JPH03233692A - バーコード読取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、バーコードを形成した記号面をレーザ光で走
査し、前記記号面からの反射光を検出するようにして前
記バーコードの読取を行うようにしたバーコード読取装
置に関する。

〈従来の技術〉 従来より、バーコードリーグはたとえばコンピュータに
対する情報入力装置として広く利用されており、カード
や包装パッケージなどに付したバーコードをバーコード
リーグにより読み取らせることによって、たとえば商品
の入・出庫管理や、図書などの貸出管理のためのデータ
入力作業の高効率化が図られている。最近では、バーコ
ード入力の種々の要求に応えるために、バーコードを形
成した記号面に対して一定距離以上離間した非接触の状
態で記号読取を行える機能が必要とされるようになって
きている。すなわち、たとえばベルトコンベア上を搬送
される種々の物体に形成したバーコードをコンベアの上
方の固定位置に配置したバーコードリーグにより読み取
る場合や、電子部品などを実装したプリント配線基板に
形成したバーコードをいわゆるハンドベルトタイプのバ
ーコードリーグで読み取る場合などには、バーコードリ
ーダから種々の距離に位置する記号面に対して非接触の
状態でバーコードの読取を行う必要が生じる。

記号面に対して非接触で読取を行うことができるバーコ
ードリーグは、たとえば半導体レーザ光源から集光レン
ズを介したレーザ光を、ポリゴンミラーやガルバノミラ
−で反射させて記号面に導き、ポリゴンミラーやガルバ
ノミラ−を駆動することによりレーザ光で記号面を走査
させるようにしている。そして、この記号面からの反射
光が光＠変換素子で構成したバーコードリーダ内の受光
手段により検出される。すなわち、レーザ光がバーコー
ドを構成するバーに対して交差する方向に当該バーコー
ドを走査するようにしておけば、受光手段では、白バー
に対しては大きな強度の光が検出され、黒バーに対して
は小さな強度の光が検出される。したがって受光手段か
ら出力される電気信号を波形整形などし、適当なスライ
スレベルでレベル弁別して二値化することによって、上
記バーコードの読取が行われることになる。

しかし、たとえばスーパーマーケットのレジなどで用い
られるバーコードリーグでは、バーコードを形成した記
号面には蛍光灯などからの外乱光が照射されるので、Ｓ
／Ｎ比が劣化し、バーコードを正しく読み取ることがで
きない場合が生じる。

この不具合を解消するために、半導体レーザ光源を高周
波でパルス駆動して、受光手段出力から前記高周波成分
を抽出するようにして蛍光灯などの外乱光の低周波成分
を除去した後に上記二値化処理を施すようにした技術が
提案されている。その典型的な先行技術は特開昭６３−
３７４８６号公報に開示されており、その基本的な構成
は本願第５図に示されている。外乱光の変動周波数（蛍
光灯の場合にはたとえば１２０　Ｈｚ）よりも充分に高
い発振周波数で発振する発振器１からの基準周波数信号
を受けて、レーザ駆動回路２は半導体レザ光源３をパル
ス駆動する。この結果、半導体レーザ光源３からのレー
ザ光が間欠的に出射され、このレーザ光Ｌ１は集光レン
ズ４でほぼ平行光に集光され、ガルバノミラ−５で反射
されてバーコード６を形成した記号面７を走査する。

記号面７からの反射光Ｌ２はフォトダイオードなどで構
成した受光素子８で受光されて電気信号に変換され、さ
らに増幅器９で増幅された後に、上記発振器１における
基準周波数の信号を中心とする所定周波数帯域の信号を
選択的に通過させるフィルタ回路１０に与えられる。こ
のフィルタ回路１０の出力は、波形整形回路１１に与え
られて包路線検波などによりバーコード６の白バー、黒
バーに対応した信号に波形整形された後に、デコーダ１
１で当該バーコード６が表す情報に復号される。

