JP3794053B2 - バーコード読取装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、周波数可変器を用いてCCDの蓄積時間を変化させることに特徴を有するバーコード読取装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
バーコード読取装置では、バーコードラベル面に一定の光を照射し、その乱反射光をCCDラインセンサにて受光し、電気信号に変換している。
ところで、バーコード相互間では、その種類や汚れかたによってPCS(Print Contrast Signal) のレベルに差がある。PCSとは、バーコードのうちバーが在る部分と無い部分との光反射率の比率をいい、PCSレベルが低いとき、バーの在る部分と無い部分との光反射率の差が小さい。ここで、例えばPCSレベルの低いバーコードからの反射光を電荷蓄積時間の短いCCDラインセンサで受光すると、CCD出力信号のMTF(Modulation Transfer Function)が小さくなり、正確な読み取りができない。すなわち、PCSレベルの低いバーコードの読み取りを行うときには、CCDラインセンサの電荷蓄積時間を長くする必要がある。一方、PCSレベルの高いバーコードの読み取りを行うときには、CCD出力信号のレベルを飽和させないように、CCDラインセンサの電荷蓄積時間を短くする必要がある。
【0003】
従来では、CCDラインセンサの電荷蓄積時間を、例えば水晶発振器の発信周波数を用いて規定しており、通常、発振周波数の異なる2個の水晶発振器を用いて、長短2種類の電荷蓄積時間を設定している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、読み取り対象となる個々のバーコードは広範囲に渡って分散した多様なPCSレベルを有する。従って、CCDラインセンサの電荷蓄積時間を長短の2種類のみで変化させるのでは、バーコードを適切な電荷蓄積時間で読み取ることができない。その結果、従来のバーコード読取装置には、バーコードを即座に読み取れないことが多々生じ、読み取り性能が低いという問題がある。
かかる問題を解決するために、発振周波数の異なる多数の水晶発振器を用いて、電荷蓄積時間を多様に設定することも考えられるが、装置が大規模化および高価格化するという問題がある。
【0005】
本発明は、上述した従来技術に鑑みてなされ、小規模かつ安価な装置構成で、優れた読み取り特性を発揮できるバーコード読取装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上述した従来技術の問題点を解決し、上述した目的を達成するために、本発明のバーコード読取装置は、光源からの光をバーコードに照射して、その乱反射光を電荷伝送デバイスに結像させ、前記電荷転送デバイスの出力からバーコードを読み取るバーコード読取装置であって、基準周波数の基準信号を出力する発振器と、
予め決められた複数の分周率を低い分周率から高い分周率に自動的に順に切り換えて選択し、当該選択した分周率で入力信号を分周する分周手段と、前記基準信号および前記分周された信号を入力し、これらの位相差に応じた差信号電圧を出力する位相差検出手段と、前記差信号電圧の高調波成分を除去するローパスフィルタと、前記高調波成分が除去された差信号電圧によって制御され、その出力信号を前記入力信号として前記分周手段に出力させる電圧制御発振器とを有し、前記電圧制御発振器からの出力信号に基づいて、前記電荷転送デバイスの電荷蓄積時間を制御する。
【0007】
また、本発明のバーコード読取装置は、好ましくは、前記電荷転送デバイスは、CCDである。
【0008】
本発明のバーコード読取装置では、分周手段、位相差検出手段、ローパスフィルタおよび電圧制御発振器によってPLL回路が構成される。ここで、分周手段の分周率は切換データによって決定され、ロック状態では、当該分周率に応じた周波数を有する出力信号が電圧制御発振器から電荷転送デバイスに出力される。電荷転送デバイスでは、電圧制御発振器からの出力信号に応じた電荷蓄積時間で、バーコードからの反射光を結像する。本発明のバーコード読取装置では、分周手段は切換データに基づいて、分周率を順に切り換える。このとき、当該切り換えによって、電圧制御発振器からの出力信号の周波数も切り換わる。その結果、電荷転送デバイスでは、切換データに示される分周率に応じて、電荷蓄積時間が順に切り換えられる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係わるバーコード読取装置について説明する。
図1は、本実施形態のバーコード読取装置1のCCDラインセンサ付近の構成図である。
図1に示すように、バーコード読取装置1は、CCD駆動回路2、ROM3、RAM4、インタフェース5、デコード回路6、A/D変換器7、CCDラインセンサ8、CPU9およびバス20を有する。
尚、バーコード読取装置1には、図1に示す構成要素の他に、バーコードに照射する光を発する光源を含む光学系を有する。
【0010】
ROM3には、CCD駆動回路2の制御データを含む所定のデータが記憶してある。
RAM4は、デコードデータを一時保持するために使われる。
