JP3080624U - レーザバーコードスキャナの信号処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来のバーコード読取装置は、バーコードまで
の距離の違いから反射光量に影響を与えて、得られた信
号の大きさにより電気回路が飽和状態や誤読取りが発生
し、バーコードの解像度と読取範囲が制限される問題が
あった。 【解決手段】本考案は、受光素子から得られたバーコー
ド信号をプリ増幅する際に、先に増幅され出力されたバ
ーコード信号をフィードバックして発光ダイオード１１
ｂを発光させ、光感応抵抗１１ａで受光させてその時の
抵抗値で、自動ゲイン制御部１のアンプ１５のゲインを
制御して増幅率を変化させて、受光素子から得られたバ
ーコード信号を適正に増幅して、後段で信号処理を行わ
せるレーザバーコードスキャナの信号処理装置を提供す
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、レーザバーコードスキャナの信号処理装置に係り、特に受光素子に より得られたバーコード信号に対して、自動ゲイン（利得）制御方式によって、 後段の処理部に適正に増幅して送出するレーザバーコードスキャナ（以下、バー コード読取装置と称する）の信号処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、

【０００３】

【従来の技術とその課題】

一般に、レーザ光を利用する非接触式のバーコード読取装置は、レーザ発光素 子によるレーザ光をバーコードに照射し、このバーコードで反射された反射光を 取り込み、光電変換により直接的に光電気信号（バーコード信号）に変換した後 、増幅回路において処理可能なレベルまで増幅され、さらに、デジタル変換回路 に入力してデジタル化処理が施される。デジタル化されたバーコード信号は、デ コーディング回路によりデコーディングされている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

このようなバーコード読取装置は、読み取り可能な距離内において、通常ユー ザは読む取るべきバーコードまでの距離を決めて読み取ってはいない、即ち、一 定の距離で読み取りを行ってはいない。そのバーコードまでの距離の違いから、 バーコードに到達するレーザ光のエネルギー量に差が生じ、さらにそのバーコー ドで反射して取り込まれる反射光のエネルギー量にも差を生じさせており、バー コード読取装置とバーコードの距離が読み取り結果に影響を与えている。

【０００５】 つまり、受光センサにより検出される信号レベルは、反射光のエネルギー量に より影響されているため、増幅回路のゲインが固定されていた場合には、受光セ ンサにより検出された信号レベルが大きすぎると、電気回路が飽和状態となり、 一方、信号レベルが小さすぎると、処理を行うのに十分なレベルまで増幅されず 、またはノイズ等の影響を受けやすくなり、誤って読み取られる場合もあり、バ ーコードの解像度と読み取れる範囲が制限されてしまうという問題がある。

【０００６】 そのため、本考案は、前述した課題を解決するために、発光素子の出力に基づ き制御されるゲイン調整素子を搭載する自動ゲイン制御方式を用いた回路構成を 備えて適正なゲイン制御を行い、バーコードの解像度と読み取れる範囲が制限さ れないレーザバーコードスキャナの信号処理装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案は上記目的を達成するために、バーコードにレーザ光を照射し、その反 射光から表記される情報を読み取るレーザバーコードスキャナの信号処理装置に おいて、光学的に特性を変化する調整部位と、該調整部位の特性変化に準じてゲ インが調整される第１の信号増幅部とを備え、且つ前記反射光に基づく入力信号 によりゲインに起因する自己バイブレーションの生成を防止する自動ゲイン制御 部と、前記自動ゲイン制御部の前記第１の信号増幅部からの出力信号を所定レベ ルまで増幅して、バーコード信号として出力する第２の信号増幅部と、前記第２ の信号増幅部から増幅されて出力された信号の一部を入力し、その信号のレベル が予め定めたレベルを超えた際に、その旨を示す検出信号を出力する信号レベル 検出部と、前記信号レベル検出部からの検出信号を受けて、容量素子及び抵抗素 子によりゲイン制御電圧値を生成する自動ゲイン制御電圧部と、前記自動ゲイン 制御電圧部から出力されるゲイン制御電圧出力値を緩衝して、ゲイン制御に影響 を与えないようにすると共に、前記自動ゲイン制御部の前記調整部位へゲイン制 御電圧出力値を供給するバッファ部とを備えるレーザバーコードスキャナの信号 処理装置を提供する。

