JP2576410B2 - 光学記号読取装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、記号読取装置に関し、
特に、自動焦点型バーコード読取装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の大深度型記号読取装置は、バーコ
ードラベルの読取距離を変えても、ビデオ信号の増幅器
の特性を変えず、読取範囲内で妥当な回路特性を持たせ
て利用していた（例えば特開平２−２４４２８９号参
照）。またビームの焦点位置を変えてもビデオ信号の増
幅器の回路特性はそのままであった。

【０００３】図６は従来技術による記号読取装置の構成
である。レーザ発振器５１を出射したビームは光学系５
２により所要のビーム径に絞られ、孔あきミラー５３を
通り、ポリゴンミラー５４で偏向され扇形走査ビーム５
５となりバーコード５６を走査する。バーコード５６か
らの散乱反射光は往路と同じ経路をたどり、孔あきミラ
ー５３で散乱反射光を受け光電変換器５７で電気信号に
変換され、ビデオアンプ５８で増幅、微分、２値化さ
れ、解読器５９で元のデータに復元される。

【０００４】上記装置において、バーコード５６の読取
位置が変ると扇形走査のためスポット移動速度（ビーム
光路長×スポット角速度）が変化し、またビーム焦点の
前後でのスポット径も変化するので、ビデオ信号周波数
が変化する。なお、前記ビーム光路長とはビームの偏向
の原点からバーコードラベルの位置までの距離をいう。

【０００５】図７は読取位置の変化によるビデオ信号、
ビーム径の変化の様子を示す図であって、同図（ａ）は
バーコードのパターンの一例を示し、同図（ｂ）は
（ａ）のバーコードを近距離（装置寄り）で読み取った
ときのアナログビデオ信号、同図（ｃ）は同じバーコー
ドを遠距離で読み取ったときのアナログビデオ信号であ
る。図に示すように、（ｂ）のビーム径のほうが（ｃ）
の場合より大きくなっている。また図７（ｂ）の横軸の
時間は同図（ｃ）の２倍の値にとってある。

【０００６】図７からわかるように、近距離における読
取ではビデオ信号の周波数は遠距離における場合より小
さくなっている。また近距離においてはビーム径が大き
く、そのため、ビデオ信号の立上り立下りが、遠距離
（ｃ）の場合と比較して緩やかになっている。

【０００７】一般に、ビデオ信号の基本周波数はスポッ
ト移動速度に応じて異なり、スポット移動速度が早けれ
ば基本周波数は大きくなる。また、ビデオ信号の立上り
時間、立下り時間はビーム径およびスポット移動速度に
よって異なり、ビーム径が大きいとき又はスポット移動
速度が遅いときは、立上り時間、立下り時間は大きくな
る（すなわち信号の変化が緩やかになる）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の光学記号読取装
置においては、バーコードの読取位置が変っても、即
ち、ビデオ信号の周波数特性や立上り立下り特性が変っ
ても、増幅器の回路定数を変えていないのが普通であ
る。これはビーム光路長の変動が大きくないので読取上
実害がないためである。しかし、バーコードラベルの読
取距離変動すなわち読取深度が大きい場合は、ビデオ信
号の特性が大きく変化する。したがって、アナログビデ
オ信号からデジタルビデオ信号にバーコードに忠実に再
生することが困難であった。本発明は上記の点にかんが
みて成されたもので、バーコードのビデオ信号を最適に
処理し、読取信頼性を向上させることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明においては、レー
ザ光源からのビームを偏向してバーコードに走査し、バ
ーコードからの反射光をビデオ信号に光電変換し、前記
ビデオ信号を増幅器で増幅し、増幅されたビデオ信号を
微分回路で微分し、その後２値化してデジタル信号を得
る光学記号読取装置において、ビームの偏向の原点から
前記バーコードの位置までの距離（ビーム光路長）を測
定する距離センサを設け、距離センサの出力値に応じ
て、前記増幅器の周波数帯域を可変設定するように構成
した。

【００１０】

【作用】距離センサによってビーム光路長を検出し、そ
の検出したビーム光路長に応じて増幅回路の周波数帯域
を設定するので、アナログビデオ信号をその周波数特性
に合せて増幅することができ、したがって、アナログビ
デオ信号からデジタルビデオ信号にバーコードに忠実に
再生できるので、読取信頼性を向上させることができ
る。