CPU9は、CCD駆動回路2、ROM3、RAM4およびデコード回路6の相互間におけるデータ伝送を制御する。
CCDラインセンサ8は、CCD駆動回路2からのクロック信号φ1,φ2を入力し、クロック信号φ1に応じた電荷蓄積時間で、バーコードにて反射された光源からの光を、ライン状に配置されたセルに結像する2相駆動方式のラインセンサである。CCDラインセンサ8は、クロック信号φ1と、クロック信号φ2に基づいて内部で新たに生成されたクロック信号と基づいて駆動される。
尚、CCDラインセンサ8から結像結果に応じて出力されるアナログ信号S8の出力値Doutは電荷蓄積時間が長いほど大きい。また、出力値Doutが大きいほどMTFが大きくなる。ここで、出力値Doutは、白色原稿における反射光をCCDラインセンサ8に結像したときの出力値である。
【0011】
A/D変換器7は、CCDラインセンサ8の結像結果に応じたアナログ信号S8を入力し、このアナログ信号S8をA/D変換し、変換されたディジタル信号S7をデコード回路6に出力する。
【0012】
デコード回路6は、A/D変換器7からのディジタル信号S7をデコードし、そのデコード結果S6をインタフェース5に出力する。
インタフェース5は、外部装置との間でデータの入出力を行う。
【0013】
次に、図1に示すCCD駆動回路2について詳細に説明する。
図2は、図1に示すCCD駆動回路2の構成図である。
図2に示すように、CCD駆動回路2は、位相検出器10、チャージポンプ11、ループフィルタ&VCO12、PLLコントローラ13、発振器14、1/2分周器15、出力バッファ16,17およびマルチプレクサ18を有する。
【0014】
発振器14は、例えば水晶発振器であり、周波数f0の方形波をした基準信号S14をPLLコントローラ13およびマルチプレクサ18に出力する。
PLLコントローラ13は、図1に示すCPU9からの制御に応じて例えばROM3に記憶された制御信号S20を入力し、この制御信号S20に示される制御データ30に基づいて、内蔵する分周器の分周率を制御する。すなわち、PLLコントローラ13は、分周率をNとしたときに、ループフィルタ&VCO12からの出力信号S12を入力し、この出力信号S12を分周率Nで分周した出力信号S13を位相検出器10に出力する。例えば、出力信号S12の周波数がf1であるとき、出力信号S13の周波数はN・f1となる。
【0015】
ここで、制御データ30は、例えば4ビットで構成され、分周率Nとして16(=24 )種類のパターンを指定することができる。このとき、CCDラインセンサ8の電荷蓄積時間が出力信号S12の周波数によって決定されることから、この電荷蓄積時間を16通りに設定できる。例えば、5msから1ms間隔で20msまでの電荷蓄積時間を設定できる。
図3(A)〜(E)は、制御データ30と、クロック信号φ1,φ2およびアナログ信号S8の出力値Doutのタイミングチャートとの関係の一部を示す図である。
図3(A)〜(E)に示すように、制御データ30が「0000」、「0001」、「0010」、「0101」および「1111」のとき、それぞれ、クロック信号φ1がハイレベルを維持する時間は、5ms、6ms、7ms、10msおよび20msとなる。クロック信号φ1がハイレベルを維持する時間が、CCDラインセンサ8の電荷蓄積時間となる。PLLコントローラ13では、制御データ30の値が大きいほど、分周率Nを大きくし、クロック信号φ1の周波数を低くしている。
【0016】
また、PLLコントローラ13は、発振器14からの基準信号S14を、例えば、そのまま位相検出器10に出力する。
位相検出器10は、PLLコントローラ13から、基準信号S14とループフィルタ&VCO12からの出力信号S13とを入力し、これらの信号間の位相差を検出し、当該位相差に応じた差信号電圧S10をチャージポンプ11に出力する。
【0017】
チャージポンプ11は、位相検出器10からの差信号電圧S10を蓄積した後に、この差信号電圧S10をループフィルタ&VCO12に出力する。
ループフィルタ&VCO12は、差信号電圧S10をローパスフィルタで高調波成分を除去して平滑化し、この平滑化された差信号電圧をVCO(Voltage Control Oscillator)の制御電圧とする。VCOは、入力した差信号電圧に応じた周波数の出力信号S12をPLLコントローラ13、1/2分周器15および出力バッファ16に出力する。
上述したCCD駆動回路2では、位相検出器10、チャージポンプ11、ループフィルタ&VCO12およびPLLコントローラ13によってPLL回路が構成され、基準信号S14の周波数f0と出力信号S13の周波数N・f1とが等しくなったときに、位相検出器10の差信号電圧S10がゼロになり、ロック状態となる。
【0018】
1/2分周器15は、ループフィルタ&VCO12から出力信号S12を1/2の分周率で分周し、その分周した出力信号S15をマルチプレクサ18に出力する。
マルチプレクサ18は、発振器14からの基準信号S14と1/2分周器15からの出力信号S15とを選択的に出力バッファ17に出力する。出力バッファ17からは、クロック信号φ2がCCD駆動回路2に出力される。
【0019】
次に、バーコード読取装置1の動作について図1〜3を参照しながら説明する。
