならびに電圧調整回路３４は、ＡＳＩＣに統合されている。

受信器、モータ駆動部、レーザ駆動部、およびデジタイザの各々は、要素３２を有しており、これは、以下に記載されるように、マイクロプロセッサ４０の制御下で調整され得る。調整可能要素３２は、デジタル電位差計、プログラム可能な制御レジスタ、またはスイッチのうちの１つ以上を含んでいる。

マイクロプロセッサ４０は、中央演算装置（ＣＰＵ）３６、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）３８、およびメモリ４２を含んでいる。マイクロプロセッサ４０は、シリアルインターフェース７２を介して、外部ホスト４４と通信する。マイクロプロセッサ４０は、インターフェース７８を含んでおり、これは、別のシリアルインターフェース７６を介して、ＡＳＩＣ上のインターフェース７４と通信する。

製造の間に、読取り機のパラメータ、例えば、レーザ出力パワー、ミラー５９のスキャン振幅、モータの負荷サイクル等を較正するために、マイクロプロセッサは、シリアルインターフェース７２を介してホスト４４と相互作用し得る。これらのパラメータは、通常動作の間にこれらが呼び出され得るように、メモリ４２に格納され得る。

読取り動作の間に、受信器、モータ駆動部、レーザ駆動部、およびデジタイザ、回路のうちの１つ以上における調整可能要素３２に対し、それぞれの制御信号を配向するために、マイクロプロセッサは、シリアルインターフェース７６を介して、ＡＳＩＣ ２０と相互作用し得る。回路２２、２４、２６、２８は、デジタルフィードバック信号を元のＣＰＵ３６に伝導する。これらの回路２２、２４、２６、２８、ならびに温度センサ回路３０は、デジタルフィードバック信号の変換ために、アナログフィードバック信号を元のＡＤＣ３８に伝導する。センサ回路３０によって測定された温度は、ＡＳＩＣにおける個々の回路２２、２４、２６、２８のうちの任意のものと共に、それらの機能を温度の変動に適合させるために用いられ得る。

このように、レーザ駆動電流およびレーザ出力パワーは、マイクロプロセッサによってモニタされ得、読取り機は、レーザが故障した場合に、シャットダウンされ得る。特定のスキャン角を有することにより、単一のスキャンエンジンの構成で、複数のスキャン角をサポートするように、マイクロプロセッサは、モータ駆動部２８を制御し得る。マイクロプロセッサは、受信した信号を解析し得、様々なプログラム可能なパラメータ（例えば、受信器の帯域幅、デジタイザの閾値、レーザ出力パワー、モータの振幅、マージン閾値、デジタイザのヒステリシス等）を変化させ得る。マイクリプロセッサは、各スキャンラインの終端において（レーザビームスポットの速度がほぼゼロになるときに）レーザをオフにし得、これにより、スキャンエンジンが、より高い性能のためにより高いレーザ出力パワーで動作することを可能にし得る。

上述のように、モータは、典型的には共振周波数で、ミラー５９を振動させる。永久磁石が一緒にミラー５９に搭載される。フィードバック巻き線が、磁石の近くに配置され、フィードバック信号を生成する。このフィードバック信号は、ミラーがスキャンラインの中間に向けて一方向に移動するときに、その振幅は最大に増加し、モータがスキャンラインの一端部において短い間停止するときに、ゼロに減少し、ミラーが隣のスキャンラインの中間に向けて反対方向に移動するときに、最小に減少し、モータが次のスキャンラインのその他の端部において短い間停止するときに、ゼロに増加する。このフィードバック信号は、モータを駆動させるために用いられている駆動信号の共振周波数と同じ周波数を有する。ゼロ交差検出器が、スキャン開始（ＳＯＳ；ｓｔａｒｔ−ｏｆ−ｓｃａｎ）信号を生成するために使用される。ＳＯＳ信号をモニタすることにより、マイクロプロセッサは、モータ駆動回路２８における調整可能要素３２を変更および更新し得、これにより、望ましくない駆動周波数の変動を補償し得る。

温度は、温度センサ回路３０によって継続的にモニタされ、評価のためにマイクロプロセッサに供給される。例えば、温度が上昇するのに伴い、ミラー５９のスキャン角が減少する傾向がある。このように、マイクロプロセッサは、モータ駆動回路２８における調整可能要素３２を変更することにより、スキャン角を増加させ、これにより、温度の変動に適合するスキャニングを実行し得る。

