JP5902859B1 - 光学的情報読取装置の制御回路 - Google Patents
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Abstract
Description
光ビーム走査方式のバーコードリーダは、レーザダイオード(LD)等の光源によって発光される光をビーム状にして、その光ビームをバーコードに当たるようにミラーで偏向させ、そのミラーを回転あるいは振動(揺動)させて、光ビームがバーコードを横切るように走査する。
71を通して高域成分のみを、AGC回路72で再び自動ゲイン調整して増幅し、アナログ出力とする。このAGC回路72は、その出力信号をローパスフィルタ(LPF)73を通して制御信号としている。
これらの各出力信号をマイクロコンピュータ(CPU)へ送って、バーコードの解読(読み取り)を行う。
上記レーザダイオードを点滅発光させる点滅発光回路と、上記電気信号を増幅するアンプと、そのアンプによって増幅されたアナログ信号の振幅のレベルを検出し、そのレベルに応じて上記点滅発光回路による上記レーザダイオードの点滅周波数を変化させる点滅周波数制御回路とを備え、上記アンプが、入力信号の周波数に応じてゲインが変化する特性を有するアンプである。
上記点滅周波数制御回路は、上記アンプによって増幅されたアナログ信号の振幅のレベルに応じて、上記点滅発光回路を制御するパルス幅変調信号の周波数を変更して、上記レーザダイオードを点滅させるパルス信号の周波数を変化させることができる。
レーザダイオードの点滅周波数を、光学的情報の検出信号波形の周波数の2倍以上にすることによって、LED照明によるノイズの影響を除去することができる。
図1は、本発明による光学的情報読取装置の制御回路の一実施形態を示す回路図である。この制御回路は、マイクロ・プロセッサ・ユニット(MPU)10、自動パワー調整(APC)回路20、駆動回路11、プリアンプ12、メインアンプ13、および検波回路14によって構成されている。
MPU10は、中央演算装置とプログラムメモリ及びデータメモリと、A/D変換回路及びD/A変換回路を含み、この制御回路全体を制御するプログラム処理機能を有する。
したがって、この実施形態ではMPU10が点滅周波数制御回路の機能を果たし、アンプによって増幅されたアナログ信号の振幅のレベルを検出し、そのレベルに応じて点滅発光回路であるAPC回路20によるレーザダイオード25の点滅周波数を変化させる。
また、この実施形態ではアンプとして、プリアンプ12とメインアンプ13とを直列に設けているが、一つのアンプで両方を兼ねてもよい。
PWM出力の周波数を下げてレーザダイオード25の点滅周波数を下げ、キャリア周波数を下げる(図3のf1に近づける)ことによって、メインアンプ13のゲインを上げる。
PWM出力の周波数を上げてレーザダイオード25の点滅周波数を上げ、キャリア周波数を上げる(図3のf2に近づける)ことによって、メインアンプ13のゲインを下げる。
上記(2)の場合と同様にキャリア周波数を上げてメインアンプ13のゲインを下げるとともに、検波回路14が包絡線検波の場合は、レーザダイオード25を点滅させるパルス信号のデューティを小さくしてON幅を減らす。それによって、レーザダイオード25の発光による1秒当たりの熱量(レーザパワー×発光時間)である発光パワーを減少させる。それによって包絡線検波出力が低下する。
検波回路14が同期検波の場合は、図1におけるMPU10からバッファアンプ21へ入力するDA出力を下げ、レーザダイオード25を点滅させるパルス信号の波高値を低くして、発光パワーを減少させる。
すなわち、上記(1)の場合には、PWM出力の周波数を上げてレーザダイオード25の点滅周波数を上げ、キャリア周波数を上げることによって、メインアンプ13のゲインを上げる。
上記(3)の場合には、上記(2)の場合と同様にキャリア周波数を下げてメインアンプ13のゲインを下げるとともに、上記と同様にしてレーザダイオード25の発光パワーを減少させるように制御する。
(a)は示すデューティが50%、(b)は70%、(c)は30%の3種類のパルス信号を示す。そのパルス信号の波高値はいずれも同じである。
レーザダイオード25の発光による熱量に相当する発光パワーは、発光輝度×発光期間であるから、この各パルス信号の波形の面積に相当する。波高値が一定であれば発光輝度は一定であり、発光パワーはデューティによって変化する。すなわち、デューティが大きい(ONのパルス幅が広い)ほど発光パワーが増加する。
