JPH03292577A - ２値化装置 - 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】 ［概要］ バーコードを読取って２値化する２値化装置に関し、 光源のビーム径の変動による誤読発生を防止することを
目的とし、 ２値コード信号を含んだアナログ読取信号を微分する微
分回路と、該微分回路の出力を受けてそのピーク値を検
出する微分波形ピーク検出回路と、前記微分回路の出力
をピークホールドするピークホールド回路と、前記微分
回路の出力を受ける定電圧発生回路と、前記ピークホー
ルド回路の出力を放電する放電回路と、前記定電圧発生
回路出力を直流レベルとし、放電回路出力を分圧する分
圧回路と、該分圧回路出力を反転する反転回路と、前記
分圧回路出力及び反転回路出力を微分回路出力と比較し
、ゲート制御信号を出力する比較回路と、該比較回路出
力及び前記微分波形ピーク検出回路出力を受けて２値化
信号を出力するゲート回路とで構成される。

［産業上の利用分野］ 本発明はバーコードを読取って２値化する２値化装置に
関する。

［従来の技術］ 第６図は従来の２値化方法を示すタイムチャートである
。図において、（ａ）はバーコード読取信号（アナログ
信号）である。この信号を微分すると、（ｂ）に示すよ
うな波形となる。この１次微分信号の上下にスライスレ
ベルＬｌ、Ｌ２を設けて２値化すると、それぞれ（ｅ）
、（ｆ）に示すような波形が得られる。一方、（ｂ）に
示す微分信号を更に微分すると（ｃ）に示すような２次
微分信号が得られる。この２次微分信号とゼロクロスラ
インＬ３とを比較してゼロクロス点を検出すると、（ｄ
）に示すような波形が得られる。

（ｄ）の反転信号と（ｅ）とのアンドをとると（ｇ）に
示す波形が得られ、（ｄ）と（ｆ）とのアンドをとると
（ｈ）に示す波形が得られる。ここで（ｈ）波形をセッ
ト信号、（ｇ）波形をリセット信号として用いると、（
ｉ）に示すようなりＣＤ出力が得られる。（ａ）と（ｉ
）とを比較すると読取信号の幅に対応したパルス波形が
得られていることが分かる。

従って、アナログ信号に含まれるノイズ成分により、バ
ーコードの検出精度が悪化するという欠点をもっていた
。そこで、出願人はこのような不具合を除去すべく第７
図に示すような回路（以下先行技術という。特願平０ｌ
−１３６５０１）を提案した。第８図はその動作を示す
タイムチャートである。

光走査部１からビームをバーコード２に対して照射する
。その反射光は集光部３で集光される。

集光部３としては、例えば光学系が用いられる。

集光部３で集光された光は、続く検知器４て検知され、
第８図（ａ）に示すようなアナログ信号（信号１）に変
換される。このアナログ信号を増幅器５て増幅した後、
微分回路６て微分すると、（ｂ）に示すような微分波形
（信号２）が得られる。

次に、この信号２を積分回路７て積分すると、（Ｃ）に
示すような信号２が若干遅れたような信号３が得られる
。この信号３を元の信号２と比較器８で比較すると、（
ｄ）に示すようなパルス波形（信号４）が得られる。信
号４は、信号２よりも信号３が大きい領域で“１″とな
るような波形となっている。そして、この信号４は入力
信号の変化点を示している。しかし、信号変化点のない
ところでは、不定である。

＜ｅ）に示す信号５と（ｆ）に示す信号６は、それぞれ
（ｃ）、　　（ｂ）に示すスライスレベルＬＢとＬＡで
それぞれスライスしたゲート信号である。ここで、スラ
イス１ノベルの作成回路について説明する。スライスレ
ベルＬＡ、ＬＢと信号５゜信号６の作成は図の破線で示
すゲート信号生成回路２０て行われる。第９図のタイム
チャートを用いて説明する。

微分した信号２はピークホールド回路９に入って微分信
号のピークホールドを行う。一方、直流回路１０は信号
２の直流レベルを保持し、第９図に示す信号１］とする
。つまり、この回路ではＡＣ結合となっているため、信
号２の中間を直流レベル（信号１１）として利用してい
る。ピークホールドされた電圧は、続く放電回路１１に
入って放電される。この時の放電波形は第９図の信号１
０に示すようなものとなる。つまり、一定時定数で減衰
し、再度ピーク検出によって増加する周期を繰返す。