マイクロプロセッサはまた、読取りデータを収集し、ホスト４４に報告する。ホストは、これらの報告を使用し、読取り機を遠隔的に管理し得る。例えば、そのような報告は、温度センサ回路３０によって測定される内部チップ温度、レーザ駆動回路２６によって検出されるレーザ出力パワーおよびレーザ駆動電流、ならびにモータ駆動回路２８によって検出される駆動周波数およびスキャン角を含む。シリアルナンバー、パーツナンバー、製造日、およびソフトウェアの改定バージョンさえも、ホストに報告され得る。そして、ホストは、読取り機を更新するために、読取り機内のファームウェアの更新を開始し得る。

したがって、読取り機のハウジングが閉じられる前に、モータスキャン角およびレーザ出力パワーのようなシステムパラメータが、トリムポット（ｔｒｉｍｐｏｔ）を手動で調整することによって調整される必要は、もはやなくなる。単一の基板設計は、製造を簡略化し、製造のコストを低減させ、当然ながら、スキャンエンジンが非常に小さな形状因子を有することを可能にする。

本明細書において記載されてきたアーキテクチャは、マイクロプロセッサがＡＳＩＣからデジタルおよびアナログのフィードバック信号を受信する適合可能なシステムをサポートし、読み取られているシンボルの特性に読取り機のアナログの挙動を最適にマッチさせるように変更または連続的に適合され得る。読取り機の適合を制御するマイクロプロセッサにおけるソフトウェアまたはアルゴリズムは、シリアルインターフェース７２を介して、ホスト４４によって容易にアクセスされ、改変され得る。

ここで図３、および図４に示されているその例示的な波形を見ると、レーザ駆動回路２６は、レーザパワー調整器を含んでおり、これは、レーザダイオードに対して印加された順電流Ｉ_ＬＤを変動させることによって、一定の光学的出力パワーを維持する、閉ループフィードバックシステムである。レーザダイオードアセンブリ４６は、３つの端子のデバイスであり、これは、レーザダイオード８０（ＬＤ）およびモニタフォトダイオード８２（ＰＤ）を含んでいる。出力レーザ光のわずか一部分は、包囲されたアセンブリ４６内のモニタフォトダイオード８２に接続される。これは、モニタフォトダイオードにおいて、レーザ出力パワーに比例する光電流Ｉ_ｍを誘導する。光電流Ｉ_ｍは、レーザの出力パワーを調整するために用いられる負のフィードバック信号である。

エラー増幅器８４は、デジタル電位差計８６からの入力制御電圧を電圧信号（Ｖｍ）と比較する。この電圧信号（Ｖｍ）は、電圧変換器８８への電流によって生成され、モニタフィードバック信号に比例している。この負のフィードバック装置、およびこの増幅器８４の出力において結果として生じるエラー電圧Ｖ_０は、エラー電圧を最小にするように、レーザ電流Ｉ_ＬＤを必要に応じて変化させ得、この動作は、レーザアセンブリ４６の温度が変化したとき、およびレーザ８０が古くなったときに、レーザの出力パワーを一定に保ち得る。

ＲＣネットワークは、システムにおける主要極を形成し、調整器にループ補償を提供する。このＲＣネットワークは、数ミリ秒の大きな時定数を有しており、このループは遅くなければならないので、スイッチＳＷ２およびＳＷ１が、レーザ８０を迅速にオンおよびオフにするための手段を提供するために含まれ得る。例えば、電子ビームクリッピングモードにおいて、ＳＷ１およびＳＷ２は、レーザの出力において、１００ミリ秒未満の早い立ち上がり時間および立下り時間を生成するために用いられ得る。

マイクロプロセッサ４０からの「チョップレーザオフ（Ｃｈｏｐ Ｌａｓｅｒ Ｏｆｆ）」信号Ｖｃは、ＳＷ１およびＳＷ２を動作せるために用いられ、この信号が高くなったときに、ＳＷ１およびＳＷ２は、一斉に開かれる。図３に示されているように、ＳＷ１は、レーザ８０から電流を急に除去したり、電流を急に印加したりするために用いられ、ＳＷ２は、トラックアンドホルド回路９０の一部として、レーザ８０から電流が除去される前の瞬間的な制御電圧Ｖ_ｃを保持するために用いられ得る。このトラックアンドホルド回路９０は、レーザの動作ポイントを記憶し、その結果、これが、ＳＷ１が閉じられたときに迅速に再確立され得るように、用いられる。トラックアンドホルド回路９０はまた、エラー増幅器８４に対し、この増幅器が、デジタル電位差計８６のレーザパワー設定制御によって命令されていないレーザの出力を強引に変化させるように反応するときに、制御電圧（Ｖ_ｃ）を絶縁する。電流変換器９２への電圧は、トラックアンドホルド回路９０とスイッチＳＷ１との間に接続される。