また、このパルス信号の波高値を変化させると、レーザダイオード25の発光輝度が変化するので、デューティが同じでも発光パワーが変化する。その波高値は、図1におけるMPU10が出力してバッファアンプ21に入力させるDA出力によって変化する。
MPU10がこの処理を開始すると、ステップS1でバーコードを1スキャンしたときの検波出力の波形を取得する。そして、ステップS2でノイズ成分を取り除き、ステップS3でピークを測定する。このピーク値が、メインアンプによって増幅されたアナログ信号のレベル(大きさ)に対応する。
LED照明の環境では次のような問題が発生する。
LED照明は50〜200kHzで点滅しており、フォトダイオードが受け取るバーコード検出信号波形の周波数は、100スキャン/sec程度の通常のスキャン速度の場合、0〜200kHzである。この周波数は、バーコードの黒白のバーの太さとスキャン速度によって変わる。
しかし、本発明による制御回路を搭載した光学的情報読取装置では、レーザダイオード25を、バーコード検出信号波形の周波数の2倍以上(例えば500KHz)の周波数で点滅発光させ、バーコードの周波数の波形を変調させることができる。
そして、一方の側波帯、例えば上側波帯の信号を検波することによって、図6の(c)に示すように、元のバーコードの周波数の波形をLEDの点滅周波数の成分を除いて再生することができる。
11:駆動回路 12:プリアンプ 13:メインアンプ 14:検波回路
15:ソレノイド 16:走査ミラー 17:フォトダイオード
20:自動パワー調整(APC)回路(点滅発光回路) 21:バッファアンプ
22:FET(電界効果トランジスタ) 23:抵抗 24:ダイオード
25レーザダイオード 26:フォトダイオード(モニタ用)
Claims (7)
- レーザダイオードの発光によるレーザビームを走査ミラーによって反射させて光学的情報を走査し、該光学的情報からの反射光をフォトダイオードで受光して電気信号に変換し、該電気信号を処理して前記光学的情報を読み取る光学的情報読取装置の制御回路であって、
前記レーザダイオードを点滅発光させる点滅発光回路と、前記電気信号を増幅するアンプと、該アンプによって増幅されたアナログ信号の振幅のレベルを検出し、そのレベルに応じて前記点滅発光回路による前記レーザダイオードの点滅周波数を変化させる点滅周波数制御回路とを備え、
前記アンプが、入力信号の周波数に応じてゲインが変化する特性を有するアンプであることを特徴とする光学的情報読取装置の制御回路。 - 前記アンプが入力信号の周波数の増加に応じてゲインが低下する特性を有し、
前記点滅周波数制御回路は、前記アナログ信号の振幅のレベルが低い方の規定値より低い場合は、前記レーザダイオードの点滅周波数を下げ、前記アナログ信号の振幅のレベルが高い方の規定値より高く、前記アナログ信号が飽和していない場合は、前記レーザダイオードの点滅周波数を上げ、前記アナログ信号が飽和する場合は、前記レーザダイオードの点滅周波数を上げると共に、その発光パワーを減少させるように制御することを特徴とする請求項1に記載の光学的情報読取装置の制御回路。 - 前記アンプがゲインピーキングのあるゲイン特性を有し、入力信号の周波数の増加に応じてゲインが低下する特性範囲で、前記点滅周波数制御回路が前記レーザダイオードの点滅周波数を変化させることを特徴とする請求項2に記載の光学的情報読取装置の制御回路。
- 前記点滅周波数制御回路は、前記アンプによって増幅されたアナログ信号の振幅のレベルに応じて、前記点滅発光回路を制御するパルス幅変調信号の周波数を変更して、前記レーザダイオードを点滅させるパルス信号の周波数を変化させることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の光学的情報読取装置の制御回路。
- 請求項1から4のいずれか一項に記載の光学的情報読取装置の制御回路において、
前記アンプによって増幅されたアナログ信号を検波する検波回路を設け、前記点滅周波数制御回路が、前記検波回路の検波出力から前記アンプによって増幅されたアナログ信号の振幅のレベルを検出することを特徴とする光学的情報読取装置の制御回路。 - 前記検波回路が、包絡線検波回路又は同期検波回路であることを特徴とする請求項5に記載の光学的情報読取装置の制御回路。
- レーザダイオードの点滅周波数が、光学的情報の検出信号波形の周波数の2倍以上であることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の光学的情報読取装置の制御回路。
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