記号面７には、蛍光灯（図示せず）などからの外乱光Ｌ
Ｒか照射されるが、この外乱光ＬＲに対応した受光素子
８からの電気信号中の低周波成分は上記フィルタ回路１
０で除去されるので、結果として、外乱光の影響を排除
してバーコード６の読取が正確に行われる。

ただし、発振器１の発振周波数、すなわちレーザ光Ｌｌ
の変調周波数は、外乱光ＬＲの変動周波数よりも充分に
高く（通常は２桁程度高いことが好ましい。）、またバ
ーコードの空間周波数よりも充分に高くする（最低１０
倍程度）必要がある。

前者は外乱光成分の除去を有効に行うためであり、また
後者は白バーおよび黒バーに対応した信号を正確に再現
して読取精度を確保するためである。

このような理由で、レーザ光Ｌ１の変調周波数は、通常
数百ｋＨｚ〜数１０ＭＩ（ｚとされる。

〈発明が解決しようとする課題〉 第６図は半導体レーザ光源３からのレーザ光Ｌ１の径の
変化を示す図である。半導体レーザ光源３から発生した
レーザ光は広がるので集光レンズ４によりほぼ平行光に
絞られるが、完全な平行光とすることはできないので、
通常ではバーコードリーグの筐体（図示せず。）から成
る一定の距離にある焦点位置Ｆ１に焦点を設定して集光
し、前記焦点位置Ｆ１の近傍にビームウェストＢＷを形
成させるようにしている。

バーコードの読取が正確に行われるためには、概ねバー
コードを構成するバ一の幅よりもレーザ光Ｌ１のビーム
径が小さいことが必要であるが、上記のようなビームウ
ェストＢＷを有スるレーザ光Ｌ１では、このビームウェ
ストＢＷが形成される焦点位置Ｆ１の近傍にバーコード
を配置させた場合に、最も解像度が高くなって最小幅の
バーコードの読取が可能となる。

しかし、焦点位置Ｆ１から離間した、たとえばバーコー
ドリーダ１５からの距離が大きい位置では、ビーム径が
大きくなるので、バーコードを構成する各バ一の幅が成
る程度大きい必要がある。

通常、バーコードリーダ１５からバーコードまでの距離
（以下「読取距離」という。）の増大に伴って、この読
取距離に比例する以上にレーザ光Ｌ１のビーム径が増大
するので、結局、読取距離を増大せさせた場合には、読
取距離か増大した以上にバ一の幅の広いバーコードのみ
が読取可能である。

一方、当該装置において予定される最大の読取距離が設
定された場合に、受光素子８での充分な感度を得るため
には、充分な受光光量が得られるようにこの受光素子８
の受光面積を前記最大の読取距離に対応して定める必要
がある。受光素子８と記号面７との間に集光レンズを介
挿すれば、受光光量の減少が防がれるが、受光光量の減
少を完全に防ぐためには、径の大きな集光レンズが必要
となり、大きな集光レンズを使用すれば装置全体が大型
化することになる。このような装置の大型化は、ハンド
ベルトタイプのバーコードリーダでは許容されず、した
がって、受光素子８の受光面積を成る程度大きくせざる
を得ない。

ところか、たとえばフォトダイオードなどの受光素子で
は、受光面積を大きくするとその接合容量が増大し、こ
れにより応答特性が劣化して高い変調周波数を有する反
射光Ｌ２の検出が良好に行われず、したがってバーコー
ドの識別精度が劣化する。すなわち、たとえば最大の読
取距離でバーコードの読取を行う場合に、レーザ光Ｌ１
の径がバー幅よりも小さくても、受光素子８の応答性が
悪いので、高い変調周波数を有する微弱な反射光Ｌ２の
検出を良好に行うことができずに、結局、読取距離が長
い場合のバーコードの読取を良好に行うことができない
。

