JP2018041478A

JP2018041478A - バーコードスキャナ

Info

Publication number: JP2018041478A
Application number: JP2017196107A
Authority: JP
Inventors: 嘉行四方; Yoshiyuki Shikata
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2017-10-06
Filing date: 2017-10-06
Publication date: 2018-03-15
Anticipated expiration: 2033-12-25
Also published as: JP6412999B2

Abstract

【課題】外乱光に干渉されずにバーコードを正しく読み取ること。
【解決手段】光を用いてバーコードを走査する走査部と、バーコードからの反射光を受光する受光部と、外乱光を受光する外乱光受光部と、前記外乱光受光部によって受光された外乱光に応じて、前記走査部の走査速度を設定する走査速度設定部とを備えるバーコードスキャナ。
【選択図】図４

Description

この発明は、バーコードスキャナに関する。

図１０は従来のバーコードスキャナの原理を示す構成図であり、光源１０１から出た光ビームＬＡはレンズ１０２を通りガルバノミラー１０４に入射する。ガルバノミラー１０４は、ガルバノメータ１４０によってＰとＱの方向に回転可能に支持されている。

そこで、このガルバノミラー１０４に入射された光ビームＬＡは反射され、図１０の実線のような経路を通ってバーコード１０５の面上に達し、ガルバノミラー１０４の回転に従ってスキャンされる。

すなわち、スキャンミラー１０４の回転後の反射経路は、図１０の一点鎖線のようになってバーコード１０５上の同一位置に達し、ガルバノミラー１０４の回転により、スキャンされる箇所は移動し、バーコード１０５の範囲をスキャンし、その反射光がフォトダイオード等の光センサから成る受光ユニット１０３で検出され、その検出信号が基準パターン信号と比較されることによって、バーコード１０５の内容を読取ることができる。

すなわち、例えば図１１（Ａ）に示すようなバーコード１０５（５₁〜５_n）面を、光源１０１から発光された光ビームＬＡがスキャンして、その反射光を受光ユニット１０３で検出する。

検出された検出信号は、図１１（Ｂ）に示すように各バーコード５₁〜５_nに対応して、例えば“黒レベル”の照度の検出信号ＢＫ₁〜ＢＫ_nとそれ以外の部分での“白レベル”の照度検出信号Ｗ₀〜Ｗ_nとなり、スレッショルドＴＨを設定することによりバーコード１０５を２値信号として読取ることができる（例えば、特許文献１参照）。

特願昭６３−３７４８６号公報

ところが、このようなバーコードスキャナが使用される場所では、節電のためにＬＥＤ照明光を用いることが多くなり、バーコード面には常時ＬＥＤ照明光による外乱光が照射されるようになってきた。

そこで、図１１（Ｃ）に示すように所定の周波数で明るさが変化するＬＥＤ照明の外乱光ＳＲがバーコード１０５に入射されると、受光ユニット１０３の検出信号は外乱光ＳＲの照度の影響を受け、各バーコード５₁〜５_nに対応して図１１（Ｄ）に示すような“黒レベル”及び“白レベル”の照度検出信号ＳＢとなる。

この検出信号ＳＢからバーコード１０５を読取るためにスレッショルドを設定して２値化する。例えば、スレッショルドＴＨ１を設定すると、その“白レベル”の検出信号ＳＴ１は図１１（Ｅ）に示すようになる。

また、例えば、スレッショルドＴＨ２を設定すると、その“白レベル”の検出信号ＳＴ２は図１１（Ｆ）に示すようになり、共に図１１（Ａ）のバーコード１０５とはまるで異なる信号を検出してしまうという問題点がある。

この発明はこのような事情を考慮してなされたもので、ＬＥＤ照明下でもバーコードを正しく読み取ることが可能なバーコードスキャナを提供するものである。

この発明は、光を用いてバーコードを走査する走査部と、バーコードからの反射光を受光する受光部と、受光部の出力信号を整形する波形整形部と、整形された信号を２値化する２値化部と、２値化された信号に基づいてバーコードを復号化するデコーダ部と、周期的に明るさが変化する外乱光を受光する外乱光受光部と、前記外乱光受光部によって受光された外乱光の明るさの変化周期から前記走査部の走査速度を設定する走査速度設定部とを備えるバーコードスキャナを提供するものである。