分圧回路１２はこの放電電圧を分圧（例えば１／２）し
、この分圧信号を信号１２とするこの信号１２が第８図
のスライスレベルＬＡとなる。この信号１２を反転回路
１３で反転すると信号１３が得られる。この信号１３が
第８図のスライスレベルＬＢとなる。これら、スライレ
ベルＬＡ。

ＬＢと微分信号である信号２とがそれぞれ比較器１４．
１５で比較され、前記したようなゲート信号である信号
５．６が得られる。このゲート信号５．６により信号変
化のない領域の不定状態を検出する。

ゲート回路１６では信号５と信号４の反転信号のアンド
により第８図（ｇ）に示すような信号７を作り、信号６
と信号４のアンドにより信号８を作る。そして、これら
信号７と８を用いてＲＳフリップフロップを動作させ、
（ｉ）に示すような２値化信号（ＢＣＤ）を作成し、出
力する。この先行技術によれば積分回路７によりノイズ
成分を減衰させるため、ノイズの影響を排除して正確な
２値化を行うことができる。

［発明が解決しようとする課題］ レーザスキャナの光学系は、レーザビームをレンズによ
り細く絞って走査するが、焦点位置の前後はビームは太
くなる。第１０図の（ａ）に示すように、細いビームで
バーコードＢＡを走査すると、その検出信号は（Ｃ）に
示すように、バーコードＢＡの幅に関係なくほぼ矩形波
の信号が得られる。このような信号を微分すると針のよ
うな信号となり、Ｓ／Ｎ比の高い信号２が得られ、精度
の高い２値化が可能となる。

これに対し、（ｂ）に示すような太いビームでバーコー
ドＢＡを走、査すると、得られる検出信号は（ｄ）に示
すようにその波形は細いバーコードの部分で正弦波に近
くなり、バーコードＢＡの幅によりその検出信号の振幅
も変化し、２値化に際しては精度が悪くなってしまう。

従って、バーコードの読取り誤りも発生するという不具
合があった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって
、光源のビーム径の変動による誤読発生を防止すること
ができる２値化装置を提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 第１図は本発明の原理ブロック図である。第７図と同一
のものは、同一の符号を付して示す。図において、６は
２値コード信号を含んだアナログ読取信号を微分する微
分回路、２３は該微分回路６の出力を受けてそのピーク
値を検出する微分波形ピーク検出回路、９は前記微分回
路６の出力をピークホールドするピークホールド回路、
２１は前記微分回路６の出力を受ける定電圧発生回路、
１１は前記ピークホールド回路１１の出力を放電する放
電回路、１２は前記定電圧発生回路２１出・力を直流レ
ベルとし、放電回路１１出力を分圧する分圧回路、１３
は該分圧回路１２出力を反転する反転回路、２２は前記
分圧回路１２出力及び反転回路１３出力を微分回路６）
出力と比較し、ゲート制御信号を出力する比較回路、１
６は該比較回路２２出力及び前記微分波形ピーク検出回
路２３出力を受けて２値化信号を出力するゲート回路で
ある。図の破線で囲った部分は、第７図と同じゲート信
号生成回路を構成している。

［作用］ ピークホールド回路９と定電圧発生回路２１の出力間の
電圧は微分回路６出力の振幅の如何に拘らず一定値Ｖｚ
に保持される。この結果、信号振幅が大きい時と小さい
時とでスライスレベルＬＡ。

ＬＢは変化しない。第２図は信号振幅によるスライスレ
ベルの相対的変化を示す図である。（ａ）は信号振幅か
大きい場合を、（ｂ）は信号振幅が小さい場合を示す。

（ａ）の状態はビーム径が細い場合に生じ、（ｂ）の状
態はビーム径が太い場合に生じる。

信号振幅か大きい場合でも、信号振幅が小さい場合でも
放電回路１１の振幅は定電圧発生回路２１の出力電圧Ｖ
ｚに一致する。従って、この放電回路１１を分圧する分
圧回路１２出力の初期値はＶｚを所定の比率（例えば１
／２）で分圧したものとなる。この時、分圧回路１２で
分圧した電圧値の振幅は（ａ）と（ｂ）とで変わらない
。従って、信号振幅が大きい場合と小さい場合とでは、
スライスレベルの信号振幅に対する比率が変化する。第
２図に示す例では、（ａ）の場合の比率が５０％、（ｂ
）の場合の比率が７５％となっている。

