JP2953593B2 - 節電およびレーザ放射出力抑制手段を備えたバーコード読取り装置 - Google Patents
節電およびレーザ放射出力抑制手段を備えたバーコード読取り装置Info
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- JP2953593B2 JP2953593B2 JP3065235A JP6523591A JP2953593B2 JP 2953593 B2 JP2953593 B2 JP 2953593B2 JP 3065235 A JP3065235 A JP 3065235A JP 6523591 A JP6523591 A JP 6523591A JP 2953593 B2 JP2953593 B2 JP 2953593B2
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Description
【産業上の利用分野】本発明は、バーコード読取りシス
テム、特に、読取り装置を駆動するための電力の消費を
抑え、同時にレーザ放射のかたちをとる光学出力を法令
上の規制基準値まで抑制し、よって、携帯操作に適する
バーコード読取り装置に関する。本発明は、レーザ・バ
ーコード読取り装置および走査装置（本明細書において
「読取り装置」という語は、光線をバーコード上に走査
するスキャナを含むものとする）における使用に特に適
しているが、放射レベルの抑制や操作の効率性が必要と
される固定式バーコード・システムでも使用することが
できる。
テム、特に、読取り装置を駆動するための電力の消費を
抑え、同時にレーザ放射のかたちをとる光学出力を法令
上の規制基準値まで抑制し、よって、携帯操作に適する
バーコード読取り装置に関する。本発明は、レーザ・バ
ーコード読取り装置および走査装置（本明細書において
「読取り装置」という語は、光線をバーコード上に走査
するスキャナを含むものとする）における使用に特に適
しているが、放射レベルの抑制や操作の効率性が必要と
される固定式バーコード・システムでも使用することが
できる。
【０００２】
【従来技術とその問題点】レーザ放射は、その出力エネ
ルギーが法令によって制限されている。現在、米国にお
いては、産業機器および放射線医学健康センター(Cente
r for Devices and Radiological Health − CDRH)の基
準により、可視光領域が動作域である実用（すなわちク
ラスII）レーザ・バーコード・スキャナでは、出力が平
均で１ミリワット(mW)以下でなければならない。しか
し、現在市販されている可視光レーザ・ダイオード・ス
キャナは、CW出力が3〜5mWを示す。3mW出力は、日本の
東芝株式会社製 TLD 9200 によって得られる。また、レ
ーザー・ダイオードのCW出力は、10mWを超えようとして
いる。こうした法令上の規制およびこうした規制をバー
コード・システムにおいて満たすための方法については
米国特許第4,639,606号（"Bar Code Scanner Laser Rad
iation Limit Control System" 1987年１月27日付ーけで
John Boles とJay Eastmanに対して発行）に詳しく述べ
られている。
ルギーが法令によって制限されている。現在、米国にお
いては、産業機器および放射線医学健康センター(Cente
r for Devices and Radiological Health − CDRH)の基
準により、可視光領域が動作域である実用（すなわちク
ラスII）レーザ・バーコード・スキャナでは、出力が平
均で１ミリワット(mW)以下でなければならない。しか
し、現在市販されている可視光レーザ・ダイオード・ス
キャナは、CW出力が3〜5mWを示す。3mW出力は、日本の
東芝株式会社製 TLD 9200 によって得られる。また、レ
ーザー・ダイオードのCW出力は、10mWを超えようとして
いる。こうした法令上の規制およびこうした規制をバー
コード・システムにおいて満たすための方法については
米国特許第4,639,606号（"Bar Code Scanner Laser Rad
iation Limit Control System" 1987年１月27日付ーけで
John Boles とJay Eastmanに対して発行）に詳しく述べ
られている。
【０００３】図１に示すような典型的なレーザ・バーコ
ード・スキャナでは、直流基準電圧(DC voltage refere
nce)10がレーザ・レギュレータ回路への入力として機能