【０００８】 また、前記バッファ部として、アプリケーション増幅器または、他の高抵抗入 力且つ低抵抗出力の構成部位を用いる。前記自動ゲイン制御部１の前記調整部位 は、発光素子及び受光する光量に応じて抵抗値が変化する調整素子で構成され、 前記バッファ部から入力された経時変化するゲイン制御電圧出力値により前記発 光素子が発光され、前記発光素子からの光量に従って前記調整素子の出力抵抗値 が変更され、前記第２の信号増幅部の出力の増大若しくは減少を抑制するように 前記第１の信号増幅部のゲインを制御する。

【０００９】 以上のように構成されたレーザバーコードスキャナの信号処理装置は、出力さ れたバーコード信号が信号処理を行うのにレベルが低い場合には、ゲイン制御電 圧値が低下し、自動ゲイン制御部における発光素子の明るさも弱くなって調整素 子の抵抗値が高くなり、自動ゲイン制御部のゲインが増加することを招き、出力 されるバーコード信号のレベルが高くなるようにさらに高倍率の増幅倍率となる 。一方、バーコード信号のレベルが高くなった場合には、ゲイン制御電圧値が高 くなって発光素子の明るさが強くなり、調整素子の抵抗値が低くなり自動ゲイン 制御部のゲインが減少することを招き、出力されるバーコード信号のレベルが低 くなるようにさらに低倍率の増幅倍率となり所望する増幅倍率となる。

【００１０】

【考案の実施の形態】

以下、図面を参照して本考案の実施形態について詳細に説明する。 図１は、本考案の実施形態に係るレーザバーコードスキャナ（バーコード読取 装置）の信号処理装置の概念的なブロック構成を示し、図２は、この信号処理装 置の回路例を示している。この信号処理装置は、レーザ光をバーコードに照射し てその反射光により表記されるバーコード情報を読み取るバーコード読取装置に 搭載される部位であり、フィードバックによる自動ゲイン制御方式を用いた増幅 処理を行うことにより、バーコードからの反射光を光電変換する図示しない受光 素子から出力される信号（バーコード信号）を適正に増幅して、後段の図示しな いバーコード信号処理部へ出力する。

【００１１】 図１に示すように、この信号処理装置は、バーコードからの反射光を光電変換 する受光素子の出力信号に基づく増幅利得（ゲイン）を後述するように制御しつ つ、そのゲインで受光素子の出力信号をプリ増幅を行う自動ゲイン制御部１と、 自動ゲイン制御部１から出力されたバーコード信号を固定されたゲインで増幅し て後段のバーコード信号処理部へ出力する信号増幅部２と、増幅されたバーコー ド信号の一部を取り込み、予め定めた基準レベル（基準電圧）を超えた場合には 、その旨の検出信号を出力する信号レベル検出部３と、検出信号に基づくゲイン 制御用電圧値を生成する自動ゲイン制御電圧部４と、そのゲイン制御用電圧値を 自動ゲイン制御部１へ伝搬するバッファ部５とで構成される。

【００１２】 図２に示す回路例を参照して、前述した各構成部について詳細に説明する。 自動ゲイン制御部１は、受光素子として機能する光感応抵抗１１ａと発光ダイ オード１１ｂとの一対からなるゲイン調整部１１と、ゲイン調整部１１の両出力 端にそれぞれ並列接続される抵抗１２及びコンデンサ１４と、入力端子７からの 電源及び入力端子６からの受光素子から出力された信号を、それぞれの入力端（ ＋），（−）に入力して、ゲイン調整部１１に示唆されたゲインによりプリ増幅 を行うアンプ１５とで構成される。尚、光感応抵抗１１ａに並列的に接続される 抵抗１４はゲインの値が調整される際に発生する場合がある自己振動を防止する できる。