この結果、信号振幅が小さい場合のスライスレベルＬＡ
、ＬＢは信号振幅に対して相対的にその比率が大きくな
る。従って、細いバーコードを太いビームで読取った時
の信号振幅は（ｂ）に示すように小さくなり、スライス
レベル以下となる。

従って、この場合には、比較回路２２はゲート制御信号
を発生しない。ゲート制御信号が発生しない結果、バー
コードの読取りは行われないことになる。バーコードの
読取りは不可能となるが、誤ったバーコード読取りが阻
止できるのでフェイルセーフとなる。読取りができなか
った場合には、再度ヤリなおせばよい。このようにして
、本発明によれば２値化の精度を向上させることができ
る。

第３図はスライスレベルの振幅比を示す図である。信号
振幅が大きくなるほど、振幅比が減少していることが分
かる。本発明は、このようなスライスレベルの振幅比の
変化を有効に利用している。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

第４図は本発明の一実施例の要部を示す回路図で、ゲー
ト信号生成回路を示している。第１図と同一のものは、
同一の符号を付して示す。また、図中の信号の番号は第
７図のそれと同じである。

Ｑは微分回路の出力を与えるエミッタフォロワのトラン
ジスタである。該トランジスタＱのエミッタにはツェナ
ーダイオードＤ１が接続されている。

ツェナーダイオードＤ１の他端にはＩＫΩの抵抗゛が接
続され、ツェナーダイオードＤ１に流す電流を規定して
いる。

ツェナーダイオードＤ１のアノード側には抵抗１００に
Ωと０．０１μＦのコンデンサよりなるフィルタが接続
されている。このフィルタの出力はバッファアンプＵ２
に入っている。そして、このバッファアンプＵ２の出力
か直流レベルを規定する信号１１となる。そして、ツェ
ナーダイオードＤ１．フィルタ及びバッファアンプＵ２
とで定電圧発生回路２１を構成する。

ピークホールド回路９は、トランジスタＱのエミッタ出
力（微分信号）を受けるバ・ソファアンプＵｌ、抵抗５
０Ω及びコンデンサ５００ｐＦより構成されている。コ
ンデンサの他端は一１２Ｖに接続されている。ピークホ
ールド回路９に接続される放電回路１１はＩＭΩの抵抗
より構成されている。この抵抗は、ピークホールド回路
９の出力と定電圧発生回路２１出力間に接続されている
。

分圧回路１２は、オペアンプＵ３と抵抗１００にΩ　５
０にΩよりなる加算器で構成され分圧比は１／２である
。反転回路１３はオペアンプＵ４と抵抗５にΩ、５にΩ
よりなる加算器で構成されている。分圧回路１２の出力
は反転するので、反転した信号を更に反転回路１３で反
転していることになる。

比較回路２２はコンパレータＵ５．Ｕ６より構成されて
いる。コンパレータＵ５．Ｕ６の一方の入力には共通に
ツェナーダイオードＤ１のアノードより取出される微分
信号が人っている。コン、（レータＵ５の他方の入力に
は反転回路１３の出力が入り、コンパレータＵ６の他方
の入力には分圧回路１２の出力が入っている。このよう
に構成された回路の動作を説明すれば、以下のとおりで
ある。

図に示す回路の基本的な動作は、第８図、第９図につい
て説明した先行技術と同しである。異なっているのは、
定電圧発生回路２１を設けて、信号１０と信号１１の間
の電位差をツェナー電圧■２に規定している点である。

ピークホールド回路９の出力は、ツェナーダイオードＤ
１のアノード点の信号１４よりもツェナー電圧Ｖｚだけ
高くスライスレベルの信号振幅Ｖｉに対するレベルの割
合は １（Ｖｉ＋Ｖｘ）Ｘｏ、５／ＶｉｌＸＩ００（％）　　
　　　　　　　　　　（１）となる。（１）式より、信
号振幅Ｖｉが大きくなると、スライスレベルの割合は小
さくなり、信号振幅Ｖｉが小さくなると、スライスレベ
ルの割合は大きくなることが分かる。前述したようにビ
ーム径が細い場合には幅の狭いバーコードも幅の広いバ
ーコードもほぼ同じ振幅の信号となる。これに対し、ビ
ーム径が太い場合には狭い幅のバーコードの信号振幅は
小さくなる。