そこで、本発明は、上述の技術的課題を解決し、外乱光
の影響を排除できるとともに、読取距離が長い場合にも
バーコードの読取が良好に行われるようにしたバーコー
ド読取装置を提供することを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 上記の目的を達成するための本発明のバーコード読取装
置は、パルス駆動されるレーザ光源からの変調光でバー
コードを形成した記号面を走査し、前記記号面からの反
射光を受光手段で受光して電気信号に変換し、この電気
信号から前記変調光成分を抽出するようにして前記記号
面への外乱光の影響を除去してバーコードの読取を行う
ようにしたバーコード読取装置において、 前記レーザ光源を複数種類の駆動周波数から選択した一
の駆動周波数でパルス駆動するレーザ駆動手段と、 このレーザ駆動手段の前記駆動周波数を切り換える切換
え手段とを備えたものである。

〈作用〉 上記の構成によれば、レーザ駆動手段は、複数の駆動周
波数から選択した−の駆動周波数でし〜ザ光源をパルス
駆動し、前記駆動周波数は切換え手段により切り換えら
れるので、レーザ光源からの変調光の変調周波数が複数
種類に設定されることになる。

読取距離か長い場合には、受光手段における受光光量の
減少か問題となるが、最大の読取距離に対応してこの受
光手段の受光面積を設定しておけば、このためにたとえ
応答特性が悪くなったとしても、低い変調周波数の変調
光の検出は良好に行うことができる。したがって、読取
距離が長い場合であっても、レーザ光の変調周波数が低
い場合の反射光に対応した受光手段出力に基づいて読取
を行うこととすれば、この変調周波数がバーコードの空
間周波数に比して充分に高い場合（すなわち充分なマー
ジンをとっている場合）には、バーコードを正確に読み
取ることができる。

なお、バーコードの読取が可能であるために６−概ねバ
ーコードを構成するバ一の幅よりもレーザ光の径が小さ
いことが必要である。一方、レーザ光源からのレーザ光
は一般にバーコード読取装置本体の近傍に焦点位置を有
するように集光され、さらに読取距離の増大に伴って、
この読取距離に比例する以上にレーザ光の径は大きくな
る。したがって、大きな読取距離では、バーコードのバ
一の幅か読取距離に比例する以上に広い場合にのみ読取
が可能である。ところが、この場合には結局読取距離が
短い場合に比較して、バーコードの空間周波数が低いこ
とになるので、レーザ光の変調周波数を低くしてもバー
コードの認識は正確に行える。

読取距離が短い場合には、レーザ光は充分に絞られてい
るので、細いバー幅のバーコードの読取が可能である必
要がある。しがし、読取距離が短い場合には、たとえバ
ーコードの空間周波数が高く、レーザ光の変調周波数を
高くする必要がある場合でも、受光手段の受光光量が大
きいので、受光手段の応答性を問題とせずに記号面から
の反射光の検出を良好に行うことができる。すなわち、
この場合には信号強度が大きいので、検出信号になまり
が生じる場合でも、この検出信号中のノイズ成分と振幅
の大きなバーコードに対応した信号とを確実に区別して
バーコードの読取を正確に行える。

〈実施例〉 以下実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例のバーコード読取装置の基本
的な構成を示すブロック図である。レーザ駆動回路２１
によってパルス駆動される半導体レーザ光源２２からの
変調レーザ光Ｊ１は、集光レンズ４０によりほぼ平行光
に集光され、さらにたとえば正多角柱の各側面を偏向反
射面２３ｇとしたポリゴンミラー２３で反射される。こ
の反射後のレーザ光Ｊ１がバーコード２４ａを形成した
記号面２４に入射する。ポリゴンミラー２３はモータ２
５によってその軸線まわりに一定角速度で回転駆動され
ており、したがって偏向反射面２３ａからのレーザ光Ｊ
１の進行方向は時間的に変化するので、レーザ光Ｊ１は
バーコード２４ａを矢印２６方向にほぼ等速度で走査す
ることになる。

ポリコンミラー２３の回転に伴って、半導体レーザ光源
２２からのレーザ光Ｊ１は次々と異なる偏向反射面２３
ａに入射するので、バーコード２４ａは矢印２６方向に
繰り返し走査される。