この発明によれば、周期的に明るさが変化する外乱光によってバーコードが照明されても、走査速度設定部が、外乱光の周期に応じて走査部の走査速度を設定するので、デコーダ部はバーコードの内容を正しく読み取ることができる。

この発明の実施形態１によるバーコードスキャナの構成を示す上面図である。図１の要部側面図である。図１に示すバーコードスキャナの要部の動作説明図である。図１に示すバーコードスキャナの制御回路を示すブロック図である。図１に示すバーコードスキャナの走査部に与えられる電気信号の波形を示す説明図である。図１に示すバーコードスキャナの動作を示すフローチャートである。図１に示すバーコードスキャナによるバーコードの読み取り手順を示す波形図である。この発明の実施形態２の図４対応図である。この発明の実施形態２の図６対応図である。従来のバーコードスキャナの構成を示す説明図である。従来のバーコードスキャナによるバーコードの読み取り手順を示す波形図である。

この発明のバーコードスキャナは、光を用いてバーコードを走査する走査部と、バーコードからの反射光を受光する受光部と、受光部の出力信号を整形する波形整形部と、整形された信号を２値化する２値化部と、２値化された信号に基づいてバーコードを復号化するデコーダ部と、周期的に明るさが変化する外乱光を受光する外乱光受光部と、前記外乱光受光部によって受光された外乱光の明るさの変化周期から前記走査部の走査速度を設定する走査速度設定部とを備えることを特徴とする。

デコーダ部がバーコードを正しく復号化できないときに前記走査速度を調整する走査速度調整部をさらに備えてもよい。
前記走査速度調整部は、デコーダ部がバーコードを正しく復号化できるまで走査速度を所定速度ずつ低下させてもよい。
前記デコーダ部は２値化された信号を、予め記憶された複数のバーコードパターン信号と比較して正しいか否かを確認してもよい。
前記外乱光はＬＥＤ照明光であってもよい。

以下、具体的な実施形態を用いてこの発明を詳述する。
（実施形態１）
図１は、この発明の実施形態１のバーコードスキャナの構成を示す上面図である。図２は図１の要部側面図である。これらの図に示すように、本体１は、発光部１０と、走査部２０と、凹面状の集光ミラー３０と、受光部４０とを備える。

発光部１０は、レーザダイオード１１と、コリメータレンズ１２と、開口部材１３とから構成される。開口部材１３にはレーザダイオード１１から出射されるレーザビームを絞ってビームＬ１にするための開口１３ａが形成されている。集光ミラー３０には中央部にビームＬ１を通過させるための透孔３１が形成されている。

走査部２０は、樹脂製の振動ミラー２１と、振動ミラー２１を前面側に保持するアルミニウム合金製の保持部材２２と、保持部材２２の背面側に装着された磁石（永久磁石）２３と、保持部材２２を回動可能に支持する支持軸２４と、磁石２３に対向して間隔を置いて平行に配置されたコイルユニット２５とから構成されている。

コイルユニット２５は、コイル２６と、コイル２６をその巻回方向に垂直な方向に貫通するヨーク２７を備える。そして、磁石２３とコイルユニット３５の電磁作用によって、保持部材２２およびそれに保持された振動ミラー２１が、矢印Ａ，Ｂで示すようにシーソー式に振動するようになっている。また、受光部４０はフォトダイオード等の受光素子で構成される。

図２に示すように、支持軸２４は支持台８のボス８ａに立設し、支持軸２４に嵌合する２枚のワッシャ２８，２９が保持部材２２を回動自在に上下から挟持している。また、磁石２３は、Ｎ極がコイル２６に近接し、かつ、Ｓ極がコイル２６から遠ざかるように保持部材２２に固着されている。

次に、走査部２０における磁石２３およびヨーク２７の機能を図３に示す。
図３（ａ）は磁石２３がヨーク２７に平行に静止している状態である。この場合、コイル２６には通電されず、ヨーク２７は磁界を生成していない。

図３（ｂ）はコイル２６に通電が行われ、ヨーク２７が磁界を生成して端部２７ａ側がＮ極に、端部２７ｂ側がＳ極になり、それによって磁石２３（つまり振動ミラー２１）が時計方向へ（図１の矢印Ａ方向へ）最大回動角θ_M＝１５°だけ回動している状態を示す。

