JPH034384A - 受光素子およびこれを利用した光学読取装置 - 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、バーコード等の微小な対象物やパターン、す
なわち読取情報媒体を検出するための受光素子およびこ
れを利用した光学読取装置に関す〈従来技術〉 従来の光学読取装置（バーコード・リーグ）は、一般に
、一つの受光素子を使用して装置内で後段に配された複
雑な検出回路の処理によって、太陽光や蛍光灯などによ
る受光光量のＤＣ成分の除去を行っている。

このため、検出回路の規模が大きくなり、バーコード・
リーグが高価である理由の一つとなっている。

〈　発明が解決しようとする課題　〉 従来のように、後段の複雑な検出回路で受光光量のＤＣ
成分を取り除く方法では、取り出そうとする信号成分が
微小になればなるほど、検出回路部分でのＳ／Ｎ比の劣
化が問題になるなど様々な問題が発生する。

特に、印刷技術が発達し精細なパターンを有する読取情
報媒体（バーコードなど）の印刷が可能となってきてお
り、その精細なパターンを分離するための光学系を通過
した後、受光素子に入射する光量はその精細度の２乗に
反比例して減少するため、特に微細なパターンを対象と
する場合には検出の回路処理だけでは対処できなくなる
ことも有り得る。

そこで、本発明は、上記課題に鑑み、装置内で最も前段
である受光素子で不要なりＣ光量成分を取り除くことが
できるように受光素子の構成を考慮したもので、Ｓ／Ｎ
比の劣化などによる悪影響が少なく、また検出回路の規
模を増加させることなく必要な信号成分を取り出すこと
のできる受光素子およびこれを利用した高精度な光学読
取装置を提供することを目的としたものである。

く　課題を解決するための手段　〉 本発明請求項１による課題解決手段は、第２図の如く、
受光素子４が、中央部に配された中央受光部５と、該中
央受光部５を取り囲むよう配置された周辺受光部６とか
ら構成されたものである。

また、本発明請求項２による課題解決手段は、第１．２
図の如く、装置本体ｌ内に読取情報媒体２に照射する発
光素子３と、読取情報媒体２からの反射光を受光する受
光素子４とを備えた光学読取装置において、該受光素子
４は、その中央部に配された中央受光部５と、中央受光
部５を取り囲むように配された周辺受光部６とから構成
され、該中央受光部５と周辺受光部６との出力の差を検
出する検出回路７が有せしめられたものである。

〈作用〉 上記課題解決手段において、発光素子３から読取情報媒
体２に照射され、読取情報媒体２からの反射光は受光素
子４に受光され、その出力信号が検出回路７の回路処理
により太陽光や蛍光灯などによる受光光量のＤＣ成分の
除去を行い読取情報媒体２からの情報を読み取る。

ここで、ＤＣ光量成分の除去の原理を説明すると、 （１）受光素子４全体に読取情報媒体２の近傍からの太
陽光や蛍光灯光の反射光が照射されている場合、中央受
光部５と周辺受光部６とに同じ光景が照射されているの
で、 Ｉ　ｃ＋　Ａｃ＝　Ｉ　ｒ＋　Ａｒ （Ａｃは中央受光部の面積、Ａｒは周辺受光部の面積、
Ｉｃは中央受光部の出力、Ｉｒは周辺受光部の出力） の式が成立する。

したがって、 （Ｉ　ｃ＋Ａｃ）−（Ｉ　ｒ＋Ａｒ）−〇となり、受光
素子４に入射されている光に検出しようとする読取情報
媒体２のパターンは無いことが判断できる。

（２）周辺受光部６に読取情報媒体２検出パターンの像
の一部（光量小）がかかつている場合、中央部受光部５
と周辺受光部６の出力は、 Ｉｃ＋Ａｃ＞Ｉｒ＋Ａｒ の関係が成立する。

したがって、 （Ｉ　ｃ＋　Ａｃ）−（Ｉ　ｒ＋Ａｒ）＞　０となり、
中央受光部５が読取情報媒体２の検出パターンの白部分
の像を受光していると判断できる。

（３）中央受光部５に読取情報媒体２の検出Ｉくターン
の像２１がかかつている場合、中央受光部５と周辺受光
部６の出力は、 Ｔｃ＋Ａｃ＜　Ｉ　ｒ＋Ａｒ の関係が成立する。

したがって、 （Ｉ　ｃ＋　Ａｃ）　−（Ｉ　ｒ＋　Ａｒ）＜　０とな
り、中央受光部５が読取情報媒体２の検出パターンの黒
部分の像を受光していると判断できる。

このように、受光素子４を中央受光部５と周辺受光部６
とから構成しているので、中央受光部５と周辺受光部６
との出力の差を検出回路７により取るだけで、比較的簡
単に読取情報媒体２の検出パターンのどの部分を検出し
ているかが判断でき、太陽光や蛍光灯のような受光光量
のＤＣ成分の除去ができるものとなり、後段の検出回路
の簡素化か計れる。