前記レーザ駆動回路２１．は、異なる複数の駆動周波数
から選択した一の駆動周波数でし、−ザ光源２２をパル
ス駆動するものであり、前記駆動周波数が変化されれば
レーザ光Ｊ１の変調周波数が変化する。前記駆動周波数
は、切換え回路２ｏからの制御信号に応答して切換えら
れる。たとえば切換え回路２０は、後述する構成によっ
てレーザ光１１による記号面２４の走査開始のたび毎に
前記駆動周波数を変化させるための制御信号を発生する
。

記号面２４からの反射光ｊ２はたとえばフォトダイオー
ドで構成した受光素子２７で受光されて電気信号に変換
される。この受光素子２７の受光面積は、当該装置にお
いて予定される読取範囲内における最大の読取距離が設
定された場合に、充分な受光光量が得られるように定め
られている。

この受光素子２７からの電気信号は増幅器２８で増幅さ
れた後にフィルタ回路２９に与えられる。

フィルタ回路２９は変調レーザ光Ｊ１の変調周波数の近
傍の周波数帯域の電気信号を選択的に通過させるもので
、その通過周波数帯域は前記切換え回路２０からライン
３０を介する制御信号によりレーザ光１１の変調周波数
に対応して変化される。

フィルタ回路２９の出力信号は、波形整形回路３１に与
えられ、バーコード２４ａの白バー、黒バーに対応した
信号に波形整形される。そして、この波形整形回路３１
の出力信号はデコーダ回路３２において適当なスライス
レベルでレベル弁別され、これにより白バーおよび黒バ
ーに対応した「０」または「１」の二値信号が生成され
、さらにバーコード２４ａが表す情報に復号される。

前記波形整形回路３１には、たとえば第２図に示すよう
にダイオードＤ１、抵抗Ｒ１およびコンデンサＣ１など
を用いて構成した包路線回路が適用される。抵抗Ｒ１お
よびコンデンサｃ１は少なくともいずれか一方の抵抗値
または静電容量が可変である。この包路線回路において
抵抗Ｒ１の抵抗値およびコンデンサＣ１の静電容量によ
り定まる時定数は、ライン３０およびライン３０ａ　（
第１図参照。）を介する制御信号により変化され、レー
ザ光Ｊ１の変調周波数に対応して前記時定数を変化させ
ることにより、バーコード２４ａに対応した信号を正確
に再現するようにしている。

ポリゴンミラー２３の近傍には、このポリゴンミラー２
３の回転に伴う記号面２４の走査開始を検出するための
反射型フォトセンサ３３が設けられている。この反射型
フォトセンサ３３は、このセンサ３３に対向するポリゴ
ンミラー２３の偏向反射面２３ｂが所定の方向を向くと
きに、発光素子３３ａからの光Ｊａが受光素子３３ｂに
より受光されるようにしたもので、前記所定の方向はた
とえばポリゴンミラー２３で反射されたレーザ光Ｊ１が
その走査範囲の一方端の位置３５を照射する際に当該偏
向反射面２３ｂか向く方向とされている。

反射型フォトセンサ３３の出力は走査開始検出回路３６
に与えられ、この走査開始検出回路３６の検出出力は切
換え回路２０に与えられている。

この切換え回路２０は走査開始検出回路３６からの検出
出力を受けてレーザ駆動回路２１の駆動周波数を変化さ
せる。

すなわち、走査開始検出回路３６はフォトセンサ３３か
らの信号を受けて、走査開始の度ごとに第３図（ａ）に
おいて参照符号Ｐ１で示す検出パルスを発生する。この
検出パルスをトリガとして、切換え回路２０はその制御
信号を変化させ、この結果第３図（ｂ）に示すようにレ
ーザ駆動回路２１の駆動周波数が走査開始の度ごとにた
とえば３種類の異なる周波数ｆｌ、ｆ２．ｆ３　（ただ
しｆｌ＜ｆ２＜ｆ３）の間で循環的に切り換えられる。