している。レギュレータはレーザ・ダイオード14に電力
を付与しこれをCW的に動作させる。レーザからの出力は
適当な光学系（図には示されていない）で整形され、走
査機構（図には示されていない）によりバーコード上を
走査する。バーコードからの散乱光は光検出器16によっ
て検出される。コンデンサ18によるAC結合を介して、信
号は帯域制限プリアンプ20によって増幅される。プリア
ンプは、典型的には、アナログ・バーコード信号に含ま
れる周波数以上および以下に通過域を有するハイパスお
よびローパス・フィルタを利用している。また、プリア
ンプは、通常、自動利得制御(AGC)機能を含んでいる。
プリアンプからの出力は、ディジタル化回路22に供さ
れ、これによって、バーコードに対応するアナログ信号
はバーコードのディジタル表現に変換される。このディ
ジタル化されたバーコード信号は、バーコード・デコー
ダ装置によってデコードすることもできる。こうしたシ
ステムは、CWモードで動作する。光学的な出力は、法令
上の基準レベル（１mW）に制限される。
ード・スキャナでは、直流基準電圧(DC voltage refere
nce)10がレーザ・レギュレータ回路への入力として機能
している。レギュレータはレーザ・ダイオード14に電力
を付与しこれをCW的に動作させる。レーザからの出力は
適当な光学系（図には示されていない）で整形され、走
査機構（図には示されていない）によりバーコード上を
走査する。バーコードからの散乱光は光検出器16によっ
て検出される。コンデンサ18によるAC結合を介して、信
号は帯域制限プリアンプ20によって増幅される。プリア
ンプは、典型的には、アナログ・バーコード信号に含ま
れる周波数以上および以下に通過域を有するハイパスお
よびローパス・フィルタを利用している。また、プリア
ンプは、通常、自動利得制御(AGC)機能を含んでいる。
プリアンプからの出力は、ディジタル化回路22に供さ
れ、これによって、バーコードに対応するアナログ信号
はバーコードのディジタル表現に変換される。このディ
ジタル化されたバーコード信号は、バーコード・デコー
ダ装置によってデコードすることもできる。こうしたシ
ステムは、CWモードで動作する。光学的な出力は、法令
上の基準レベル（１mW）に制限される。
【０００４】バーコードのパルス駆動は、以前より提案
はされているが（Christe等による米国特許第3、684、868
号(1972年8月15日)、Shepard等による米国特許第4,758,
717号(1988年7月19日)参照）、上記の目的を達成するこ
とを可能としたかたちでの帯域および光源での使用につ
いては提案されていなかった。
はされているが（Christe等による米国特許第3、684、868
号(1972年8月15日)、Shepard等による米国特許第4,758,
717号(1988年7月19日)参照）、上記の目的を達成するこ
とを可能としたかたちでの帯域および光源での使用につ
いては提案されていなかった。
【０００５】
【発明の構成】簡単に述べれば、本発明は、バーコード
に対して放射されこれより戻ってくるように適合化され
たパルス化光線を生成する手段、および、バーコードか
ら戻ってくる光に応じてバーコードに対応する電気バー
コード信号を生成する手段を有するバーコード読取り装
置において使用することができる。バーコードは、この
電気信号よりデコードすることができる。本発明は、光
線生成手段において、光学出力(P)-電流(I) が、インコ
ヒーレントな放射である自然放射(spontaneous emissio
n)からコヒーレントな放射である誘導放射(stimulated
emission) への遷移が起こる部分で、傾斜ΔP ／ΔI が
急激に変化する特性を有するレーザ・ダイオード光源を
利用することによって、上記のようなバーコード読取り
装置を改良するものである。また、本発明システムは、
反復的な電流パルスを光源に加える手段であって、光源
を該遷移点付近で、しかも、光学出力が放射医学的健康
基準を上回ることがないデューティ・サイクルで作動さ
せる手段をも含む。電気信号発生手段は、電流パルスの
反復比の信号成分を除去する機能を備える。電気信号は
ディジタル化回路に供されてデイジタル信号を発生し、
これによってバーコードのデコードが行われることにな
る。
に対して放射されこれより戻ってくるように適合化され
たパルス化光線を生成する手段、および、バーコードか
ら戻ってくる光に応じてバーコードに対応する電気バー
コード信号を生成する手段を有するバーコード読取り装
置において使用することができる。バーコードは、この