図３（ｃ）はコイル２６に逆方向に通電が行われ、ヨーク２７が磁界を生成して端部２７ａ側がＳ極に、端部２７ｂ側がＮ極になり、それによって磁石２３（つまり、振動ミラー２１）が反時計方向へ（図１の矢印Ｂ方向へ）最大回動角θ_M＝１５°だけ回動している状態を示す。

このような構成におけるバーコードスキャナの機能を図１を用いて説明する。
図１に示すように、本体１において、発光部１０はレーザダイオード１１の発光によってレーザ光を出力する。そのレーザ光は、コリメータレンズ１２によって平行光束に変換され、開口部材１３の開口１３ａを介してレーザビームＬ１となって出射される。

レーザビームＬ１は透孔３１を通って振動ミラー２１に達し、振動ミラー２１の振動により所定の角度範囲で反射されバーコードＢＣ上を照射する、つまりレーザビームＬ１のレーザスポットによる走査を行う。なお、バーコードは、規格によって定められた所定の幅を有する複数の黒（黒バー）と白（スペース）の縦縞から構成されている。

バーコードＢＣから反射した光線Ｌ２は振動ミラー２１に入射して反射される。その反射光は集光ミラー３０によって集光される。このとき、振動ミラー２１がコイルユニット２５と磁石２３との間に生ずる磁力によって前述のように回動する。

従って、バーコードＢＣからの走査範囲にわたる反射光Ｌ２が集光ミラー３０に送られる。集光ミラー３０によって集光された光は、受光部４０に入射される。受光部４０は受光する光の強度に応じたアナログ電気信号を出力するようになっている。

図４は図１に示すバーコードスキャナの制御回路を示すブロック図である。
同図において、起動部５１はバーコードスキャナを起動するための起動スイッチなどを備え、起動信号を走査信号生成部５２と発光制御部５３に出力する。

走査信号生成部５２は、走査部２０へ走査信号、つまり図１に示すコイル２６へ振動ミラー２１を振動させるための電気信号を生成して出力する。発光制御部５３は起動部５１から起動信号を受けてからデコーダ部５５からバーコード解読完了の信号を受けるまで、発光部１０のレーザダイオード１１（図１）へ駆動電力を供給し、レーザビームＬ１を走査部２０へ出射させる。

受光部４０は走査部２０からのビームＬ１によってバーコードＢＣが走査されるとき、バーコードからの反射光Ｌ２を受光してアナログ電気信号に変換し、波形整形部５７を介して２値化部５４へ出力する。

２値化部５４で２値化された電気信号（デジタル信号）はデコーダ部５５に出力され、解読される。デコーダ部５５における解読結果は走査制御部５２と発光制御部５３に出力される。

図５は振動ミラー２１を左右に回動させるためにコイル２６に印加する電気信号（走査信号）の波形、ここでは三角状の電圧波形を示す。正の電圧が印加されたときに振動ミラー２１が右（図１の矢印Ａ方向）へ回動し、負の電圧が印加されたときに振動ミラー２１が左（図１の矢印Ｂ方向）へ回動するようになっている。

従って、図５に示す三角状の電圧波形の周波数を調整することにより、レーザビームＬ１（図１）のバーコードＢＣを走査する走査速度が変化する。つまり周波数が高くなると走査速度は増大し、周波数が低くなると走査速度は減少する。

そこで、走査信号生成部５２は図５に示す三角状の電圧波形を生成して走査部２０を駆動し、走査速度調整部５６は、その電圧波形の周波数（周期）を変化させて走査速度を調整するようになっている。

このような構成における動作を図４に示すブロック図と図６に示すフローチャートを用いて説明する。
まず、起動部５１から起動信号を受けた発光制御部５３の出力により発光部１０が発光し（ステップＳ１）、走査速度調整部５６は走査速度Ｖを最大値Ｖｍに調整する（ステップＳ２）。

そして、バーコードＢＣが外乱光に照らされている状況において、走査信号生成部５２が走査速度Ｖｍに対応する走査信号を走査部２０へ出力し、走査部２０は設定された走査速度ＶｍでバーコードＢＣの走査を行う（ステップＳ３）。バーコードＢＣから反射した光線Ｌ２が受光部４０によって受光されてアナログ電気信号に変換され（ステップＳ４）、波形整形部５７により波形整形される（ステップＳ５）。