この結果、レーザ光源２２からの変調レーザ光Ｊ１は記
号面８の走査の度ごとに異なる周波数で変調された光と
なる。レーザ駆動回路２１の駆動周波数が変化するとき
には、ライン３０．３０ａからの制御信号を受けて、フ
ィルタ回路２９における通過周波数帯域が当該駆動周波
数の近傍の帯域に変化され、また波形整形回路３１にお
ける時定数が前記駆動周波数に対応した値に変化される
。

第４図はバーコード読取動作を説明するための波形図で
あり、曲線Ｓ１は増幅器２８から出力される変調波信号
を示しており、曲線Ｓ２ａ、Ｓ２ｂはバーコード３５の
白黒に対応した搬送波成分を示しており、曲線Ｓ３は外
乱光ＪＲ（第１図参照。）に対応した外乱光成分を示し
ている。受光素子２７て検出され、増幅器２８で増幅さ
れる信号は、変調レーザ光Ｊ１に対して、バーコードの
白黒に対応した振幅変調を施し、さらに外乱光成分を重
畳した信号となる。フィルタ回路２つでは、外乱光成分
（曲線Ｓ３）が除去され、そして波形整形回路では、搬
送波成分（曲線Ｓ２ａまたはＳ２ｂ、すなわち変調波信
号の上側包路線または下側包路線）が検出される。さら
にこの搬送波成分を適当な閾値レベルでレベル弁別すれ
ば、バーコード２４ａに対応した二値の信号が得られる
。

このようにして、フィルタ回路２つでは記号面２４から
の反射光Ｊ２のうち変調レーザ光Ｊ１に対応した成分の
みが取り出され、これによりたとえば蛍光灯などからの
外乱光ＪＲに対応した成分を除去して、バーコード２４
ａを正確に認識することができる。

前述のように受光素子２７の受光面積は、当該装置にお
いて予定される最大の読取距離に対応して比較的大きく
されているので、読取距離が長い場合にも充分な光量の
光を受光素子２７に入射させることができる。読取距離
が長い場合にレーザ光Ｊ１の径が大きくなるのは従来の
場合と事情は同しであるので、読取距離が長い場合であ
って、バーコードの読取が可能であるのは、当該バーコ
ードを構成するバ一の幅が、読取距離に比例する以上に
大きい場合である。この場合には、結局、バーコードの
空間周波数は低いといえる。

したがって、この場合にはレーザ光Ｊ１の変調周波数を
低くしてもバーコードの的確な読取が可能である。すな
わち、変調周波数が比較的低い場合のレーザ光１１に対
応する受光素子２７の出力信号に基づいてバーコード２
４ａの識別を行うことができる。受光素子２７の受光面
積は大きいので、その応答特性はあまり良くないのであ
るが、上記のようにレーザ光１１の変調周波数を低くし
ておけば、この応答特性を問題とすることなく、バーコ
ードの正確な読取が可能となる。前述のように、レーザ
光１１の変調周波数はレーザ光Ｊ１による記号面２４の
走査の度ごとに変化されるのであるから、たとえ変調周
波数が高いときに受光素子２７の応答性の銀界のために
読取エラーが発生しても、前記変調周波数を低くしたと
きの走査によりバーコード２４ａの読取を良好に行うこ
とができる。

また、当該装置において予定する最大の解像度が必要な
場合、すなわちバー幅が小さく、かつ比較的読取距離が
長い（すなわち走査速度が速い）ためにバーコードの空
間周波数が大きくなる場合には、変調周波数を高くした
レーザ光ノ１に対応した受光素子２７の出力信号に基づ
いてバーコード２４ａの読取を行うことができる。すな
わち、レーザ光Ｊ１の変調周波数は走査の度ごとに変化
するのであるから、たとえ変調周波数が低い場合に、こ
の変調周波数がバーコードの空間周波数に対して充分に
高くないために読取エラーが発生したとしても、変調周
波数を高くしたレーザ光Ｊ１に対応した受光素子２７の
出力信号に基づいてバーコードの読取を行えば、バーコ
ードを的確に読み取ることが可能である。