電気信号よりデコードすることができる。本発明は、光
線生成手段において、光学出力(P)-電流(I) が、インコ
ヒーレントな放射である自然放射(spontaneous emissio
n)からコヒーレントな放射である誘導放射(stimulated
emission) への遷移が起こる部分で、傾斜ΔP ／ΔI が
急激に変化する特性を有するレーザ・ダイオード光源を
利用することによって、上記のようなバーコード読取り
装置を改良するものである。また、本発明システムは、
反復的な電流パルスを光源に加える手段であって、光源
を該遷移点付近で、しかも、光学出力が放射医学的健康
基準を上回ることがないデューティ・サイクルで作動さ
せる手段をも含む。電気信号発生手段は、電流パルスの
反復比の信号成分を除去する機能を備える。電気信号は
ディジタル化回路に供されてデイジタル信号を発生し、
これによってバーコードのデコードが行われることにな
る。
【０００６】
【発明の具体的開示】以下、図面を参照して本発明をよ
り具体的に説明する。これにより、これまでに述べてき
た以外の本発明の目的、特徴、効果および好適な実施態
様がより明瞭になるであろう。
り具体的に説明する。これにより、これまでに述べてき
た以外の本発明の目的、特徴、効果および好適な実施態
様がより明瞭になるであろう。
【０００７】図２には、本発明を実施するにあたって使
用し得るレーザ・ダイオードの非線形動作特性を示す。
図中の曲線によって示されているように、このレーザ・
ダイオードは、レーザ電流の変化に対し光学出力がわず
かにしか変化しない領域を有している。この領域(24)
は、自然放出による部分である。また、この特性曲線が
示すように、もう一つの領域26があり、この部分ではレ
ーザ電流の増加に伴って光学出力が劇的に（しかも線形
で）増加する。これは誘導放出すなわちレーザ放出によ
る部分である。傾斜係数(slope efficiency)ΔP／ΔIは
レーザ電流に対する光学出力の変化率である。
用し得るレーザ・ダイオードの非線形動作特性を示す。
図中の曲線によって示されているように、このレーザ・
ダイオードは、レーザ電流の変化に対し光学出力がわず
かにしか変化しない領域を有している。この領域(24)
は、自然放出による部分である。また、この特性曲線が
示すように、もう一つの領域26があり、この部分ではレ
ーザ電流の増加に伴って光学出力が劇的に（しかも線形
で）増加する。これは誘導放出すなわちレーザ放出によ
る部分である。傾斜係数(slope efficiency)ΔP／ΔIは
レーザ電流に対する光学出力の変化率である。
【０００８】典型的な可視光レーザ・ダイオードでは、
レーザ発光（誘導放出）は、およそ80ミリアンペア(mA)
程度の閾電流Ithで開始する。レーザ発光領域26での傾
斜係数は１未満であり、典型的には東芝のTLD 9200 で
0.6である。パルスモードでレーザ・ダイオードを誘導
放出領域26で動作させることにより、平均レーザ電流を
減少させ、一方、光学平均出力を１mW、すなわち、法令
により定められた放射医学的安全基準値未満に維持する
ことができる。
レーザ発光（誘導放出）は、およそ80ミリアンペア(mA)
程度の閾電流Ithで開始する。レーザ発光領域26での傾
斜係数は１未満であり、典型的には東芝のTLD 9200 で
0.6である。パルスモードでレーザ・ダイオードを誘導
放出領域26で動作させることにより、平均レーザ電流を
減少させ、一方、光学平均出力を１mW、すなわち、法令
により定められた放射医学的安全基準値未満に維持する
ことができる。
【０００９】これはレーザ・ダイオード28（図３および
図４）を図６に図示する電流によってパルス駆動するこ
とに達成される。たとえば、レーザ・ダイオードは、図
６の線30に示すようにCW動作電流81.67mAで駆動され
る。レーザ28を、たとえば、デューティ・サイクル33.3
％、パルス動作電流85mAで動作させた場合、レーザから
の個々のパルスの出力は3mWであるものの、平均光学出
力1mWを得ることができる。この場合、平均レーザ電流
は、28.33mAである。すなわち、CW動作で光学出力レベ
ルを1mWにする場合と比べ、必要となるレーザ動作電流
は53.34mA、つまり、およそ65.3％減少する。このよう
に必要な電力および電流は大きく減少し、同時に、レー
ザの平均出力を放射医学的健康・安全基準値以下に抑え
られる。
図４）を図６に図示する電流によってパルス駆動するこ
とに達成される。たとえば、レーザ・ダイオードは、図
６の線30に示すようにCW動作電流81.67mAで駆動され