波形整形された信号は２値化部５４で２値化される（ステップＳ６）。デコーダ部５５は２値化された信号を、予め格納されている複数のバーコードパターン信号と比較し（ステップＳ７）、一致すると、デコーダ部５５はバーコードＢＣの解読（復号化）成功としてその復号化信号を出力する（ステップＳ８）。

一方、ステップＳ７において一致しない場合には、その旨が走査速度調整部５６に入力され、走査速度調整部５６は走査速度を所定速度ΔＶだけ設定値から減算する（ステップＳ９）。ルーチンはステップＳ３へ戻り、ステップＳ３〜Ｓ８までのステップがくり返され、走査速度Ｖが適正値になると、デコーダ部５５はバーコードＢＣの解読に成功する。

図７は図１〜図４に示す実施形態１において、デコーダ部５５が外乱光に照らされるバーコードＢＣの読み取り（符号化）に成功した例を示す説明図である。
図７（Ａ）に示すようなバーコードＢＣ（Ｂ₁〜Ｂ_n）面を発光部１０から出射されたビームＬ１が走査してその反射光Ｌ２を受光部４０で検出した信号は、図７（Ｂ）に示すように各バーコードＢ₁〜Ｂ_nに対応して、「黒レベル」の照度の検出信号ＢＫ₁〜ＢＫ_nとそれ以外の部分での「白レベル」の照度検出信号Ｗ₀〜Ｗ_nとなる。

一方、バーコードＢＣ面に対して図７（Ｃ）に示す周波数のＬＥＤ照明光による外乱光ＳＲが入射されると、受光部４０の検出信号は外乱光ＳＲの照度の影響を受け、各バーコードＢ₁〜Ｂ_nに対応して図７（Ｄ）に示すような「黒レベル」及び「白レベル」の照度検出信号となる。

そこで、この検出信号ＳＢを波形整形部５７で波形整形すると図７（Ｅ）に示す信号ＳＣが得られる。この信号ＳＣに対してスレッショルドＴＨを設定して２値化部５４で２値化すると、各バーコードＢ₁〜Ｂ_nに一致した２値信号ＳＴが図７（Ｆ）のように得られる。

なお、この場合には、各バーコードＢ₁〜Ｂ_nを走査して得られる信号（Ｗ₀〜Ｗ_n）の最小周期が外乱光ＳＲの５倍になるように走査速度が調整されている。走査速度を遅くするほど、外乱光に対する読み取り精度は向上するが、走査時間が長くなるので、上述のように走査速度の最適化が図られる。

このようにして、この発明のバーコードスキャンによれば、外乱光に干渉されることなくバーコードを正しく読み取ることができる。

（実施形態２）
実施形態２は、バーコードＢＣを照らす外乱光を受光する外乱光受光部（例えばフォトトランジスタ）を設け、外乱光の明るさの変化周期（周波数）を検出し、その周期に適したバーコードの走査速度を予め設定して、バーコード解読の効率化を図るものである。

実施形態２において、図１〜図３に示す構成とその動作は、実施形態１と同等であるので、説明を省略する。図８は実施形態２の図４対応図、図９は実施形態２の図６対応図である。図８においては、図４の走査信号生成部５２が走査信号生成部５２ａに置換されている。

さらに、外乱光を受光して電気信号に変換して出力する外乱光受光部６０と、外乱光受光部６０から信号をうけて外乱光の明るさの変化周期（周波数）に適した走査速度を設定する走査速度設定部６１が新しく設けられている。そして、走査信号生成部５２ａは走査速度設定部６１が設定した走査速度に対応する走査信号を生成して走査部２０へ出力すると共に、走査速度調整部５６が調整した走査速度に対応する走査信号を生成して走査部２０へ出力するようになっている。
図８におけるその他の構成と機能は、図４に示すものと同等であるので説明を省略する。

そこで、このような構成における実施形態２の動作を図８に示すブロック図と図９に示すフローチャートを用いて説明する。
まず、外乱光受光部６０（図８）がバーコードＢＣを照らす外乱光を受光すると（ステップＳ１１）、走査速度設定部６１は外乱光の変化周期（又は周波数）に基づいて走査速度Ｖａを算出する（ステップＳ１２）。ここでは、図５に示すバーコードＢ₁〜Ｂ_nを走査して得られる信号（Ｗ₀〜Ｗ_n）の最小周期が外乱光ＳＲの周期のｎ倍（例えば、ｎ＝５）になるようにＶａを算出する。