【００１３】 信号増幅部２は、主として直列接続されたアンプ１８、１９で構成され、自動 ゲイン制御部１によりプリ増幅されたバーコード信号をアンプ１８、１９で増幅 して出力端子２０へ出力する。これらのアンプ１８、１９は、それぞれコンデン サ２１、２３及び抵抗２２、２４が接続されており、これらにより固定されたゲ インでバーコード信号が増幅される。ここで、増幅されたバーコード信号の一部 は、コンデンサ２５を介して、信号レベル検出部３の入力端に接続される。

【００１４】 この信号レベル検出部３は、主としてアンプ２６と複数の抵抗により構成され 、増幅されたバーコード信号の電圧値が入力端子７からの電源に基づく基準レベ ルを越えた際に、検出信号を出力する。

【００１５】 この自動ゲイン制御電圧部４は、抵抗２７を介して検出信号をアノード側に入 力するダイオード２８と、ダイオード２８のカソードと接地間に接続されたコン デンサ３０及び抵抗３１と、 該カソードにアノードが接続されたダイオード２ ９とで構成される。この自動ゲイン制御電圧部４により、信号レベル検出部３か らの検出信号から所要のゲインの制御電圧値が得られる。また、自動ゲイン制御 電圧部４の出力は、オペアンプ３２及び抵抗３３からなるバッファ部５に入力さ れ、オペアンプ３２は、抵抗３３を介して、上記ゲインの制御電圧値を発光ダイ オード１１ｂに出力する。このバッファ部５は、自動ゲイン制御電圧部４からの ゲイン制御電圧値を緩衝することに用られ、ゲイン制御電圧値が影響されること を防止する。

【００１６】 このように構成された信号処理装置における自動ゲイン制御について説明する 。 この自動ゲイン制御方式においては、まず、読取装置の受光素子がバーコード からの反射光を受光し、光電変換により生成された出力信号（バーコード信号） が入力端６から自動ゲイン制御部１のアンプ１５に入力される。この時、アンプ １５のゲインは、以前に演算されたゲイン制御信号（ゲイン制御信号電圧値）に 基づき設定されている。このアンプ１５でプリ増幅されたバーコード信号は、信 号増幅部２で所要の電圧レベルまで増幅され、出力端子２０を介して後段の処理 回路に出力される。この時、信号増幅部２から出力されたバーコード信号の一部 は、ゲイン制御信号を生成するためのサンプリング用に分岐して信号レベル検出 部３に送出される。この信号レベル検出部３では、バーコード信号の電圧値が基 準レベルを越えた際に、検出信号が抵抗２７を介して自動ゲイン制御電圧部４へ 出力される。

【００１７】 そして自動ゲイン制御電圧部４では、検出信号を順方向のダイオード２８を通 じて、コンデンサ３０を充電し、この充電電圧がゲイン制御電圧として用いられ る。このゲイン制御電圧のレベルの高低に従ってゲインを変動させるため、コン デンサ２８には抵抗３１が並列的に接続され、コンデンサ２８の電荷が放電でき る経路を有している。この抵抗３１を設けない場合には、コンデンサ３０は持続 的に充電されるようになり、その累積した電圧が速やかに飽和してしまい、ゲイ ンを調整する機能性を失う恐れがある。

【００１８】 この自動ゲイン制御電圧部４より得られる変動するゲイン制御電圧は、自動ゲ イン制御に利用される。しかしながら、このゲイン制御電圧が直接的に発光ダイ オード１１ｂに供給された場合には、発光ダイオード１１ｂのダイオードＰＮ極 接合電圧特性と内部抵抗特性の影響を受けて、制御電圧に影響する可能性がある ため、バッファ５として機能するオペレーションアンプ３２を設ける。このバッ ファ５は、他にも高抵抗の入力且つ低抵抗の出力の特性を持つ構成部位により構 成してもよい。

【００１９】 ここで、ゲイン制御電圧による自動ゲイン制御部１のゲイン制御について説明 する。図示しない受光素子からの出力信号の微弱であった場合、フィードバック されるゲイン制御電圧も低下するため、発光ダイオード１１ｂの発光量が減り、 光感応抵抗１１ａの抵抗値が高くなり、アンプ１５のゲインが増加して、増幅倍 率が高くなり、自動ゲイン制御部１からプリ増幅されて出力されるバーコード信 号の電圧レベルが高くなる。一方、受光素子からの出力信号の過大であった場合 、フィードバックされるゲイン制御電圧も大きくなり、発光ダイオード１１ｂが 明るくなる。これに伴い光感応抵抗１１ａの抵抗値が低下し、アンプ１５のゲイ ンが減少して増幅倍率が低くなり、自動ゲイン制御部１からプリ増幅されて出力 されるバーコード信号の電圧レベルが低くなる。