る。レーザ28を、たとえば、デューティ・サイクル33.3
％、パルス動作電流85mAで動作させた場合、レーザから
の個々のパルスの出力は3mWであるものの、平均光学出
力1mWを得ることができる。この場合、平均レーザ電流
は、28.33mAである。すなわち、CW動作で光学出力レベ
ルを1mWにする場合と比べ、必要となるレーザ動作電流
は53.34mA、つまり、およそ65.3％減少する。このよう
に必要な電力および電流は大きく減少し、同時に、レー
ザの平均出力を放射医学的健康・安全基準値以下に抑え
られる。
【００１０】図３においては、レーザ28はパルス発振器
32によって、好ましくは周波数10kHz以上（たとえば100
kHz）、デューティ・サイクル50％(1/2)〜20％(1/5)で
駆動される。選択されるデューティ・サイクルは、使用
されるレーザ・ダイオードの出力とは反対の関係にあ
る。電流パルスはレギュレータ34によって調整され、レ
ーザ・ダイオード28に加えられる。パルス状のレーザ出
力はバーコードで散乱されて、その散乱光は光検出器36
で検出される。検出器36はアナログパルス信号を発生す
る。これはコンデンサ38によって（包絡線）検波器40に
交流結合されている。検波器は、サンプル・アンド・ホ
ールド、ピーク・ホロワその他の既知の検波技術に基づ
くものでよい。また、検波器は、一般的にはローパス・
フィルタを含み、検波過程で発生した人工的な高周波信
号を除去する。検波器の出力は、従来技術（図１参照）
によって得られるものと同様の、正確なアナログバーコ
ード信号である。このアナログ信号は、帯域制限プリア
ンプ42によって前置増幅される。この際にローパスフィ
ルタ機能によって、パルス周波数成分(10kHz以上)は除
去される。このパルス成分は、パルス発振器32で発生し
た電流パルスに由来するものである。帯域制限プリアン
プ42はディジタル化回路44に続いており、これによって
バーコードに対応するディジタル信号がもたらされる。
この信号はデコーダ（図には示されていない）に加えら
れ、バーコードがデコードされる。
32によって、好ましくは周波数10kHz以上（たとえば100
kHz）、デューティ・サイクル50％(1/2)〜20％(1/5)で
駆動される。選択されるデューティ・サイクルは、使用
されるレーザ・ダイオードの出力とは反対の関係にあ
る。電流パルスはレギュレータ34によって調整され、レ
ーザ・ダイオード28に加えられる。パルス状のレーザ出
力はバーコードで散乱されて、その散乱光は光検出器36
で検出される。検出器36はアナログパルス信号を発生す
る。これはコンデンサ38によって（包絡線）検波器40に
交流結合されている。検波器は、サンプル・アンド・ホ
ールド、ピーク・ホロワその他の既知の検波技術に基づ
くものでよい。また、検波器は、一般的にはローパス・
フィルタを含み、検波過程で発生した人工的な高周波信
号を除去する。検波器の出力は、従来技術（図１参照）
によって得られるものと同様の、正確なアナログバーコ
ード信号である。このアナログ信号は、帯域制限プリア
ンプ42によって前置増幅される。この際にローパスフィ
ルタ機能によって、パルス周波数成分(10kHz以上)は除
去される。このパルス成分は、パルス発振器32で発生し
た電流パルスに由来するものである。帯域制限プリアン
プ42はディジタル化回路44に続いており、これによって
バーコードに対応するディジタル信号がもたらされる。
この信号はデコーダ（図には示されていない）に加えら
れ、バーコードがデコードされる。
【００１１】図４には図３と類似したシステムを示す。
２つのシステムでは、検波器とプリアンプの順番が置き
換わっており、これが両者の相違となっている。プリア
ンプの通過最大周波数は、パルス周波数よりも大きく、
レーザのパルス周波数を通過させる。検波器の最低通過
周波数は、バーコード信号に含まれる周波数を通過させ
る程度には大きいがパルスレーザ動作に起因する成分を
通過させる程度ではない。
２つのシステムでは、検波器とプリアンプの順番が置き
換わっており、これが両者の相違となっている。プリア
ンプの通過最大周波数は、パルス周波数よりも大きく、
レーザのパルス周波数を通過させる。検波器の最低通過
周波数は、バーコード信号に含まれる周波数を通過させ
る程度には大きいがパルスレーザ動作に起因する成分を
通過させる程度ではない。
【００１２】
【発明の効果】本発明の方法によれば、システムの読取
り性能を低下させることなく、レーザに加えられる動作
電流を実質的に減少させることが可能であり、これによ
って電力消費（すなわち電流の消耗）を抑えることがで