次に、発光部１０が発光し（ステップＳ１３）、走査速度調整部５６は走査速度ＶをステップＳ１２で算出されたＶａに調整する（ステップＳ１４）。
そして、走査信号生成部５２が走査速度Ｖａに対応する走査信号を走査部２０へ出力し、走査部２０は設定された走査速度ＶａでバーコードＢＣの走査を行う（ステップＳ１５）。バーコードＢＣから反射した光線Ｌ２が受光部４０によって受光されてアナログ電気信号に変換され（ステップＳ１６）、波形整形部５７により波形整形される（ステップＳ１７）。

波形整形された信号は２値化部５４で２値化される（ステップＳ１８）。デコーダ部５５は２値化された信号を、予め格納されている複数のバーコードパターン信号と比較し（ステップＳ１９）、一致すると、デコーダ部５５はバーコードＢＣの解読（復号化）成功としてその復号化信号を出力する（ステップＳ２０）。

一方、ステップＳ１９において一致しない場合には、その旨が走査速度調整部５６に入力され、走査速度調整部５６は走査速度を所定速度ΔＶだけ設定値から減算する（ステップＳ２１）。ルーチンはステップＳ１５へ戻り、ステップＳ１５〜Ｓ２０までのステップがくり返され、デコーダ部５５はバーコードＢＣの解読に成功する。
このように、実施形態２では走査速度ＶがバーコードＢＣを読み取り易い速度に予め設定されるので、バーコードの読み取り精度と能率が向上する。

（実施形態３）
実施形態１では、図６のステップＳ２に示すように、走査部２０の走査速度Ｖの初期値を最大値Ｖｍに調整（設定）するようにしている。
これに対し、この実施形態では走査速度Ｖの初期値を、前回デコーダ部５５がバーコードＢＣの解読（読み取り）に成功したときの走査速度に設定するようにしている。
これにより、走査速度Ｖの初期値をＶｍとした場合に比べて読み取りの成功までの時間が短縮され、読み取り効率が向上する。

（実施形態４）
実施形態１では、図６のステップＳ２に示すように、走査部２０の走査速度Ｖの初期値を最大値Ｖｍに調整（設定）するようにしている。これに対しこの実施形態では、実施形態２のように外乱光を受光する受光部を設け、外乱光の周波数パターンから外乱光の光源の種類を特定し、予め登録されている光源の種類に適した走査速度を走査速度Ｖの初期値とするようにしている。
これにより、走査速度Ｖの初期値をＶｍとした場合に比べて読み取りの成功までの時間が短縮され、読み取り効率が向上する。

１バーコードスキャナ本体
８支持台
１０発光部
１１レーザダイオード
１２コリメータレンズ
１３開口部材
１３ａ開口
２０走査部
２１振動ミラー
２２保持部材
２３磁石
２４支持軸
２５コイルユニット
２６コイル
２７ヨーク
３０集光ミラー
４０受光部

Claims

光を用いてバーコードを走査する走査部と、
バーコードからの反射光を受光する受光部と、
外乱光を受光する外乱光受光部と、
前記外乱光受光部によって受光された外乱光に応じて、前記走査部の走査速度を設定する走査速度設定部とを備えるバーコードスキャナ。
前記走査速度設定部は、外乱光の周期的な変化に応じて前記走査速度を設定する請求項１に記載のバーコードスキャナ。
受光部からの信号に基づいてバーコードを解読するデコーダ部と、
デコーダ部がバーコードを正しく解読できないときに前記走査速度を調整する走査速度調整部とをさらに備えた請求項１または２に記載のバーコードスキャナ。
前記走査速度調整部は、デコーダ部がバーコードを正しく解読できるまで走査速度を所定速度ずつ低下させる請求項３記載のバーコードスキャナ。
前記デコーダ部は前記信号を、予め記憶された複数のバーコードパターン信号と比較して正しいか否かを確認する請求項３または４に記載のバーコードスキャナ。
前記外乱光はＬＥＤ照明光である請求項２〜５のいずれか１つに記載のバーコードスキャナ。