従って、信号振幅の小さいものは比較回路２２で検出で
きなくなり、ゲート制御信号５，６は出力されなくなる
。信号振幅Ｖｉが大きくなると、スライスレベルの割合
は小さくなるので、小さい幅のバーコードでも比較回路
２２で検出できることになる（第２図参照）。このよう
にして、フェイルセーフを実現することができる。

第５図は本発明の他の実施例の要部を示す回路図である
。第４図と同一のものは、同一の符号を付して示す。図
に示す実施例では、定電圧発生回路２１を構成する定電
圧素子としてツェナーダイオードの代わりに普通のダイ
オードを２個直列接続したものである。図のＤ２．Ｄ３
がダイオードである。普通のダイオードでも、順方向の
電圧降下は０．６ｖ程度と一定しているので、ダイオー
ドを複数直列接続すれば希望の定電圧を得ることができ
る。

この場合、ピークホールド回路９の出力信号は、２つの
ダイオードＤ２．Ｄ３の電圧降下（ＶＦｘ２；Ｖｐは順
方向電圧降下）だけ、信号１４よりも高くなる。この場
合、スライスレベルの信号振幅Ｖｉに対するレベルの割
合は １（Ｖｔ＋Ｖｐ　Ｘ２）Ｘｏ、５／ＶｉｔＸ１００（％
）となる。動作は第４図と同じである。

なお、第１図の原理図で示した微分波形ピーク検出回路
２３は、第７図に示す積分回路７と比較回路の組合せの
みならず、第１１図に示すような微分回路（２次微分回
路）３１と比較器３２の組合せであってもよい。

［発明の効果］ 以上、詳細に説明したように、本発明によれば直流レベ
ルとピークホールド回路の出力を信号振幅の如何に拘ら
ず一定値に保つようにすることにより、スライスレベル
の信号振幅に対する割合を信号振幅が大きい場合と小さ
い場合とで可変することができるので、信号振幅が小さ
い場合にはゲート制御信号を発生させないようにするこ
とができ、フェイルセーフを実現することができ、ビー
ム径の変動があっても安定してバーコードを読取ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理ブロック図、 第２図は信号振幅によるスライスレベルの相対的変化を
示す図、 第３図はスライスレベルの振幅比を示す図、第４図は本
発明の一実施例の要部を示す回路図、第５図は本発明の
他の実施例の要部を示す回路図、 第６図は従来の２値化方法を示すタイムチャート、 第７図は先行技術の構成ブロック図、 第８図は先行技術の動作を示すタイムチャート、第９図
はスライスレベルの作成動作を示す図、第１０図はビー
ム径による信号波形を示す図、第１１図は微分波形ピー
ク検出回路の他の構成例を示す図である。 第１図において、 ６は微分回路、 ９はピークホールド回路、 １１は放電回路、 １２は分圧回路、 １３は反転回路、 １６はゲート回路、 ２１は定電圧発生回路、 ２２は比較回路、 ２３は微分波形ピーク検出回路である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ２値コード信号を含んだ読取アナログ信号を微分する微
   分回路（６）と、 該微分回路（６）の出力を受けてそのピーク値を検出す
   る微分波形ピーク検出回路（２３）と、前記微分回路（
   ６）の出力をピークホールドするピークホールド回路（
   ９）と、 前記微分回路（６）の出力を受ける定電圧発生回路（２
   １）と、 前記ピークホールド回路（９）の出力を放電する放電回
   路（１１）と、 前記定電圧発生回路（２１）出力を直流レベルとし、放
   電回路（１１）出力を分圧する分圧回路（１２）と、 該分圧回路（１２）出力を反転する反転回路（１３）と
   、 前記分圧回路（１２）出力及び反転回路（１３）出力を
   微分回路（６）出力と比較し、ゲート制御信号を出力す
   る比較回路（２２）と、 該比較回路（２２）出力及び前記微分波形ピーク検出回
   路（２３）出力を受けて２値化信号を出力するゲート回
   路（１６）とで構成される２値化装置。