〈実施例〉 以下、本発明の一実施例を第１図ないし第４図に基づい
て説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す光学読取装置の全体構
成図、第２図は同じくその光学読取装置に利用される受
光素子の平面図、第３図は同じくその検出回路の構成を
示す図、第４図（ａ）ないし第４図（ｆ）は同じくその
動作原理を示す図である。

図示の如く、本実施例の光学読取装置（バーコード・リ
ーグ）は、装置本体！内に読取情報媒体（バーコード）
２に照射する発光素子３と、読取情報媒体２からの反射
光を受光する受光素子４とを備え、該受光素子４は、そ
の中央部に配された中央受光部５と、中央受光部５を取
り囲むように配された周辺受光部６とから構成され、該
中央受光部５と周辺受光部６との出力の差を検出する検
出回路７が有せしめられたものである。

前記本体！は、第１図の如く、ペン形に形成されており
、該本体１の読取情報媒体２側の端部に採光窓８が設け
られている。そして、この採光窓８に複合レンズ９が装
着されている。

前記発光素子３は、可視光線発光ダイオードが使用され
ている。該発光素子３は、本体１の前段に配されており
、発光素子駆動回路１０に接続されている。

前記受光素子４は、フォトダイードが使用されている。

該受光素子４は、本体１の前段に発光素子３と並列に配
されており、検出回路７に接続されている。

前記中央受光部５は、第２図の如く、円形に形成されて
おり、前記周辺受光部６は、中央受光部５の外周を囲む
ようリング状に形成されている。

これにより、受光素子４は同心円状に形成されることに
なる。なお、中央受光部５および周辺受光部６の面積は
同一面積に設置されている。

前記検出回路７は、第１図の如く、本体ｌの後段に配さ
れており、中央受光部５および周辺受光部６の出力信号
を増幅する差分増幅回路部１１と、該差分増幅回路部１
１により増幅された中央受光部５および周辺受光部６の
出力信号を比較して各受光部５．６の出力の差を判定す
る信号判定回路部１２とから構成されている。

前記差分増幅回路部１１は、第３図の如く、中央受光部
５と抵抗１３との接続中間点ａと抵抗１４を介してオペ
レーションアンプ１５の正論理側入力端子に接続され、
周辺受光部６と抵抗１６との接続中間点すと抵抗１７を
介してオペレーションアンプ！５の負論理側入力端子に
接続され、オペレーションアンプ１５の負論理側入力端
子と抵抗１７との接続中間点Ｃとオペレーションアンプ
！５の出力端子と前記信号判定回路部１２の比較器Ｉ８
の入力端子との接続中間点ｄとの間に負帰還抵抗１９が
接続されている。

なお、第３図中、２０はオペレーションアンプ１５の正
論理側入力端子と抵抗１４との接続中間点ｅとグランド
とを接続する抵抗である。

上記構成において、発光素子３から読取情報媒体２に照
射され、読取情報媒体２からの反射光は受光素子４に受
光され、その出力信号が検出回路７の回路処理により太
陽光や蛍光灯などによる受光光量のＤＣ成分の除去を行
い読取情報媒体２からの情報を読み取る。

ここで、ＤＣ光量成分の除去の原理を第４図（ａ）ない
し第４図（ｆ）に基づいて説明する。

第４図（ａ）〜（ｄ）は受光素子が読取情報媒体の情報
を読み取る一連の動きを示す図、第４図（ｅ）は第４図
（ａ）〜（ｄ）に対応する各受光部の出力電流を示す図
、第４図（ｆ）は第４図（ａ）〜（ｄ）に対応する検出
回路内のオペレーションアンプの出力と比較器の出力信
号とを示す図である。

（１）受光素子４全体に読取情報媒体２の近傍からの太
陽光や蛍光灯光の反射光が照射されている場合 第４図（ａ）の如く、中央受光部５と周辺受光部６とに
同じ光量が照射されているので、Ｉｃ＋Ａｃ＝Ｉｒ＋Ａ
ｒ の式が成立する。

なお、Ａｃは中央受光部の面積、Ａｒは周辺受光部の面
積、Ｉｃは中央受光部の出力、Ｉｒは周辺受光部の出力
である。

したがって、 （ｒｃ＋Ａｃ）−（Ｉｒ＋Ａｒ）＝０ となり、各受光部５．６の出力電流Ｉｃ、Ｉｒとオペレ
ーションアンプ１５の出力および比較器１８の出力信号
は、第４図（ｅＸｆ）に示すＡの状態となる。

これは、受光素子４に入射されている光に検出しようと
する読取情報媒体２のパターンは無いことを示している
。

特に、中央受光部５の面積と周辺受光部６の面積とを同
一に設定しておくと、 Ｉｃ−Ｉｒ＝０ の関係となり、検出回路７の簡素化が可能となる。

（２）第４図（ｂ）　（ｄ）の如く、周辺受光部６に読
取情報媒体２の検出パターンの像２】の一部（光量小）
がかかつている場合 中央部受光部５と周辺受光部６の出力は、Ｉｃ＋Ａｃ＞
Ｉｒ＋Ａｒ の関係が成立する。