【００１１】

【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。図１は本発明の一実施例の原理を説明するブロック
図である。図中、１はビデオアンプであり、図６のビデ
オアンプ５８に相当する。ビデオアンプ１はアナログビ
デオ信号を増幅する増幅器４、増幅されたアナログ信号
を微分する微分回路５、微分回路５の出力を２値化する
２値化回路６で構成され、光電変換器５７（図６）から
アナログビデオ信号２を入力して、２値化回路６からデ
ジタルビデオ信号３を出力する。光学系の構成は図６と
同様である。

【００１２】図１において、９は装置のビーム走査部の
外面からバーコードラベルまでの距離を測定する距離セ
ンサ、５０はビーム走査部の外面からポリゴンミラー５
４（図６）の表面までの装置内部の光路長に相当する信
号を発生させる内部光路長信号発生器である。５１は距
離センサ９および信号発生器５０の各出力を加算する加
算器であって、加算器５１の出力は制御信号７および８
としてそれぞれ増幅器４および微分回路５に与えられ、
増幅器４の周波数帯域および微分回路５の微分定数が設
定される。なお、図の微分回路５はＣＲ回路として示し
てあるが、これは微分回路を象徴的に表わしたものであ
って、微分回路としてはその他にも様々に回路構成でき
ることは勿論である（本明細書の以下の説明においても
同様）。また制御信号７，８は、増幅器４および微分回
路５のいずれか一方だけに与えて、増幅器４の周波数帯
域および微分回路５の微分定数のうちいずれか一方だけ
を変えるようにしてもよい。

【００１３】図２はより具体的な回路のブロック図を示
し、増幅器と微分回路のペアを３組設けた。すなわち、
第１のペアは増幅器１０と微分回路１３であり、第２は
増幅器１１と微分回路１４のペアであり、第３は増幅器
１２と微分回路１５のペアである。２２は距離センサで
あり、この距離センサ２２の出力には図１の内部光路長
信号発生器９の信号値が予め加算されている。２３は距
離センサ２２の出力を３段階の信号値に変換する変換器
であり、変換器２３の出力は同期切換器１７，２０に与
えられ、変換器２３の信号値に応じて上記３つのペアの
うちいずれか１つの増幅器および微分回路に切り換えら
れる。光電変換器５７（図６）からのアナログビデオ信
号１６は上記選択された増幅器および微分回路を経て信
号２１として２値化回路（たとえば図１の２値化回路
６）へ出力される。

【００１４】増幅器の周波数特性や微分回路の微分定数
は、ビーム光路長とビームスポット径が与えられば、一
義的に決定することができる。したがって、バーコード
までの距離に応じて（図２の場合は距離を３段階に分け
る）、増幅器および微分回路の特性を設定しておく。

【００１５】上記のような装置によれば、バーコードラ
ベルの読取位置が変化しても、その変化は距離センサ
９，２２によって検知され、それに応じて増幅器の周波
数帯域および／または微分回路の微分定数を変化させる
ので、ビデオ信号は適切に増幅、微分されるので、バー
コードの読取率は向上する。

【００１６】次に図３に第２の実施例を示す。この実施
例の光学記号読取装置は、１個のレーザ光源の出力を複
数のレーザビームに分割する手段と、焦点位置およびビ
ーム方向が異なる走査系で構成される光学系とを備えた
記号読取装置である。

【００１７】レーザ光源３０１を出射したビームはビー
ムスプリッタ３０３で２分割され、分割されたビームは
光学系３０５，３０５Ａにより所要のビーム径に絞ら
れ、孔あきミラー３０７，３０７Ａを通り、ポリゴンミ
ラー３０９，３０９Ａで偏向されパターン形成ミラー３
１１，３１１Ａで反射されてバーコード３１３を走査す
る。バーコード３１３からの散乱反射光は往路と同じ経
路をたどり、孔あきミラー３０７，３０７Ａで散乱反射
光を受け光電変換器３１５，３１５Ａ、ビデオアンプ３
１７，３１７Ａで増幅、微分、２値化され、デコーダ３
１９，３１９Ａで元のデータに復元される。

【００１８】３２１は装置のビーム走査部の外面からバ
ーコードラベル３１３までの距離を測定する距離セン
サ、３２３はビーム走査部の外面からポリゴンミラー３
０９，３０９Ａの表面までの内部光路長に相当する信号
を発生させる内部光路長信号発生器である。３２５は距
離センサ３２１および信号発生器３２３の各信号を加算
して、その加算値のレベルに応じた信号をビデオアンプ
３１７，３１７Ａの各々に出力するレベル変換器３２５
である。ビデオアンプ３１７，３１７Ａの内部には、図
２に示すような複数の、増幅器と微分回路のペアが設け
られ、レベル変換器３２５の出力に応じて１つのペアが
選択される。

