JP4676497B2 - 補償回路を有するバーコード走査システム - Google Patents

Description

［発明の背景］
本発明は、バーコード読み取り技法に関し、特に、派生信号応答を前処理する補償回路を有することにより、さもなければ信号の振幅及び周波数の差から生じ得る感度の低下を防ぐバーコード走査システムに関する。

図１及び図２に示すように、スキャナ１０によりバーコード２０を読み取る間、スキャナ内のミラー１１が光ビーム１５をバーコード２０上に投影することによりバーコード２０からの反射光を得て、光検出器（例えばフォトダイオード１２）により信号応答を生成する。走査機能を実施するためにミラー１１が振動(oscillate)すると、光ビーム１５がバーコード２０にわたって移動し、バーコード２０のバー及びスペースに符号化された情報を収集する。フォトダイオード１２は、バーコード２０から反射された光に対する信号応答として光電流を生成する。ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３０が光電流信号中の高周波雑音を除去してから、この信号を増幅のために前置増幅回路４０へ送る。

光検出器において受信される反射光信号の振幅は、読み取り中のシンボルからの反射光を光検出器が観察する受光角度により大きく影響される。したがって、バーコードの端の反射光では、光検出器による受光効率が、バーコードの中心から反射される光よりも低い。結果として、信号の振幅及び品質は、バーコードの中心に近い領域から受信される信号の方が高い。

また、ローパスフィルタ３０のカットオフ周波数は従来、固定値として設計されており、バーコード２０の中心点Ａに対応する信号の周波数によって決定される。しかし、ミラー１１の振動中、ミラー１１の移動速度Ｖは一定ではない。より具体的には、図４に示すように、速度Ｖはミラー１１が振動の中心（バーコード２０の中心点Ａに対応する）に達する時に最も高くなるが、角α_ｍａｘとなる両側に移動する時に最小値に向かって徐々に低下する。結果として、点Ａに対応する信号応答は最も高い周波数を有し、点Ｃ及びＤに対応する信号は最も低い周波数を有する。したがって、ローパスフィルタ３０のカットオフ周波数は、ミラー１１が両側付近にある時（すなわち、光ビーム１５がバーコード２０上の端Ａ又はＤに近い場所に投影する時）に得られる信号に関して最適ではない。またこれにより、バーコード２０の読み取り感度が低下する。

したがって、信号の振幅及び／又は周波数の差によるバーコードの読み取り感度の低下を防ぐための解決策が必要とされている。

［発明の概要］
本発明の第１の態様では、バーコードにわたって光ビームを投影してバーコードからの反射光を得るために角振動するミラーと、反射光から、ミラーの各角位置に対応する振幅を有する信号を生成する光検出器と、信号がミラーの全ての角位置に対して同じ振幅を有するように信号を処理する回路とを備えるバーコード走査システムが提供される。

本発明の第２の態様では、振動ミラーから光ビームをバーコード上に投影することにより得られる信号を処理する方法が提供され、本方法は、利得を調節することであって、それによって、増幅された信号がミラーの全ての位置においてほぼ同じ振幅を有するように信号振幅の変化を補償する、利得を調節することを含む。

本発明の第３の態様では、バーコードにわたって光ビームを投影してバーコードからの反射光を得るために角振動するミラーと、反射光から、ミラーの各振動速度に対応する周波数を有する信号を生成する光検出器と、高周波雑音を除去するローパスフィルタとを備えるバーコード走査システムが提供され、フィルタは、走査を行うミラーの振動に応答して可変であるカットオフ周波数を有する。したがって、より低速では、所望の信号の周波数が比較的低い場合、あらゆる比較的高い周波数成分は望ましくない雑音となる可能性が高いため、排除される。しかし、より高速では、同じ比較的高い周波数成分が、雑音ではなく望ましい信号となる可能性があるため、望ましい信号を誤って排除しないようにカットオフ周波数は増加される。

本発明の第４の態様では、本発明は、振動ミラーから光ビームをバーコード上に投影することによって得られる、記憶された信号又はリアルタイムの信号を処理する方法を提供し、本方法は、ミラーの振動速度に応じてローパスフィルタのカットオフ周波数を変化させるステップを含む。

本発明の上記態様により、ローパスフィルタのカットオフ周波数は信号の周波数に従って変化されるため、得られる信号又は記憶されている信号に対して常に最適となる。

本発明の上記及び他の特徴及び利点は、以下の本発明の好ましい実施形態の詳細な説明を添付図面に関連して読むことでより明確になるであろう。

［発明の詳細な説明］
本発明によるバーコード走査システムの好ましい一実施形態を図５に示す。図１及び図２に示すような従来技術と同様、バーコード２０を読み取るために、スキャナ１０内の振動ミラー１１がバーコード２０にわたって光ビーム１５を投影し、フォトダイオード１２により、バーコード２０から反射された光に対する信号応答として光電流が生成される。上述のように、バーコード２０にわたって走査するためにミラー１１が振動する際、信号の振幅は変化する（図３を参照）。より具体的には、バーコード２０の中心点Ａに対応する信号は最も高い振幅を有し、バーコード２０の端Ｃ又はＤに対応する信号は最も小さい振幅を有する。