したがって、 （Ｉ　ｃ＋Ａｃ）−（Ｉ　ｒ＋Ａｒ）＞　０となり、各
受光部５．６の出力電流１　ｃ、　Ｉ　ｒとオペレーシ
ョンアンプ１５の出力および比較器１８の出力信号は、
第４図（ｅＸｆ）に示すＢ、Ｄの状態となる。

これにより、中央受光部５が読取情報媒体２の検出パタ
ーンの白部分の像を受光していると判断できる。

特に、中央受光部５の面積と周辺受光部６の面積を同一
に設定しておくと、 Ｉｃ−１ｒ＞０ の関係となる。

（３）第４図Ｃ６’）の如く、中央受光部５に読取情報
媒体２の検出パターンの像２１がかかっている場合 中央受光部５と周辺受光部６の出力は、Ｉ　ｃ＋Ａｃ＜
　ｒ　ｒ＋Ａｒ の関係が成立する。

したがって、 （Ｉ　ｃ＋Ａｃ）　−（Ｉ　ｒ＋　Ａｒ）＜　０となり
、各受光部５．６の出力電流Ｉ　ｃ、　Ｉ　ｒとオペレ
ーションアンプ１５の出力および比較器１８の出力信号
は、第４図（ｅＸｆ）に示すＣの状態となる。

これにより、中央受光部５が読取情報媒体２の検出パタ
ーンの黒部分の像２１を受光していると判断できる。

特に、中央受光部５の面積と周辺受光部６との面積を同
一に設定しておくと、 １　ｃ−Ｉ　ｒ＜　０ の関係となる。

このように、受光素子４を中央受光部５と周辺受光部６
とから構成しているので、中央受光部５と周辺受光部６
との出力の差を検出回路７により取るだけで、比較的簡
単に読取情報媒体２の検出パターンのどの部分を検出し
ているかが判断でき、太陽光や蛍光灯のような受光光量
のＤＣ成分の除去ができるものとなり、後段の検出回路
の簡素化が計れる。

したがって、Ｓ／Ｎ比の劣化などによる悪影響が少なく
、また検出回路の規模を増加させることなく必要な信号
成分を取り出すことができ、高精度な光学読取装置を提
供できる。

また、本実施例のように、中央受光部５の面積と周辺受
光部６の面積とを同一に設定しておくと、中央受光部５
と周辺受光部６の出力との差だけで検出しようとする読
取情報媒体２パターンの白部分のどちらの部分を検出し
ているかが判断できる。

なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく
、本発明の範囲内で上記実施例に多くの修正および変更
を加え得ることは勿論である。

例えば、中央受光部５を四角形以上の多角形に形成して
らよく、周辺受光部６を複数に分割してもよい。

〈発明の効果〉 以上の説明から明らかな通り、本発明によると、受光素
子を中央受光部と周辺受光部とから構成しているので、
中央受光部と周辺受光部との出力の差を検出回路により
取るだけで、比較的簡単に読取情報媒体の検出パターン
のどの部分を検出しているかが判断でき、太陽光や蛍光
灯のような受光光量のＤＣ成分の除去ができるものとな
り、後段の検出回路の簡素化が計れる。

したがって、Ｓ／Ｎ比の劣化などによる悪影響が少なく
、また検出回路の規模を増加させることなく必要な信号
成分を取り出すことができ、高精度な光学読取装置を提
供できる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例を示す光学読取装置の全体構
成図、第２図は同じくその光学読取装置に利用される受
光素子の平面図、第３図は同じくその検出回路の構成を
示す図、第４図（ａ）〜（ｄ）は受光素子が読取情報媒
体の情報を読み取る一連の動きを示す図、第４図（ｅ）
は第４図（ａ）〜（ｄ）に対応する各受光部の出力電流
を示す図、第４図（ｆ）は第４図（ａ）〜（ｄ）に対応
する検出回路内のオペレーションアンプの出力と比較器
の出力信号とを示す図である。 ｌ：装置本体、２：読取情報媒体、３：発光素子、４二
受光素子、５：中央受光部、６：周辺受光部、７・検出
回路。 出 代 顆 理 人 人 シャープ株式会社 中村恒久

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、中央部に配された中央受光部と、該中央受光部を取
   り囲むよう配置された周辺受光部とから構成されたこと
   を特徴とする受光素子。 ２、装置本体内に読取情報媒体に照射する発光素子と、
   読取情報媒体からの反射光を受光する受光素子とを備え
   、該受光素子は、その中央部に配された中央受光部と、
   中央受光部を取り囲むように配された周辺受光部とから
   構成され、該中央受光部と周辺受光部との出力の差を検
   出する検出回路が有せしめられたことを特徴とする光学
   読取装置。