【００１９】図４に第３の実施例を示す。この実施例の
記号読取装置は、複数のレーザ光源と、焦点位置が異な
りビーム方向がほぼ同じ走査手段から成る光学系とを備
えた記号読取装置である。

【００２０】ｎ本ビーム発生器４０１は、図５に示すよ
うに、複数のレーザ光源４０３と、収束光学系４０５
と、ズーム拡がり縮小系（たとえばプリズム）４０７と
から構成され、ｎ本ビーム４０９を出射する。出射した
ビームは孔あきミラー４１１を通り、ポリゴンミラー４
１３で偏向されパターン形成ミラー４１５で反射されて
バーコード４１７を走査する。バーコード４１７からの
散乱反射光は往路と同じ経路をたどり、孔あきミラー４
１１で散乱反射光を受けフォトダイオード４１９で光電
変換され、ビデオアンプ４２１で増幅、微分、２値化さ
れ、デコーダ４２３で元のデータに復元される。

【００２１】４２５は装置のビーム走査部の外面からバ
ーコードラベル４１７までの距離を測定する距離セン
サ、４２７はビーム走査部の外面からポリゴンミラー４
１３の表面までの内部光路長に相当する信号を発生させ
る内部光路長信号発生器である。４２９は距離センサ４
２５および信号発生器４２７の各出力信号を加算して、
その加算値のレベルに応じた信号をビデオアンプ４２１
に出力するレベル変換器である。ビデオアンプ４２１の
内部には、図２に示すような複数の、増幅器と微分回路
のペアが設けられ、レベル変換器４２９の出力に応じて
１つのペアが選択される。

【００２２】なお、上記第２および第３の実施例におい
ては、複数のビーム光のうち、近距離側（つまり装置寄
り）のビームについて焦点位置を短くし、かつビーム径
を太し、遠距離で最適な焦点位置とビーム径にするよう
にするとよい。これは、図５の例で言えば、複数の収束
光学系４０５のうち近距離側のものを上記のように設計
することにより実現できる。

【００２３】本発明は更に１個のレーザ光源とそのレー
ザ光源に接続された、ビーム光路長が異なってもビーム
径が変化しない自動焦点機構を備えた光学記号読取装置
に適用することできる。この種の自動焦点機構はたとえ
ば特開平４−３５７５７２号「焦点可変光学装置」に示
されている。この場合も上記実施例と同様に走査光学系
からバーコードパターンまでの距離を検出し、その距離
に応じて、ビデオ増幅器の周波数帯域または微分回路の
微分定数を設定してやればよい。なお前記距離情報は自
動焦点機構のレンズ駆動部にも与えられる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、ビデオ信号の特性に応じて最適に信号処理したの
で、ビデオ信号をバーコードの幅に忠実に再生すること
が可能になり、自動焦点型バーコードリーダの読取率を
向上させるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の原理を説明するブロック図で
ある。

【図２】図１の装置の具体例を示したブロック図であ
る。

【図３】本発明の第２実施例を示すブロック図である。

【図４】本発明の第３実施例を示すブロック図である。

【図５】図４の装置のビーム発生器の構成を示す図であ
る。

【図６】従来の光学記号読取装置の構成を示すブロック
図である。

【図７】バーコードの読取位置が変化したときのアナロ
グビデオ信号の変化を示す図である。

【符号の説明】

４，１０，１１，１２ 増幅器 ５，１３，１４，１５ 微分回路 ９，２２ 距離センサ ２３ 変換器 ５１ 加算器

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光源からのビームを偏向してバー
   コードに走査し、バーコードからの反射光をビデオ信号
   に光電変換し、前記ビデオ信号を増幅器で増幅し、増幅
   されたビデオ信号を微分回路で微分し、その後２値化し
   てデジタル信号を得る光学記号読取装置において、ビー
   ムの偏向の原点から前記バーコードの位置までの距離を
   測定する距離センサと、前記距離センサの出力値に応じ
   て、前記増幅器の周波数帯域を設定する設定手段とを設
   けたことを特徴とする光学読取装置。
2. 【請求項２】 前記増幅器が周波数帯域の異なる複数の
   増幅器から成り、前記設定手段が、前記距離センサの出
   力値に応じて、前記複数の増幅器のうちいずれか１つの
   増幅器を選択する請求項１に記載の光学記号読取装置。
3. 【請求項３】 １個のレーザ光源と、前記レーザ光源の
   出力を複数に分割する手段と、焦点位置およびビーム方
   向がそれぞれ異なる複数の走査光学系とを備えた請求項
   １または２に記載の光学記号読取装置。