本明細書中に記載する例示的な実施形態において、信号は、本明細書中に記載する処理の前に記憶されてもよい。しかし、これは例示であり限定するものではないこと、また望ましい場合に、且つ本明細書中に記載される技法を実施するために利用されるハードウェアが必要な処理を行うのに十分に高速であることを前提として、信号はリアルタイムで処理されてもよいことが理解される。プログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）、デジタル信号プロセッサチップ、及びこれらの機能を行うのに十分な処理能力を持つ他のハードウェアが容易に入手できる。

本発明によれば、フォトダイオード１２により生成される信号を前処理するために振幅補償回路５０が設けられる。より具体的には、バーコード２０上の全ての場所に対応する信号が、中心点Ａに対応する信号と同じ振幅を有するように振幅を補償される。したがって、回路５０による補償後、光電流は、バーコード２０上の全ての場所を通じて、中心の場所Ａを表す光電流の振幅に等しい一定の振幅を有する。

バーコード２０上の各場所は振動ミラー１１の角位置αに対応するため、バーコード２０上の場所は、ミラー１１の対応する角位置（図１の角度αで表される）により表すことができる。したがって、本発明によれば、ミラー１１の角位置を求めるためにセンサ１３が設けられ、各信号の振幅の補償又は利得の量が、各信号の対応する角位置αに応じて決定される。より具体的には、角度αが大きくなるほど、多くの補償が適用される。

代案として、ミラー１１の角位置はミラー１１の移動速度にも対応するため、バーコード２０上の場所は、ミラー１１の振動速度でも表すことができる。したがって、ミラーの角位置を求める代わりに、センサ１３がミラー１１の振動速度を求め、この振動速度を用いて、対応する信号に対する振幅の補償量を決定する。

振幅補償を図６に示す。ミラーの、より大きな角度α又はより小さな速度Ｖ（バーコード２０の端の場所Ｃ、Ｄに対応する）に対応する信号に対する補償は大きく、ミラー１１の、ゼロのα又は最大速度（バーコード２０の中心の場所Ａに対応する）により近い信号の補償は小さい。振幅補償回路５０による前処理の結果を図７に示す。図７から、信号の振幅がバーコード２０上の全ての場所に関してほぼ同じであることが分かる。

再び図５を参照すると、本発明のさらなる教示によれば、ローパスフィルタ３０のカットオフ周波数は、信号の異なる周波数に対応して可変である。より具体的には、カットオフ周波数は、周波数がより高い信号に対しては増加され、周波数がより低い信号に対しては低減される。したがって、カットオフ周波数は各信号に対して常に最適である。

各信号の周波数はミラー１１の振動速度に対応するため、カットオフ周波数は、各信号に関連するミラー１１の振動速度に応じて変化させることができる。この目的で、振動速度をセンサ１３により求めることができ、それに応じてカットオフ周波数を変化させるためにローパスフィルタ３０に供給する。

上述のように、ミラーの振動速度はミラー１１の角位置に対応する。したがって、各信号のカットオフ周波数の変化は、各信号に対応するミラー１１の角位置（角度α）により求めることができる。この目的で、センサ１３は、ミラー１１の振動速度ではなく角位置を求めてもよい。

好ましくは、振幅補償回路５０は、図８に示すような振幅の可変重み付けとしてローパスフィルタ３０に組み込まれてもよい。原信号応答を線３３として示す。特に、バーコード２０の端点Ｃ又はＤにおいて得られた原信号を３４ａで表すが、この信号は、上述のように、ミラー１１のより遅い振動速度のためにより小さな周波数を有すると共に、ミラー１１と端点Ｃ及びＤとの間のより大きな距離のためにより小さな振幅を有する。対照的に、３５ａで示されるような、中心点Ａにおいて得られた原信号は、より大きな周波数及びより大きな振幅を有する。

端信号３４ａに対するローパスフィルタ３０の重み付けを３１ａとして示す。これは、本発明の教示によれば、より大きな振幅補償及びより低いカットオフ周波数を有する。対照的に、中心信号３５ａに対するローパスフィルタ３０の重み付けは、３２ａで示すように、より小さな振幅補償及びより高いカットオフ周波数を有する。それぞれの重み付けを適用した後の結果を図９に示す。図９では、信号３４ａ及び３５ａの両方の振幅がほぼ同じになっている（それぞれ３４ｂ及び３５ｂとして示す）。