【００２０】 このように受光素子からの出力信号の強弱に従った信号レベルで発光ダイオー ド１１ｂで発光させて、その明るさの変化で光感応抵抗１１ａの抵抗値に変化を 与えて、自動ゲイン制御を実現するため、好ましいバーコード信号処理装置が得 られる。

【００２１】 本実施形態では、発光ダイオードを制御手段として用いているが、これに限定 されるものではなく、他にもランプ等の発光素子を用いてこのようなゲイン制御 を実現することは容易である。また同様に、ゲイン制御を行うための受光素子と して、光感応抵抗を用いているが、他にも光電変換により、抵抗変化や電圧値の 変化が生じる構成部位を用いてもよい。以上説明した本実施形態は一例であって 、考案の要旨を逸脱しない範囲で適宜、応用することは容易であり、好適な実施 形態に示した構成は本考案の絶対的な制限にならない。

【００２２】

【考案の効果】

以上詳述したように本考案によれば、発光素子の出力に基づき制御されるゲイ ン調整素子を搭載する自動ゲイン制御方式を用いた回路構成を備えて適正な自動 ゲインを行い、バーコードの解像度と読み取れる範囲が制限されないレーザバー コードスキャナの信号処理装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の信号処理装置の一構成例を示すブロッ
ク図である。

【図２】図１に示した信号処理装置の回路構成を示す図
である。

【符号の説明】

１…自動ゲイン制御部 ２…信号増幅部 ３…信号レベル検出部 ４…自動ゲイン制御電圧部 ５…バッファ部

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 バーコードにレーザ光を照射し、その反
   射光から表記される情報を読み取るレーザバーコードス
   キャナの信号処理装置において、 光学的に特性を変化する調整部位と、該調整部位の特性
   変化に準じてゲインが調整される第１の信号増幅部とを
   備え、且つ前記反射光に基づく入力信号によりゲインに
   起因する自己バイブレーションの生成を防止する自動ゲ
   イン制御部と、 前記自動ゲイン制御部の前記第１の信号増幅部からの出
   力信号を所定レベルまで増幅して、バーコード信号とし
   て出力する第２の信号増幅部と、 前記第２の信号増幅部から増幅されて出力された信号の
   一部を入力し、その信号のレベルが予め定めたレベルを
   超えた際に、その旨を示す検出信号を出力する信号レベ
   ル検出部と、 前記信号レベル検出部からの検出信号を受けて、容量素
   子及び抵抗素子によりゲイン制御電圧値を生成する自動
   ゲイン制御電圧部と、 前記自動ゲイン制御電圧部から出力されるゲイン制御電
   圧出力値を緩衝して、ゲイン制御に影響を与えないよう
   にすると共に、前記自動ゲイン制御部の前記調整部位へ
   ゲイン制御電圧出力値を供給するバッファ部と、を具備
   することを特徴とするレーザバーコードスキャナの信号
   処理装置。
2. 【請求項２】 前記バッファ部として、アプリケーショ
   ン増幅器または、他の高抵抗入力且つ低抵抗出力の構成
   部位を用いることを特徴とする請求項１に記載のレーザ
   バーコードスキャナの信号処理装置。
3. 【請求項３】 前記自動ゲイン制御部１の前記調整部位
   は、発光素子及び受光する光量に応じて抵抗値が変化す
   る調整素子で構成され、 前記バッファ部から入力された経時変化するゲイン制御
   電圧出力値により前記発光素子が発光され、前記発光素
   子からの光量に従って前記調整素子の出力抵抗値が変更
   され、前記第２の信号増幅部の出力の増大若しくは減少
   を抑制するように前記第１の信号増幅部のゲインを制御
   することを特徴とする請求項１に記載のレーザバーコー
   ドスキャナの信号処理装置。