ビームクリッピングモードにおいて、図３の回路は、各スキャンラインの終端領域、特に、モータが短い間一時的に停止し、方向を逆に変化させる、終端ドエルポイント（ｅｎｄ ｄｗｅｌｌ ｐｏｉｎｔ）を、効率的に除去する。各ドエルポイントにおいて、レーザビームスポットは、各スキャンラインの中間における強度よりも高い強度を有している。高いレーザ出力強度のこれらの領域を除去することにより、平均的なレーザパワーが増加され得、これにより、平均的なレーザパワーの工業規格および安全規制を超過することなしに、レーザ性能を増大させる。

上述のように、温度センサ回路３０は、マイクロプロセッサ４０に周囲の温度を伝え、そして、マイクロプロセッサは、レーザダイオード８０が古くなったことなどによって引き起こされる温度の変動を補償するように、デジタル電位差計８６を設定する。

新規であって特許証によって保護されることが所望される事柄は、添付の請求の範囲に記載されている。

図１は、本発明にしたがう、電気光学読取り機の概略図である。 図２は、図１の読取り機において使用するためのスキャンエンジンに対するデュアルチップアーキテクチャのブロック図である。 図３は、アーキテクチャの詳細の回路図である。 図４は、図３の回路図の動作を説明する一連の波形である。

Claims (19)