上記は本発明の好ましい実施形態を詳細に説明してきたが、本発明の主旨から逸脱することなく、当業者には多数の変更、適応及び変更が利用可能であることを理解すべきである。例えば、本発明のバーコード走査システムは、振幅補償回路のみを備え、一方でローパスフィルタのカットオフ周波数を全ての信号に対して一定に維持してもよい。他の例では、ローパスフィルタのカットオフ周波数は可変であるが、振幅補償回路は省略される。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲においてのみ規定されることが意図される。

バーコードにわたって光ビームを投影するためにスキャナ内のミラーが振動する様子を示す図である。 従来技術におけるバーコード走査システムを示す図である。 様々な位置に対応する信号の振幅の差を示す図である。 様々な位置に対応するミラーの振動速度の変化を示す図である。 本発明によるバーコード走査システムの一実施形態を示す図である。 本発明による振幅の補償を示す図である。 本発明による振幅補償後の信号を示す図である。 本発明によるカットオフ周波数の差を示す図である。 本発明による前処理後の信号を示す図である。

Claims (16)

1. バーコードにわたって光ビームを投影して前記バーコードからの反射光を得るために角振動するミラーと、
   前記反射光から信号を生成する光検出器であって、前記信号は前記ミラーの走査における各角位置に対応する振幅を有する、光検出器と、
   前記信号を処理するために、カットオフ周波数を有するローパスフィルタを使用してフィルタリングし、走査速度に応じて前記カットオフ周波数が増加する回路であって、前記バーコードの中心に向かって走査しているとき前記走査速度が増加する回路と
   を備える、バーコード走査システム。
2. 前記回路は、前記ミラーの各角位置に対応する前記振幅を、前記ミラーの中心位置に対応する振幅まで増大させるようになっている、請求項１に記載のバーコード走査システム。
3. 前記各角位置は、前記各角位置における前記ミラーの振動速度により表される、請求項２に記載のバーコード走査システム。
4. 読み取るバーコードから反射する光信号を増幅するための増幅器をさらに備え、
   前記増幅器が前記走査速度に逆比例する利得を有する
   請求項１に記載のバーコード走査システム。
5. 前記信号は、前記ミラーの複数の振動速度の各振動速度に対応する周波数を有し、
   前記ローパスフィルタは、前記信号が対応する前記ミラーの振動速度に応じて可変であるカットオフ周波数を有し、
   バーコードの、より中心に近い位置が走査されているとき、カットオフ周波数がより大きくなる
   請求項４に記載のバーコード走査システム。
6. 前記ローパスフィルタカットオフ周波数は、前記ミラーのより高い振動速度に対応する信号に対してより高い、請求項４に記載のバーコード走査システム。
7. 前記回路は、前記信号を変化させるための補償信号を生成するデジタル／アナログ変換器を有するデジタル回路を含む、請求項１に記載のバーコード走査システム。
8. 前記光検出器はフォトダイオードである、請求項１に記載のバーコード走査システム。
9. 前記信号は光電流である、請求項８に記載のバーコード走査システム。
10. 前記信号が前記同じ振幅を有するように処理された後に前記信号を増幅する前置増幅回路をさらに備える、請求項１に記載のバーコード走査システム。
11. バーコードにわたって走査光ビームを投影することにより前記バーコードからの反射光に応答する信号を生成する振動ミラーを有するバーコード走査システムにおいて、前記信号を処理する方法であって、
    前記信号が前記ミラーの全ての振動位置に対応するほぼ同じ振幅を有するように前記信号の振幅を変化させ、
    前記システムの一部において雑音として除去される周波数が、前記システムの他の一部においては所望の信号として検出され処理されるように、対象の周波数範囲に渡って前記ミラーの位置に応じて変化する周波数応答を有するフィルタを通して前記信号を処理し、
    前記処理に係るカットオフ周波数が、前記バーコードの中心により近い部分が読み取られるにつれて増加する
    ステップを含む、信号を処理する方法。
12. 前記変化させることは、前記ミラーの各振動位置に対応する前記信号の前記振幅を、前記ミラーの中心位置に対応する信号の振幅まで増大させることを含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記振動位置の各々を前記ミラーの振動速度から求めるステップをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記増大させることは、補償信号を生成するデジタル／アナログ変換器を備える補償回路により実施される、請求項１２に記載の方法。
15. 前記フィルタはローパスフィルタである、請求項１１に記載の方法。
16. 前記ローパスフィルタの前記カットオフ周波数を、前記信号が対応する前記ミラーの振動速度に応じて変化させるステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。

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