き、よって、ハンドヘルド型のバーコードスキャナのよ
うな携帯型電池駆動式装置において特に有用であること
が見出された。こうした節電および放射制限機能は、光
源の光学出力-動作電流特性の一部を除いて光源（すな
わちレーザ）をCWモードというよりはパルスモードで動
作させることによって、読取り性能を低下させることな
く得られる。
り性能を低下させることなく、レーザに加えられる動作
電流を実質的に減少させることが可能であり、これによ
って電力消費（すなわち電流の消耗）を抑えることがで
き、よって、ハンドヘルド型のバーコードスキャナのよ
うな携帯型電池駆動式装置において特に有用であること
が見出された。こうした節電および放射制限機能は、光
源の光学出力-動作電流特性の一部を除いて光源（すな
わちレーザ）をCWモードというよりはパルスモードで動
作させることによって、読取り性能を低下させることな
く得られる。
【００１３】
図１は、レーザを用いる従来技術のバーコード読取りシ
ステムのブロック図。図２は、レーザ・ダイオード動作
特性曲線。図３は、レーザを用いる本発明の一態様にお
けるバーコード読取りシステムのブロック図。図４は、
レーザを用いる本発明の他の態様におけるバーコード読
取りシステムのブロック図。図５および図６は、光学出
力とレーザ電流波形との関係を図解した波形図。
ステムのブロック図。図２は、レーザ・ダイオード動作
特性曲線。図３は、レーザを用いる本発明の一態様にお
けるバーコード読取りシステムのブロック図。図４は、
レーザを用いる本発明の他の態様におけるバーコード読
取りシステムのブロック図。図５および図６は、光学出
力とレーザ電流波形との関係を図解した波形図。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−204781（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−66060（ＪＰ，Ａ) 米国特許4639606（ＵＳ，Ａ) 米国特許4694182（ＵＳ，Ａ)
Claims (6)
- 【請求項１】 バーコードに対して放射されこれより戻
ってくるように適合化されたパルス化光線を生成する手
段と、バーコードから戻ってくる光に応じてバーコード
に対応する電気バーコード信号を生成してバーコードの
デコードを可能とする手段を有するバーコード読取り装
置であって：該光線生成手段が、光学出力(P)-電流(I)
特性が非線形の傾斜係数ΔP ／ΔI を有して原点よりの
低傾斜係数域とこれに続く高傾斜係数域との間で傾斜Δ
P ／ΔI が急激に増大し、該特性の高傾斜係数域で誘導
放射光を発生する電流範囲に有するレーザ・ダイオード
光源と、反復的な電流パルスを該光源に加える手段であ
って、該光源を該高傾斜係数域で該特性に従い、かつレ
ーザ・ダイオードの出力が予め定めた放射医学的安全レ
ベル以下となるデューティ・サイクルで作動させる手段
からなる装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の装置であって、該レー
ザ・ダイオードにバーコードによる信号スペクトルより
もはるかに大きい反復比で電流パルスを加える手段を有
するもの。 - 【請求項３】 請求項２に記載の装置であって、該反復
比が10kHz 以上であるもの。 - 【請求項４】 請求項１に記載の装置であって、該デュ
ーティ・サイクルが1/5 〜1/2 の範囲であり、該電流
が、該デューティー・サイクルが1/5 であるときの光学
出力の予め定めたレベルの5 倍から該デューティ・サイ
クルが1/2 であるときの光学出力レベルの2 倍の出力を
発生するレベルであるもの。 - 【請求項５】 請求項１に記載の装置であって、該電気
バーコード信号発生手段は該バーコードから戻ってくる
光に応答して該バーコード信号の検波のための出力信号
を形成する光検出器を有し、該バーコード信号をディジ
タル化する手段を有し、該電気信号発生手段は検波手段
とディジタル化手段の間で該電流パルスの反復比よりも
低い周波数を通過させる手段を含む除去手段からなるも
の。 - 【請求項６】 請求項１に記載の装置であって、該電気
バーコード信号発生手段は該バーコードから戻ってくる
光に対応する光検出器を有して該バーコード信号の検波
のための出力信号手段を形成し、さらに、該バーコード
信号をディジタル化する手段を有し、該電気信号除去手
段は、該光検出器と該検波手段との間にあって該電流パ
ルスの反復比よりも低い周波数を通過させる手段からな