1. インディシアの電気光学的な読取りを制御するためのデュアルチップアークテクチャであって、
   ａ）第１のチップを構成している特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）であって、この上には、該インディシアに向けてレーザビームを放出するためにレーザを活性化させるためのレーザ駆動部、該インディシアにわたって該レーザビームを掃引し、該インディシアから反射させるためのスキャナ駆動部、該インディシアから反射された該レーザビームを示すアナログ受信信号を受信するための受信器、該受信信号をデジタル化し、デジタル化された信号を生成するためのデジタイザが統合されている、ＡＳＩＣと、
   ｂ）該第１のチップに動作可能なように接続されている第２のチップを構成しているマイクロプロセッサであって、該マイクロプロセッサは、該デジタル化された信号を該インディシアに対応するデータに復号化するための復号器を含んでいる、マイクロプロセッサと、
   ｃ）単一の印刷回路基板であって、この上には、該第１および第２のチップが一緒に搭載されている、単一の印刷回路基板と
   を備えている、アーキテクチャ。
2. 前記レーザ駆動部、前記スキャナ駆動部、前記受信器、および前記デジタイザのうちの少なくとも１つは、調整可能要素を有しており、前記マイクロプロセッサは、該調整可能要素を調整するために制御信号を生成するように動作可能である、請求項１に記載のアーキテクチャ。
3. 前記調整可能要素は、前記マイクロプロセッサによって制御される設定を有しているデジタル電位差計である、請求項２に記載のアーキテクチャ。
4. 前記レーザ駆動部、前記スキャナ駆動部、前記受信器、および前記デジタイザのうちの前記少なくとも１つは、前記インディシアの読み取りの間にフィードバック信号を生成し、前記マイクロプロセッサは、該フィードバック信号を受信および処理し、前記制御信号を生成する、請求項２に記載のアーキテクチャ。
5. 前記チップは、シリアルインターフェースを介して動作可能なように接続されており、前記マイクロプロセッサは、別のシリアルインターフェースを介してホストに動作可能なように接続されている、請求項１に記載のアーキテクチャ。
6. 前記ＡＳＩＣ上に統合された温度センサであって、温度を測定し、前記マイクロプロセッサに測定した温度を送信する、温度センサ
   をさらに含んでいる、請求項１に記載のアーキテクチャ。
7. 前記マイクロプロセッサは、メモリを有しており、該メモリにおいて、読取りパラメータが格納され、前記インディシアの読み取りの間に呼び出される、請求項１に記載のアーキテクチャ。
8. インディシアを電気光学的に読取るための読取り機におけるスキャンエンジンであって、
   ａ）該インディシアに向けてレーザビームを放出するための活性化可能なレーザと、
   ｂ）該インディシアにわたって該レーザビームを掃引し、該インディシアから反射させるための作動可能なスキャナと、
   ｃ）該インディシアから反射された光を検出し、アナログ受信信号を生成するように動作可能な検出器と、
   ｄ）第１のチップを構成する特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）であって、この上には、該レーザを活性化させるためのレーザ駆動部、該スキャナを作動させるためのスキャナ駆動部、該受信信号を受信するための受信器、および該受信信号をデジタル化し、デジタル化された信号を生成するためのデジタイザが統合されている、ＡＳＩＣと、
   ｅ）該第１のチップに動作可能なように接続されている第２のチップを構成するマイクロプロセッサであって、該マイクロプロセッサは、該デジタル化された信号を該インディシアに対応するデータに復号化するための復号器を含んでいる、マイクロプロセッサと、
   ｆ）単一の印刷回路基板であって、この上には、該第１および第２のチップが一緒に搭載されている、単一の印刷回路基板と
   を備えている、スキャンエンジン。
9. 前記レーザ駆動部、前記スキャナ駆動部、前記受信器、および前記デジタイザのうちの少なくとも１つは、調整可能要素を有しており、前記マイクロプロセッサは、該調整可能要素を調整するために制御信号を生成するように動作可能である、請求項８に記載のスキャンエンジン。
10. 前記調整可能要素は、前記マイクロプロセッサによって制御される設定を有しているデジタル電位差計である、請求項９に記載のスキャンエンジン。
11. 前記レーザ駆動部、前記スキャナ駆動部、前記受信器、および前記デジタイザのうちの前記少なくとも１つは、前記インディシアの読み取りの間にフィードバック信号を生成し、前記マイクロプロセッサは、該フィードバック信号を受信および処理し、前記制御信号を生成する、請求項９に記載のスキャンエンジン。
12. 前記チップは、シリアルインターフェースを介して動作可能なように接続されており、前記マイクロプロセッサは、別のシリアルインターフェースを介してホストに動作可能なように接続されている、請求項８に記載のスキャンエンジン。
13. 前記ＡＳＩＣ上に統合された温度センサであって、温度を測定し、前記マイクロプロセッサに測定した温度を送信する、温度センサ
    をさらに含んでいる、請求項８に記載のスキャンエンジン。
14. 前記マイクロプロセッサは、メモリを有しており、該メモリにおいて、読取りパラメータが格納され、前記インディシアの読み取りの間に呼び出される、請求項８に記載のスキャンエンジン。
15. インディシアの電気光学的な読取りを制御するための方法であって、
    ａ）特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）上に、該インディシアに向けてレーザビームを放出するためのレーザを活性化させるためのレーザ駆動部、該インディシアにわたって該レーザビームを掃引し、該インディシアから反射させるためのスキャナ駆動部、該インディシアから反射された該レーザビームを示すアナログ受信信号を受信するための受信器、該受信信号をデジタル化し、デジタル化された信号を生成するためのデジタイザを統合するステップと、
    ｂ）該ＡＳＩＣに動作可能なように接続されたマイクロプロセッサによって、該デジタル化された信号を該インディシアに対応するデータに復号化するステップと、
    ｃ）第１のチップを構成する該ＡＳＩＣおよび第２のチップを構成する該マイクロプロセッサを、単一の印刷回路基板上に一緒に搭載するステップと
    を包含する、方法。
16. 前記マイクロプロセッサによって前記ＡＳＩＣの動作を調整するステップは、該ＡＳＩＣ上に少なくとも１つの調整可能要素を統合し、該マイクロプロセッサによって制御信号を生成し、該少なくとも１つの調整可能要素を調整することを含んでいる、請求項１５に記載の方法。
17. 前記ＡＳＩＣ上に温度センサを統合することによって、温度を測定するステップ
    をさらに含んでいる、請求項１５に記載の方法。
18. レーザの出力パワーを制御するための装置であって、該レーザは、レーザビームを放出するためのレーザダイオード、および該レーザビームの出力パワーに比例する負のフィードバック信号を生成するためのモニタフォトダイオードを有しており、該装置は、
    ａ）特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）であって、この上には、レーザ駆動部が統合されており、該レーザ駆動部は、該負のフィードバック信号の関数として、該レーザビームの出力パワーを調整するためのフィードバック回路と、パワー設定を有している調整可能要素とを含んでいる、ＡＳＩＣと、
    ｂ）該パワー設定のうちの１つに該調整可能要素を設定するために制御信号を生成するための、該ＡＳＩＣに動作可能なように接続されたマイクロプロセッサと
    を備えている、装置。
19. 前記調整可能要素は、デジタル電位差計である、請求項１８に記載の装置。

Images