先ず、図1に示すCPU9からの制御によって、図3(A)のように「0000」を示す制御データ30がCCD駆動回路2のPLLコントローラ13に出力される。
PLLコントローラ13では、PLL回路がロック状態になったときに、出力信号S12のハイレベル維持時間が「5ms」となるように、内蔵する分周器の分周率を決定する。この出力信号S12は、出力バッファ16を介して、クロック信号φ1としてCCDラインセンサ8に出力される。CCDラインセンサ8では、クロック信号φ1に基づいて、電荷蓄積時間「5ms」で、バーコードからの反射光を結像する。このとき、CCDラインセンサ8からのアナログ信号S8の出力値Doutは、図3(A)に示すようになる。そして、CCDラインセンサ8からのアナログ信号S8がA/D変換器7においてディジタル信号S7に変換され、デコード回路6においてデコードされる。
読み取り対象がPCSの非常に高いバーコードである場合には、この時点で、バーコードの読み取りが完了する。
【0020】
以後、図1に示すCPU9からの制御によって、図3(B)〜(E)に示されるものを含む種々の制御データ30が、値の低い方から順にCCD駆動回路2のPLLコントローラ13に出力される。
このとき、制御データ30の値が大きくなるにつれて、分周率が高くなり、図3(A)〜(E)に示すように、クロック信号φ1がハイレベルを維持する時間が長くなる。それに応じて、CCDラインセンサ8の電荷蓄積時間も長くなり、アナログ信号S8の出力値Doutが大きくなる。その結果、制御データ30の値が大きくなるについて、低いPCSのバーコードを読み取るのに適した状態になる。
【0021】
すなわち、バーコード読取装置1では、被読み取り対象が、高いPCSのバーコードである場合に、比較的初期の段階で出力される制御データ30に応じて読み取りが行われる。また、読み取り対象が、低いPCSのバーコード(印刷状態の悪いバーコード)である場合には、比較的後の段階で出力される制御データ30に応じて読み取りが行われる。
尚、最終段階で出力される図3(E)に示す制御データ30によって読み取りを行うことができないバーコードについての読み取りはNGとなる。
【0022】
以上説明したように、バーコード読取装置1によれば、制御データ30に基づいて、PLLコントローラ13が内蔵する分周器の分周率を自動的に変更することで、CCDラインセンサ8を駆動するクロック信号φ1の周波数を柔軟に設定することができる。その結果、CCDラインセンサ8における電荷蓄積時間を自動的に多段階に切り換えれことが可能になり、印刷状態の異なる種々のバーコードを高速かつ正確に読み取ることができる。
また、バーコード読取装置1によれば、PLL回路を用いることで、装置の小規模化および低価格化を図ることができる。
【0023】
本発明は上述した実施形態には限定されない。例えば、クロック信号φ1がハイレベルを維持する時間の種類および切換順序は、上述したものには限定されない。
また、発振器14は、水晶発振器の他に、例えばLC発振器やCR発振器を用いてもよい。
【0024】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のバーコード読取装置は、切換データに基づいて、分周手段の分周率を自動的に変更することで、電荷転送デバイスの電荷蓄積時間を柔軟に設定することができる。その結果、印刷状態の異なる種々のバーコードを高速かつ正確に読み取ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の実施形態のバーコード読取装置のCCDラインセンサ付近の構成図である。
【図2】図2は、図1に示すCCD駆動回路の構成図である。
【図3】図2に示すCCD駆動回路からのクロックパルス信号φ1,φ2およびCCDラインセンサ8の出力Doutの波形を説明するための図である。
【符号の説明】
1…バーコード読取装置
2…CCD駆動回路
3…ROM
4…RAM
5…インタフェース
6…デコード回路
7…A/D変換器
8…CCDラインセンサ
9…CPU
10…位相検出器
11…チャージポンプ
12…ループフィルタ&VCO
13…PLLコントローラ
14…発振器
15…1/2分周器
16,17…出力バッファ
18…マルチプレクサ
Claims (2)
- 光源からの光をバーコードに照射して、その乱反射光を電荷転送デバイスに結像させ、前記電荷転送デバイスの出力からバーコードを読み取るバーコード読取装置において、
基準周波数の基準信号を出力する発振器と、
予め決められた複数の分周率を低い分周率から高い分周率に自動的に順に切り換えて選択し、当該選択した分周率で入力信号を分周する分周手段と、
前記基準信号および前記分周された信号を入力し、これらの位相差に応じた差信号電圧を出力する位相差検出手段と、
前記差信号電圧の高調波成分を除去するローパスフィルタと、
前記高調波成分が除去された差信号電圧によって制御され、その出力信号を前記入力信号として前記分周手段に出力させる電圧制御発振器と
を有し、
前記電圧制御発振器からの出力信号に基づいて、前記電荷転送デバイスの電荷蓄積時間を制御するバーコード読取装置。 - 前記電荷転送デバイスは、CCDである請求項1に記載のバーコード読取装置。
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