るもの。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3065235A JP2953593B2 (ja) | 1991-03-07 | 1991-03-07 | 節電およびレーザ放射出力抑制手段を備えたバーコード読取り装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3065235A JP2953593B2 (ja) | 1991-03-07 | 1991-03-07 | 節電およびレーザ放射出力抑制手段を備えたバーコード読取り装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0773265A JPH0773265A (ja) | 1995-03-17 |
| JP2953593B2 true JP2953593B2 (ja) | 1999-09-27 |
Family
ID=13281052
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3065235A Expired - Fee Related JP2953593B2 (ja) | 1991-03-07 | 1991-03-07 | 節電およびレーザ放射出力抑制手段を備えたバーコード読取り装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2953593B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7209502B2 (en) | 2004-02-12 | 2007-04-24 | Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Open loop laser power control for optical navigation devices and optical systems |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4639606A (en) | 1984-10-26 | 1987-01-27 | Optel System Limited | Bar code scanner laser radiation exposure limit control system |
| US4694182A (en) | 1986-02-27 | 1987-09-15 | Spectra-Physics, Inc. | Hand held bar code reader with modulated laser diode and detector |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5566060A (en) * | 1978-11-10 | 1980-05-19 | Kokusai Electric Co Ltd | Bar-code detection circuit |
| US4682015A (en) * | 1985-03-07 | 1987-07-21 | Hewlett-Packard Company | Low powered high ambient light bar code reader circuit |
-
1991
- 1991-03-07 JP JP3065235A patent/JP2953593B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4639606A (en) | 1984-10-26 | 1987-01-27 | Optel System Limited | Bar code scanner laser radiation exposure limit control system |
| US4694182A (en) | 1986-02-27 | 1987-09-15 | Spectra-Physics, Inc. | Hand held bar code reader with modulated laser diode and detector |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0773265A (ja) | 1995-03-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19951219 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |