JPH04245581A - 走査速度検出装置およびそれを用いた記号読取装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ビーム光によりバーコ
ードのような記号を形成した記号面などの走査対象が走
査される場合に、走査対象の表面での走査速度を検出す
る走査速度検出装置に関するものである。さらに本発明
は、上記走査速度検出装置を用いた記号読取装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、レーザビームにより商品の包
装の表面のような記号面に形成したバーコードなどの記
号を走査し、この走査時における記号面からの反射光を
フォトダイオードなどの受光素子で検出することによっ
て、記号を光学的に読み取るようにした記号読取装置が
広く用いられている。レーザ光は、発光ダイオードなど
のような他の光源に比較してレンズによる集光特性が格
段に良好であるため、レーザ光の光路に沿った長い距離
範囲にわたって細く絞り込んだビーム光が得やすいとい
う利点がある。記号読取の場合の解像度は、記号面にお
けるビームスポットの大きさによって決まるから、長い
距離範囲にわたってビーム径を細く絞り込むことができ
るレーザビームを用いれば、読取が可能な距離範囲（読
取範囲）を広くとることができる。たとえばバーコード
を読み取るバーコードスキャナを例にとると、発光ダイ
オードを光源としたいわゆるペン型スキャナでは記号面
にペン先を接触させなければ読取を行えないのに対して
、レーザ光源を用いたスキャナでは、記号面と装置とを
数１０ｃｍ程度離した状態でもバーコードの読取を行え
る。

【０００３】レーザビームを用いた記号読取装置には、
レーザビームによる記号面の走査を手動で行う図６の手
動走査方式のものと、レーザビームによる記号面の走査
を自動で行わせる図７の自動走査方式のものとがある。 たとえば、図６の手動走査方式の記号読取装置は、たと
えばピストル型の手持ち可能な筐体１内に、半導体レー
ザ光源２や、この半導体レーザ光源２から発生したレー
ザ光を集光してレーザビーム３を発生させるレンズ４な
どを収納している。筐体１は、操作者の手５により把持
され、操作者が筐体１を記号面６に形成したバーコード
７の走査方向８に沿ってたとえば手首の間接を中心とし
て左右に振ることにより、バーコード７の走査が達成さ
れる。記号面６からの反射光は筐体１内に配置した図外
の受光素子で受光され、この受光素子の出力に基づいて
バーコード７の識別が行われる。

【０００４】また、図７の自動走査方式の記号読取装置
では、たとえばピストル型の手持ち可能な筐体１１内に
、半導体レーザ光源１２、この半導体レーザ光源１２か
ら発生したレーザ光を平行光に絞るコリメートレンズ１
３、コリメートレンズ１３からのレーザ光１４を記号面
１５に形成したバーコード１６に走査させるポリゴンミ
ラー１７などを収納している。ポリゴンミラー１７は、
たとえば正多角柱の各側面を偏向反射面としたものであ
り、図外のモータにより軸線まわりに回転駆動される。 このポリゴンミラー１７の回転によりレーザ光１４の筐
体１１からの出射方向が経時的に変化するので、これに
より記号面１５上でのビームスポットの位置が矢印１８
方向にほぼ一定の速度で移動することになる。このよう
にして、バーコード１６の走査が自動で達成され、さら
にポリゴンミラー１７の回転によってコリメートレンズ
１３からのレーザ光が次々と異なる偏向反射面に入射す
るので、バーコード１６が繰り返し走査されることにな
る。したがって、手１９で筐体１１を把持してバーコー
ド１６に向けて照準を合わせるだけで、バーコード１６
の走査が達成され、記号面１５からの反射光を筐体１１
内の図外の受光素子で受光させることにより、バーコー
ド１６の読取を行える。

【０００５】ところで、バーコードには、当該バーコー
ドの読取の確実性を期するために、バーコードの両端に
一定幅以上の白色領域（クリアエリア）を設けることが
、ＪＩＳ（日本工業規格）その他のバーコード規格によ
り定められている。これは、記号読取装置の走査範囲に
は、読み取ろうとするバーコードの他に、その近傍の種
々の物体が存在したり、また当該バーコードが付された
商品の表面などの模様が存在したり場合があるため、こ
れらをレーザビームで走査したときに受光素子で受光さ
れる反射光の光量が一定の変化を示すときには、バーコ
ード以外のものがバーコードと誤認される虞があるから
である。すなわち、たとえばバーコードの先頭のクリア
エリアを検出し、このクリアエリアに引き続く領域に対
応する受光素子出力に基づいてバーコードの識別を行う
ようにすれば、受光素子の出力信号のうち、バーコード
に対応する部分のみを抽出して識別処理を行わせること
ができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のクリアエリアの
検出は、一般に、レーザビームによる走査時に、受光素
子出力が或る一定値以上である継続時間が所定時間以上
であることを検出するようにして行われる。すなわち、
白色領域を走査するのに要した時間ｔを検出し、この時
間ｔが所定値以上であるときに、当該白色領域がクリア
エリアであるものと判断される。

【０００７】ところで、クリアエリアの走査に要する時
間ｔｃは、クリアエリアの走査方向の幅ｄと、ビームス
ポットの記号面における移動速度（以下「走査速度」と
いう）Ｖとにより、 　　　　ｔｃ＝ｄ／Ｖ　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　・・・・　　（１）　で与えられる。

【０００８】ところが、手動走査の場合はもちろん、自
動走査の場合であっても、走査速度Ｖは一定値ではなく
、光源から記号面に至るレーザビームの光路長（読取距
離）に比例する。すなわち、たとえば図７のような自動
走査方式の記号読取装置では、ポリゴンミラー１７が一
定角速度で回転するから、ポリゴンミラー１７の回転軸
から５ｃｍの位置に記号面１５を位置させた場合と、ポ
リゴンミラー１７の回転軸から５０ｃｍの位置に記号面
１５を位置させた場合とでは、走査速度Ｖに１０倍の違
いがある。したがって、上記の時間ｔを検出し、この時
間ｔを一定の値と比較しても、一定の幅ｄを有するクリ
アエリアの検出が必ずしも良好に行えるとは限らない。

【０００９】走査速度Ｖが検出できれば、これに応じて
時間ｔの判定基準を変化させることによって上記の問題
が解決されるが、現在に至るまで、走査速度Ｖの検出を
実現した装置は存在していない。このため、従来では、
大幅なマージンを見込んでクリアエリアの検出している
が、この大幅なマージンのためにクリアエリア検出確率
が悪く、現実には、バーコード識別処理を行ってみて始
めて、バーコードであるか、それともバーコード以外の
信号（ノイズ）であるかが判るというのが実情である。 この場合には、改めてクリアエリアを検出しなければな
らないが、バーコード識別処理は繁雑であるため、長い
時間がかかり、この処理時間中に既にレーザビームの走
査位置がクリアエリアおよびバーコードの領域を通過し
てしまっている場合が多い。このような場合には、改め
て読取操作を行わなければならず、読取作業が繁雑にな
る。

【００１０】この不具合を避けるためには、１走査分の
全信号を一旦メモリに記憶させ、メモリから信号を順に
読み出してクリアエリアの検出処理を行うことが考えら
れる。しかしながら、この場合には、大容量のメモリと
、このメモリへの書込／読出を処理するための複雑なメ
モリ処理回路が必要となり、回路が大型化・複雑化する
とともに、コストの増大を招くという新たな問題が生じ
る。

【００１１】そこで、本発明の目的は、上述の技術的課
題を解決し、ビーム光による走査対象の走査速度を検出
することができるようにした走査速度検出装置を提供す
ることである。また、本発明の他の目的は、回路の大型
化・複雑化を招くことなく安価な構成で記号の確実な読
取を期することができるようにした記号読取装置を提供
することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】図１は、本発明の走査速
度検出装置の基本構成を示すブロック図である。この走
査速度検出装置は、投光手段３１から発生されたビーム
光３２により走査対象３３の表面が走査されるときの走
査速度を検出するものであり、走査対象３３からの反射
光を受光して電気信号に変換する受光手段３４と、この
受光手段３４の出力信号を基準として第１の閾値レベル
ＴＨ１を生成し、さらに第１の閾値レベルＴＨ１よりも
相対的に低い第２の閾値レベルＴＨ２を生成する閾値レ
ベル生成手段３６と、受光手段３４の出力信号を所定の
遅延時間だけ遅延させる遅延手段３５と、この遅延手段
３５の出力信号が、上記第２の閾値レベルＴＨ２超えた
後、第１の閾値レベルＴＨ１に達するまでの時間を走査
速度情報として計時する計時手段３７とを備えている。

【００１３】ビーム光３２による走査対象３３の走査は
、投光手段３１などを収容した筐体を把持し、この筐体
を動かすようにして手動で行われてもよく、またポリゴ
ンミラーやガルバノミラーなどの走査ミラーを用いて自
動で行われてもよい。閾値レベル生成手段３６は、第１
レベル設定手段および第２レベル設定手段として機能す
るが、閾値レベルＴＨ１，ＴＨ２はそれぞれ個別の構成
により生成されてもよい。

【００１４】上記遅延手段３５における所定の遅延時間
は、受光手段３４の出力が立ち上がり始めた後、安定し
た到達レベルに達するまでの時間の最大値以上に選ばれ
ていることが好ましい。また、上記閾値レベル生成手段
３６は、受光手段３４の出力信号に基づいて第１および
第２の閾値レベルＴＨ１，ＴＨ２を生成するものであり
、たとえば第１の閾値レベルＴＨ１は、受光手段３４の
出力信号を分圧して作成される。

【００１５】なお、上記第２の閾値レベルＴＨ２は、受
光手段３４の出力信号を分圧などして作成される可変レ
ベルであってもよく、受光手段３４の出力信号とは無関
係な固定レベルであってもよい。この固定レベルは、た
とえば遅延手段３５の出力信号の０レベルに近い値とさ
れることが好ましい。上記の走査速度検出装置は、たと
えばバーコードなどの記号を読み取る記号読取装置に適
用され、上記計時手段３７の出力信号が、ビーム光によ
る記号面の走査時における受光手段３４の出力信号のう
ち記号に対応した信号を抽出するために用いられたり、
記号の識別処理のために用いられたりしてもよい。

【００１６】また、バーコードを読み取る記号読取装置
においてバーコードの両端に形成される所定幅以上のク
リアエリアが検出されるときには、上記受光手段３４の
出力が第３レベル設定手段により生成される第３の閾値
レベルを超えた後、この第３の閾値レベルを下回るまで
の期間の長さを計時する第２の計時手段と、上記第１の
計時手段３７および第２の計時手段の各出力に基づいて
、クリアエリアが検出されたかどうかを判定する判定手
段を設ければよい。

【００１７】この判定手段は、たとえば、上記第２の計
時手段の出力を上記第１の計時手段３７の出力で除する
除算手段と、この除算手段の出力が所定値以上であると
きにクリアエリアが検出されたことを表すクリアエリア
検出信号を出力する比較手段とを備えて構成される。

【００１８】

【作用】投光手段３１からのビーム光３２を走査対象３
３を含む範囲で、手動または自動で走査させると、ビー
ムスポットがたとえば走査対象３３の表面の黒色領域３
８（図１において斜線を付して示す。）から高明度の白
色領域３９に移動する際に、受光手段３４の出力が小さ
い値から大きな値へと立ち上がる。ビーム光３２による
走査位置が、走査対象が存在しておらず、したがって反
射光が無い位置から、走査対象の高明度領域に移動する
際にも、受光手段３４の出力は同様に変化する。ビーム
光３２のビーム径は、ほぼ一定であるから、受光手段３
４の出力の立ち上がりは、走査速度が速いほど急峻にな
る。したがって、受光手段３４の立ち上がりに要する時
間は、走査速度に反比例する。

【００１９】計時手段３７では、受光手段３４の出力を
所定の遅延時間だけ遅延させる遅延手段３５の出力信号
が第２の閾値レベルＴＨ２を超えた後、第１の閾値レベ
ルＴＨ１（ＴＨ１＞ＴＨ２）に達するまでの時間が計時
され、これにより上記の立ち上がり時間が検出される。 この立ち上がり時間は、上記のように走査速度に反比例
するから、計時手段３７の出力は走査速度情報として用
いることかできる。

【００２０】遅延手段３５により受光手段３４の出力を
遅延させることとしたのは、受光手段３４の出力が立ち
上がる以前には、受光手段３４の出力が立ち上がった後
の到達レベルが予測できないからである。すなわち、遅
延手段３５による信号の遅延によって、到達レベルに対
応した適切な上記第１の閾値レベルＴＨ１を設定した後
に、この閾値レベルＴＨ１に基づいて、上記立ち上がり
時間の計時を行うことができる。

【００２１】上記第１の閾値レベルＴＨ１を、受光手段
３４の出力を所定の分圧比で分圧して得ることとしてお
けば、受光手段３４の出力がその到達レベルに対して一
定の割合となる値まで立ち上がるのに要する時間を計時
手段３７で計時させることができるので、受光手段３４
の到達レベルが不定であっても受光手段３４の出力の立
ち上がり時間を正しく評価して、走査速度を正確に検出
することができる。

【００２２】上記のような走査速度検出装置を、バーコ
ードなどの記号を光学的に読み取る記号読取装置に適用
すれば、受光手段３４の出力信号のなかから、記号に対
応する信号を良好に抽出することができ、さらに、記号
の識別処理も走査速度を勘案して良好に行うことができ
る。また、バーコード読取装置においてバーコードの両
端のいわゆるクリアエリアを検出する場合には、遅延手
段３５の出力が第３の閾値レベルを超えた後、この第３
の閾値レベルを下回るまでの時間を第２の計時手段によ
り計時することにより、クリアエリアの走査時間が得ら
れる。このクリアエリアの走査時間を、たとえば、除算
手段によって、走査速度に反比例する上記計時手段３７
の出力により除すれば、クリアエリアの幅が走査速度に
依らずに正しく検出される。これにより、クリアエリア
の検出を良好に行ってバーコードの抽出処理の正確さを
期することができ、ひいては読取速度の向上にも寄与す
ることができる。

【００２３】

【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。図２は、本発明の一実施例の走査速度検出装置
を適用した記号読取装置であるバーコード読取装置の要
部の電気的構成を示すブロック図である。このバーコー
ド読取装置は、投光部４１からのレーザビーム４２で、
走査対象である記号面４３に形成したバーコード４３Ａ
を走査し、この走査時における記号面４３からの反射光
を受光部４４で受光して、この受光部４４の出力に基づ
いて、バーコード４３Ａが表す情報を再現するようにし
たものである。投光部４１は、半導体レーザ光源５１と
、この半導体レーザ光源５１から発生したレーザ光を、
ビーム光に絞るレンズ５２とを備えている。レーザビー
ム４２による記号面４３の走査は、投光部４１などを収
納した筐体を操作者が把持し、この筐体を動かすように
して手動で行われてもよく、またポリゴンミラーやガル
バノミラーなどの走査ミラーを用いて自動で行われても
よい。一方、受光部４４は、記号面４３からの反射光を
集光レンズ５３を介してフォトダイオード５４に導き、
このフォトダイオード５４からの電気信号を、増幅器５
５で増幅して出力するようにしたものである。

【００２４】受光部４４の出力信号は、遅延手段である
アナログディレイライン４５を介して第１の計時部４７
に入力されるとともに、第１の閾値レベルＴＨ１および
第２の閾値レベルＴＨ２を形成する第１の閾値レベル生
成部４６にも入力される。この閾値レベル生成部４６は
、受光部４４の出力信号を、抵抗ｒ１，ｒ２，ｒ３によ
り所定の分圧比で分圧して、各分圧点５６，５７に現れ
る電位をそれぞれ第１の閾値レベルＴＨ１、第２の閾値
レベルＴＨ２（ＴＨ１＞ＴＨ２）として導出するように
したものであり、第１レベル設定手段および第２レベル
設定手段として機能する。

【００２５】計時部４７は、アナログディレイライン４
５の出力が各非反転入力端子に与えられる一対の比較器
６１，６２を備えている。そして、比較器６１の反転入
力端子には第２の閾値レベルＴＨ２が与えられており、
比較器６２の反転入力端子には第１の閾値レベルＴＨ１
が与えられている。計時部４７はさらに、クロック信号
を形成するクロック発振回路６３と、このクロック発振
回路６３からのクロック信号を計数するカウンタ６４と
、このカウンタ６４の計数値を比較器６２の出力信号の
立ち上がりに同期してラッチするレジスタ６５とを備え
ている。カウンタ６４は、比較器６１からローレベルの
信号が与えられているときには、クリアされて計数が禁
止された状態にあり、比較器６１の出力がハイレベルと
なると計数動作を開始する。

【００２６】受光部４４の出力はまた、第２の計時部４
８に与えるべき第３および第４の閾値レベルＴＨ３，Ｔ
Ｈ４（ＴＨ３＞ＴＨ４）を生成する第２の閾値レベル生
成部４９にも与えられている。この第２の閾値レベル生
成部４９は、ダイオードＤ１を介して与えられるととも
にコンデンサＣ１で保持される受光部４４の出力信号を
抵抗ｒ４，ｒ５，ｒ６により所定の分圧比で分圧し、各
分圧点５９，６０に現れた電位をそれぞれ第３，第４の
閾値レベルＴＨ３，ＴＨ４として導出するようにしたも
ので、ピークホールド回路となっている。本実施例では
、この第２の閾値レベル生成部４９が第３レベル設定手
段として機能する。なお、受光部４４と第２の閾値レベ
ル生成部４９との間には、バッファアンプが介挿されて
いてもよい。

【００２７】第４，第３の閾値レベルＴＨ４，ＴＨ３は
、第２の計時部４８を構成する比較器７１，７２の各反
転入力端子にそれぞれ与えられている。これらの比較器
７１，７２の各非反転入力端子には、アナログディレイ
ライン４５の出力が与えられている。第２の計時部４８
はさらに、クロック発振回路７３と、このクロック発振
回路６３からのクロック信号を計数するカウンタ７４と
、このカウンタ７４の計数値を比較器７２の出力信号の
立ち下がりエッジでラッチするレジスタ７５とを備えて
いる。カウンタ７４は、比較器７１の出力がローレベル
のときにはクリアされてその計数値が強制的に０とされ
、比較器７２の出力がローレベルのときには計数動作が
禁止されてその計数値の変化が禁止される。そして、比
較器７１の出力がハイレベルとなると０以外の計数値を
とることが許容され、比較器７２の出力がハイレベルと
なると計数動作が許容される。

【００２８】第１の計時部４７と第２の計時部４８との
各出力は、判定部５０に入力される。この判定部５０は
、第２の計時部４８の出力を第１の計時部４７の出力で
除する除算回路８１と、この除算回路８１の出力を所定
値ＴＨ５と比較して除算回路８１の出力が所定値ＴＨ５
以上であるときにクリアエリア検出信号を出力する比較
器８２とを有している。

【００２９】図３は走査速度の検出原理を示す図であり
、図３（ａ）　は記号面４３に形成されたビームスポッ
トを示し、図３（ｂ）　はビームスポットの中心Ｃの位
置に対する受光部４４の出力信号の変化が示されている
。ビームスポットＢＰが矢印９０方向に変位して、黒色
領域９１（図２および図３において斜線を付して示す。 ）から白色領域９２に移動すると、受光部４４の出力信
号は、０レベルから或る到達レベルＬに立ち上がる。す
なわち、ビームスポットＢＰの中心Ｃが矢印９０方向に
とった一次元座標ｘの座標位置ｘ１よりも矢印９０に対
して上流側にあるときには、レーザビームは黒色領域９
１で吸収され、受光部４４の出力は０レベルとなる。ビ
ームスポットＢＰの中心Ｃが座標位置ｘ１を過ぎると、
ビームスポットＢＰの一部が白色領域９２にかかるよう
になるので、受光部４４の受光量が徐々に増大する。そ
して、黒色領域９１と白色領域９２との境界から矢印９
０方向にビームスポットの半径ｒだけ変位した座標位置
ｘ２（＝ｘ１＋２ｒ）において、受光量が最大となり、
その出力信号が到達レベルＬに達する。受光部４４の受
光量は、ビームのパワー、白色領域９２の反射率、記号
面４３と投光部４１との間の距離などによって定まる。 レーザビームのパワー密度分布は、ガウス分布に従うの
で、ビームスポットＢＰの半径ｒの外部にもパワーが僅
かながら分布しており、このため、受光部４４の出力の
変化は直線的ではなく、座標位置ｘ１，ｘ２の付近では
丸みを帯びたカーブを描く。

【００３０】ところで、座標位置ｘ１，ｘ２の間の距離
はビームスポットＢＰの直径２ｒに等しいのであるから
、受光部４４の出力信号が０レベルから到達レベルＬに
達するまでの時間Δｔが判れば、走査速度Ｖは、　　　
　Ｖ＝２ｒ／Δｔ　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
・・・・　　（２）　で与えられる。すなわち、上記の
時間Δｔを検出することにより、この時間Δｔに反比例
する走査速度Ｖを得ることができる。換言すれば、時間
Δｔは走査速度情報であるといえる。

【００３１】図４は図２に示された構成の動作を説明す
るためのタイミングチャートである。図４（ａ）　は受
光部４４の出力およびアナログディレイライン４５の出
力などを示しており、図４（ｂ）　は第１の計時部４７
における比較器６１の出力信号Ｓ６１を示し、図４（ｃ
）　は比較器６２の出力信号Ｓ６２を示し、図４（ｄ）
　は第２の計時部４８における比較器７１の出力信号Ｓ
７１を示し、図４（ｅ）　は比較器７２の出力信号Ｓ７
２を示している。なお、図４では、バーコード４３Ａの
走査方向上流側に形成されているクリアエリアＣＡ（図
２参照）の検出が達成される場合の動作が示されている
。

【００３２】ビームスポットＢＰがクリアエリアＣＡの
走査方向上流側の黒色領域９１から、クリアエリアＣＡ
を構成する白色領域９２に向かって変位すると、ビーム
スポットＢＰが領域９１，９２の境界を移動する際に、
図４（ａ）　において曲線Ａ１で示される受光部４４の
出力信号は参照符号ａ１で示すように立ち上がる。そし
て、所定の遅延時間Ｔｄだけ遅れて図４（ｂ）　におい
て曲線Ａ２で示されるアナログディレイライン４５の出
力が参照符号ａ２で示すように受光部４４の出力と同様
な変化を示す。第１〜第４の閾値レベルＴＨ１〜ＴＨ４
は、受光部４４の出力信号を分圧して生成されるので、
受光部４４の出力信号の立ち上がりに同期して立ち上が
る。遅延時間Ｔｄは、アナログディレイライン４５の出
力信号が立ち上がる以前に、受光部４４の出力信号が到
達レベルＬに達するように充分に長く選ばれている。

【００３３】たとえば、図５に示すような読取範囲Ｄで
バーコードの読取を行う場合を想定すると、ポリゴンミ
ラーなどを用いた自動走査では、走査速度Ｖは、最大の
読取距離の位置Ｐ１で最大値Ｖｍａｘ　をとり、また最
小の読取距離の位置Ｐ２で最小値Ｖｍｉｎ　をとる。し
たがって、逆に、受光部４４の出力信号が０レベルから
立ち上がって到達レベルＬに達するまでの時間は最小の
読取距離の位置Ｐ２の場合に最長となる。この読取距離
が最小の場合において、受光部４４の出力信号が０レベ
ルから到達レベルＬにまで立ち上がるまでの時間をΔｔ
ｍａｘ　とすると、上記の遅延時間Ｔｄに要求される条
件は、　　　　Ｔｄ≧Δｔｍａｘ　 　　　　　　　　＝（２ｒ／Ｖ）ｍａｘ　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　・・・・　　（３）　となる。この遅延時間Ｔｄ
に課される条件は、　　　　Ｔｄ≧Δｔｍａｘ　＋Ｍ１ 　　　　　　　　＝（２ｒ／Ｖ）ｍａｘ　＋Ｍ１　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
・・・・　　（４）　　　　　　　　　ただし、Ｍ１は
マージンであり、Ｍ１＞０である。 などとされてもよい。マージンＭ１は、レーザビームの
パワー密度分布がガウス分布に従うためにビーム半径ｒ
の外側でもパワー密度が０ではないことや、記号面４３
が傾斜していて走査位置によってレーザビームの光路長
が変化する場合、ガルバノミラーを用いた場合および手
動走査の場合などには、１回の走査中の走査速度が必ず
しも一定とはならないことなどを考慮して定められる。

【００３４】なお、手動走査のときには、走査速度Ｖと
読取距離との間には一定の関係がないけれども、バーコ
ード識別処理の処理速度による制約に基づいて、上記の
最大値Ｖｍａｘ　および最小値Ｖｍｉｎ　を定めればよ
い。再び図４を参照して動作を説明する。図４（ａ）　
において曲線Ａ２で示されているアナログディレイライ
ン４５の出力信号が、時刻ｔ１において第２の閾値レベ
ルＴＨ２を超えると、比較器６１の出力がローレベルか
らハイレベルに反転し、これにより時刻ｔ１からの期間
にはカウンタ６４はクロック信号の計数を開始する。そ
して、時刻ｔ２に、アナログディレイライン４５の出力
信号が第１の閾値レベルＴＨ１に達すると、比較器６２
の出力は、ローレベルからハイレベルに立ち上がり、こ
の立ち上がりに同期して、カウンタ６４の計数値がレジ
スタ６５にラッチされる。このときレジスタ６５にラッ
チされた計数値は、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間Δ
ｔａに対応する。たとえば、閾値レベル生成部４６の抵
抗値ｒ１〜ｒ３の抵抗値が、閾値レベルＴＨ１，ＴＨ２
が、　　　　ＴＨ１＝ｍ１・Ｌ　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　・・・・　　（５）　　　　　ＴＨ２＝ｍ２・
Ｌ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　・・・・　　（６）
　　　　　　　　　ただし、０＜ｍ２＜ｍ１＜１である
。 となるように設定されているときには、ビームスポット
ＢＰが黒色領域９１からクリアエリアＣＡに移動するの
に要する上記の時間Δｔ（図３参照）は、　　　　Δｔ
ａ＝（ｍ１−ｍ２）・Δｔ　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　・・・・　　（７）　
なる関係式から得ることができる。このように、Δｔを
直接検出せずに、Δｔａを検出することとしているのは
、上記のようにレーザビームのパワー分布がガウス分布
に従うために、アナログディレイライン４５の出力信号
の変化には参照符号ａ３，ａ４で示すようになカーブが
生じ、これによりΔｔを直接に測定しようにすると、時
間測定の精度が劣化する虞があるからである。

【００３５】一方、アナログディレイライン４５の出力
信号が、抵抗ｒ４〜ｒ６の各抵抗値の設定によって第２
の閾値レベルＴＨ２よりもわずかに高くなるようにされ
ている第４の閾値レベルＴＨ４を超える時刻ｔ３には、
比較器７１の出力は、ローレベルからハイレベルに反転
し、カウンタ７４は０以外の計数値をとることが許容さ
れる。しかし、このときにはまだ比較器７２の出力はロ
ーレベルであるから、カウンタ７４は以前として計数動
作が禁止されている。

【００３６】アナログディレイライン４５の出力が、第
１の閾値レベルＴＨ１よりもわずかに低く設定されてい
る第３の閾値レベルＴＨ３に達する時刻ｔ４には、比較
器７２の出力がローレベルからハイレベルに反転する。 したがって、この時刻ｔ４からの期間には、カウンタ７
４はクロック信号の計数を開始することになる。その後
クリアエリアＣＡを走査している期間には、参照符号ａ
５で示すように受光部４４の出力は到達レベルＬで安定
する。そして、時刻ｔ５からの期間にバーコード４３Ａ
の走査が始まると、参照符号ａ６で示すように、受光部
４４の出力が立ち下がっていく。

【００３７】時刻ｔ５から上記所定の遅延時間Ｔｄだけ
経過した後の時刻ｔ６からの期間には、参照符号ａ７で
示すようにアナログディレイライン４５の出力信号が立
ち下がっていく。しかし、第２の閾値レベル生成部４８
では、ダイオードＤ１により、低下していく受光部４４
の出力信号の入力が阻止され、さらにコンデンサＣ１に
より時刻ｔ５以前の期間の受光部４４の出力信号が保持
される。このため、受光部４４の出力が立ち下がった後
も閾値レベルＴＨ３，ＴＨ４は直ちには立ち下がらず、
コンデンサＣ１の静電容量と抵抗ｒ４〜ｒ６の抵抗値の
和とにより定まる時定数で緩慢に低下していく。したが
って、アナログディレイライン４５の出力信号が立ち下
がっていく時刻ｔ６からの期間にも充分に高い値を有し
ている。

【００３８】時刻ｔ７において、アナログディレイライ
ン４５の出力が、第３の閾値レベルＴＨ３を下回ると、
比較器７２の出力がハイレベルからローレベルに立ち下
がる。これに応答して、カウンタ７４の計数値がレジス
タ７５にラッチされ、またカウンタ７４の計数動作が禁
止される。さらに、時刻ｔ８には、アナログディレイラ
イン４５の出力が第４の閾値レベルＴＨ４を下回り、こ
れにより比較器７１の出力がローレベルに反転してカウ
ンタ７４がクリアされる。

【００３９】レジスタ７５にラッチされたカウンタ７４
の計数値は、時刻ｔ４から時刻ｔ７までの受光部４４の
出力が比較的高い期間の長さΔＴに対応する。すなわち
、時刻ｔ４〜ｔ７の期間は記号面４３からの反射光の光
量が多い期間であり、このような期間の長さΔＴが所定
値以上であれば、当該期間にはバーコード４３Ａの先頭
のクリアエリアＣＡが走査されたものと考えられる。

【００４０】レジスタ７５の出力は、判定部５０の除算
器８１に入力され、レジスタ７５の出力を第１の計時部
４７のレジスタ６５の出力で除した値が、比較器８２で
所定値ＴＨ５と比較される。そして、除算器８１の出力
が所定値ＴＨ５以上であるときに、比較器８２からはク
リアエリアが検出されたことを表すクリアエリア検出信
号が出力される。

【００４１】クリアエリアＣＡの幅Ａは、走査速度をＶ
と、クリアエリアＣＡを走査するのに要した上記の時間
ΔＴとにより、 　　　　Ｖ・ΔＴ＝Ａ　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　・・・・　　（８）となる。一方、 　　　　Ｖ・Δｔ＝Ｖ・（ｍ１−ｍ２）・Δｔａ＝２ｒ
　　　　　　　　　　　　　　　・・・・　　（９）で
ある。第１の計時部４７のレジスタ６５の出力は時間Δ
ｔに対応し、第２の計時部４８のレジスタ７５の出力は
時間ΔＴに対応するから、除算器８１の出力は、　　　
　ΔＴ／Δｔ＝Ａ／２ｒ　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・
・・　（１０）に対応する。すなわち、レーザビーム４
２のビーム径２ｒはほぼ一定であるから、結局、除算器
８１の出力は、走査速度Ｖを除去して評価したクリアエ
リアＣＡの幅Ａにほぼ正確に対応することになる。した
がって、比較器８２は、白色領域の幅が所定値ＴＨ５以
上のときに、クリアエリア検出信号を出力することにな
る。

【００４２】このクリアエリア検出信号は、図外の識別
処理部に与えられ、この識別処理部では、クリアエリア
ＣＡに対応する信号に引き続く信号をバーコード４３Ａ
に対応した信号であるものと見なして、当該バーコード
４３Ａの識別処理を行うことになる。ところで、投光部
４１から発生されるレーザビーム４２は、図５に示すよ
うに、読取範囲Ｄ内で微細なビーム径を得るために、投
光部４１から或る一定の距離の位置Ｐ３に焦点を有する
集束光となっている。したがって、読取位置によりレー
ザビーム４２のビーム径２ｒは異なる値をとることにな
る。そこで、本実施例では、読取距離Ｄ内におけるビー
ム半径の平均値ｒａｖを、焦点位置でのビーム半径ｒｍ
ｉｎ　と、読取範囲Ｄの一方端でのビーム半径のうちい
ずれか大きな方のビーム半径ｒｍａｘ　とにより、　　
　　ｒａｖ−１＝（ｒｍｉｎ−１＋ｒｍａｘ−１）／２
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
・・・・　（１１）で定義することとしている。そして
、このビーム半径の平均値ｒａｖに基づいて上記の比較
器８２における所定値ＴＨ５が定められている。

【００４３】ビーム半径の平均値ｒａｖにより、走査速
度Ｖが、 　　　　Ｖ＝２ｒａｖ／Δｔ　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　・・・・　（１２）として求められるとすると
、読取位置に応じてビーム径２ｒが異なることにより生
じる走査速度Ｖの誤差｜δ｜は、 　　　　｜δ｜≦（ｒｍａｘ　−ｒａｖ）／ｒｍａｘ　
　　　　　　　　　　＝（ｒａｖ−ｒｍｉｎ　）／ｒｍ
ｉｎ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　・・・・　（１３）となる。

【００４４】一方、投光部４１を調整して、最小のビー
ム半径ｒｍｉｎ　と最大のビーム半径ｒｍａｘ　との比
を１：２程度に調整すると、

【００４５】

【数１】

【００４６】となる。これより、 　　　　｜δ｜≦（ｒｍａｘ　−ｒａｖ）／ｒｍａｘ　
　　　　　　　　　　＝１／３　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　・・・・　（１５）となる。すなわち、
時間Δｔを検出することによって間接的に得られる走査
速度Ｖは、高々その１／３程度の誤差を含んでいるに過
ぎない。このように、少ない誤差で走査速度Ｖが検出さ
れるので、上記の所定値ＴＨ５には過度に大きなマージ
ンを見込む必要がなく、このためクリアエリアＣＡの検
出確率は極めて良好なものとなる。 これに対して、走査速度の検出を全く行わない上述の従
来技術では、読取位置によって１０倍程度も異なること
になる走査速度の各値に対応するために、大きなマージ
ンを見込んでクリアエリアの検出を行う必要があり、こ
の大きなマージンのためにクリアエリアの検出確率を高
くすることができない。このように、本実施例によれば
、クリアエリアの検出確率が格段に向上されることが理
解される。

【００４７】このようにクリアエリアの検出確率が向上
されることにより、確実にバーコードに対応した信号を
抽出できるので、バーコード以外の部分に対応する信号
に対してバーコード識別処理が無駄に行われることが防
がれ、ひいては、バーコード読取速度および読取の確実
性を格段に向上することができる。しかも、１走査期間
中の受光部４４の出力信号を全て記憶するようなメモリ
を用いていないので、メモリ処理回路などの複雑な回路
も不要であり、回路の大型化・複雑化を招くことも、コ
ストの増大を招くこともない。

【００４８】なお、本発明は上記の実施例に限定される
ものではない。たとえば、上記の実施例では、バーコー
ドの端部のクリアエリアの検出のために、検出された走
査速度情報が用いられる場合を例にとったが、検出され
た走査速度情報はバーコードの識別処理のために用いら
れてもよい。バーコードの識別は、たとえば、最初のバ
ー幅を基準を基準にした相対的なバー幅およびスペース
の幅の組合せに基づいて行われる。したがって、本質的
にはバーコードを走査する速度が不明であってもバーコ
ード識別処理は可能である。しかし、実際には、走査速
度によって受光部からのアナログ入力信号の特性（パル
ス時間幅、白／黒の変化速度など）が大きく異なるので
、安定した二値化処理が困難であり、このことが識別の
誤りを招くことが多い。そこで、走査速度を勘案して識
別処理を行うこととすれば、走査速度に対する補正を加
えて二値化処理などを行わせることにより、識別精度を
大きく向上させることができる。また、上記の実施例で
は、遅延手段としてアナログディレイラインを用いてい
るが、遅延手段はＦＩＦＯメモリ（先入れ先出し型メモ
リ）を用いて構成されてもよい。

【００４９】さらに、上記の実施例では、バーコード読
取装置を例にとって説明したが、本発明はたとえば光学
式文字読取装置（ＯＣＲ）などの他の記号読取装置に対
しても広く実施することができるものである。その他本
発明の要旨を変更しない範囲で種々の設計変更を施すこ
とが可能である。

【００５０】

【発明の効果】以上のように本発明の走査速度検出装置
によれば、ビーム光による走査位置が、走査対象の表面
の明度の低い領域から明度の高い領域へ移動する場合や
、走査対象外の領域であって反射光がない領域から走査
対象の表面の領域に移動する場合のように、上記反射光
を受光する受光手段の出力が立ち上がる際に、この立ち
上がり時間を計時することにより、走査速度情報の検出
が達成される。

【００５１】この走査速度検出装置を用いた記号読取装
置では、走査速度を勘案して、受光手段の出力信号から
記号に対応した信号を抽出する処理や、抽出された信号
に基づいて記号を識別する処理を行うことができる。こ
れにより、記号の抽出が高い確率で行えるようになり、
また記号の識別処理が正確に行えるようになるので、記
号の確実な読取を期することができる。しかも、１走査
期間にわたる受光手段の出力を記憶するメモリやメモリ
処理回路などの複雑な回路を用いてないので、構成が大
型化・複雑化することもなく、また装置を安価に構成す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の走査速度検出装置の基本構成を示すブ
ロック図である。

【図２】本発明の一実施例の走査速度検出装置を適用し
た記号読取装置である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。

【図３】走査速度検出の原理を説明するための図である
。

【図４】動作を説明するためのタイミングチャートであ
る。

【図５】投光器からのレーザビームの集光特性および読
取位置による走査速度の変化を説明するための図である
。

【図６】手動走査方式のバーコード読取装置によるバー
コード読取操作を示す簡略化した平面図である。

【図７】自動走査方式のバーコード読取装置によるバー
コード読取操作を示す簡略化した平面図である。

【符号の説明】

３１　　　　投光手段 ３２　　　　ビーム光 ３３　　　　走査対象 ３４　　　　受光手段 ３５　　　　遅延手段 ３６　　　　閾値レベル生成手段（第１レベル設定手段
、第２レベル設定手段） ３７　　　　計時手段 ４１　　　　投光部 ４２　　　　レーザビーム ４３　　　　記号面（走査対象） ４３Ａ　　バーコード ４４　　　　受光部 ４５　　　　アナログディレイライン（遅延手段）４６
　　　　第１の閾値レベル生成部（第１および第２レベ
ル設定手段） ４７　　　　第１の計時部 ４８　　　　第２の計時部 ４９　　　　第２の閾値レベル生成部（第３レベル設定
手段） ５０　　　　判定部 ８１　　　　除算器 ８２　　　　比較器 ９１　　　　黒色領域 ９２　　　　白色領域 ＣＡ　　　　クリアエリア

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ビーム光により走査対象の表面を走査する
   ときの走査速度を検出する装置であって、上記走査対象
   の表面からの反射光を受光して電気信号に変換する受光
   手段と、この受光手段の出力信号を基準にして第１の閾
   値レベルを設定する第１レベル設定手段と、上記第１の
   閾値レベルよりも相対的に低い第２の閾値レベルを設定
   する第２レベル設定手段と、上記受光手段の出力信号を
   所定の遅延時間だけ遅延させる遅延手段と、この遅延手
   段の出力信号が上記第２の閾値レベルを超えた後、上記
   第１の閾値レベルに達するまでの時間を走査速度情報と
   して計時する第１の計時手段とを含むことを特徴とする
   走査速度検出装置。
2. 【請求項２】上記遅延手段の遅延時間は、上記受光手段
   の出力が立ち上がり始めた後、安定した到達レベルに達
   するまでの時間の最大値以上に選ばれていることを特徴
   とする請求項１記載の走査速度検出装置。
3. 【請求項３】上記第１レベル設定手段は、上記受光手段
   の出力信号を分圧して上記第１の閾値レベルを発生する
   ものであることを特徴とする請求項１または２記載の走
   査速度検出装置。
4. 【請求項４】上記第２の閾値レベルは、予め定められた
   出力信号の０レベルに近い固定レベルであることを特徴
   とする請求項１、２または３記載の走査速度検出装置。
5. 【請求項５】上記第２の閾値レベルは、上記受光手段の
   出力信号を基準にして設定される可変レベルであること
   を特徴とする請求項１，２または３記載の走査速度検出
   装置。
6. 【請求項６】請求項１、２、３、４または５記載の走査
   速度検出装置を備え、走査対象面に形成された記号を読
   み取る記号読取装置であって、上記第１の計時手段の出
   力に基づいて、上記受光手段の出力信号から上記記号に
   対応した信号を抽出する手段と、この抽出された信号に
   基づいて上記記号を識別する手段とを含むことを特徴と
   する記号読取装置。
7. 【請求項７】上記記号の識別が、上記第１の計時手段の
   出力に基づいて行われることを特徴とする請求項６記載
   の記号読取装置。
8. 【請求項８】上記記号読取装置は、両端に所定幅以上の
   クリアエリアを有するバーコードを読み取るためのもの
   であり、第３の閾値レベルを設定する第３レベル設定手
   段と、上記遅延手段の出力が上記第３の閾値レベルを超
   えた後、この第３の閾値レベルを下回るまでの期間の長
   さを計時する第２の計時手段と、上記第１の計時手段の
   出力および第２の計時手段の出力に基づいて、クリアエ
   リアが検出されたかどうかを判定する判定手段とをさら
   に含むことを特徴とする請求項６記載の記号読取装置。
9. 【請求項９】上記判定手段は、上記第２の計時手段の出
   力を第１の計時手段の出力で除する除算手段と、この除
   算手段の出力が所定値以上であるときにクリアエリアが
   検出されたことを示すクリアエリア検出信号を出力する
   比較手段とを備えたものであることを特徴とする請求項
   ８記載の記号読取装置。