前述のように受光素子２７の受光面積を比較的大きくし
ているのでこの受光素子２７の応答特性はあまり良くな
いのであるが、読取距離が短い場合には受光光量が多い
ので、反射光Ｊ２の強度の変化に対応した良好な信号を
受光素子２７から出力させることができ、したかってバ
ーコード２４ａの読取を正確に行うことができる。すな
わち、受光光量が多いために、たとえ検出信号になまり
が生じたとしても、バーコード２４ａに対応した信号の
振幅が大きいので、受光素子２７の出力信号中のノイズ
成分との区別を良好に行って、バーコード２４ａに対応
した信号を確実に抽出することができ、これによりバー
コードの正確な読取が可能となる。

このようにして、本実施例によれば、外乱光ＪＲの影響
が防がれるとともに、広い読取範囲に良好に対応してバ
ーコードの読取が正確に行われるようになる。これによ
り、バーコードの読取が簡易にかつ確実に行われるよう
になり、たとえばコンピュータへのデータ入力を一層効
率的に行うことができるようになる。また、特にハンド
ベルトタイプのものでは、広い読取範囲が確保されるこ
とが、完全な読取を期するうえで重要であるが、本実施
例によればこのような要求に充分に応えることができる
。

なお、本発明は前述の実施例に限定されるものではない
。すなわち、たとえばフィルタ回路２９および波形整形
回路３１に代えて、第２図の上側包路線（曲線５２ａ）
と下側包路線（曲線５２ｂ）との差をとることにより外
乱光成分く曲線Ｓ３）を除去し、この差信号をレベル弁
別してバーコードに対応した二値信号を得るようにした
復調回路が適用されてもよい。

さらに前述の実施例では、包路線回路て構成した波形整
形回路３１の時定数を切換え回路２０からの制御信号に
基づいて変化させるようにしたが、一定の時定数を設定
していてもレーザ駆動回路２１において設定される範囲
の変調周波数に良好に対応して包路線の検出を行うこと
ができる場合には、上記のように時定数を変化させる必
要はない。

また、前述の実施例では、走査の度ごとにレーザ光１１
の変調周波数が変化されるようにしたが、たとえば２回
の走査ごとに変調周波数を変化させるようにしたり、ま
た読取距離を目測してレーザ駆動回路２１の駆動周波数
を手動で変化させるようにしてもよい。その池水発明の
要旨を変更しない範囲内において、種々の設計変更を施
すことが可能である。

〈発明の効果〉 以上のように本発明のバーコード読取装置によれば、外
乱光の影響が排除されるとともに、読取距離が長い場合
のバーコードの読取も良好に行えるので、広い読取範囲
でのバーコードの正確な読取が可能となる。これによっ
てバーコードの読取が簡易にかつ確実に行われるように
なるので、データ人力作業の効率を向上することができ
る。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例のバーコード読取装置の基本
的な構成を示すブロック図、 第２図は波形整形回路の構成例を示す電気回路図、 第３図は変調周波数の切換え動作を説明するためのタイ
ミングチャート、 第４図はバーコードに対応した信号を抽出するための動
作を説明するための波形図、 第５図は先行技術の基本的な構成を示すブロック図、 第６図は読取距離に対するレーザ光の径の変化を示す図
である。 ２０・・・切換え回路、２１・・・レーザ駆動回路、２
２・・・レーザ光源、２４・・・記号面、２４ａ・・・
バーコード、２７・・・受光素子、２９・・・フィルタ
回路、３１・・・波形整形回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、パルス駆動されるレーザ光源からの変調光でバーコ
   ードを形成した記号面を走査し、前記記号面からの反射
   光を受光手段で受光して電気信号に変換し、この電気信
   号から前記変調光成分を抽出するようにして前記記号面
   への外乱光の影響を除去してバーコードの読取を行うよ
   うにしたバーコード読取装置において、 前記レーザ光源を複数種類の駆動周波数から選択した一
   の駆動周波数でパルス駆動するレーザ駆動手段と、 このレーザ駆動手段の前記駆動周波数を切り換える切換
   え手段とを備えたことを特徴とするバーコード読取装置
   。