JPH05101212A - バーコード信号２値化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】１次微分波形がノイズの影響を受けても２次微
分波形により検出されるゼロクロス点が変動するのを防
止して正確な２値信号を得る。 【構成】バーコードラベル面を読取るセンサ１１からの
アナログ信号を１次微分する１次微分回路１３と、バー
コードにおける最小バー幅を最大線速で走査したときに
得られる最大周波数信号を１次微分して得られる信号の
基本波の周波数を上限周波数とし、１次微分信号を低域
増幅する低域増幅器１４と、この低域増幅器からの出力
を入力する第１、第２の比較器１５，１６と、低域増幅
器からの出力を２次微分する２次微分回路１７と、この
２次微分回路からの２次微分信号からゼロクロス点を検
出する第３の比較器１８と、各比較器出力を入力されて
２値信号を出力するＪ−Ｋフリップフロップ２０とで構
成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バーコード読取装置に
組込まれるバーコード信号２値化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】バーコード読取装置は、ラベル上に反射
率の差を持つバーで構成されたバーコードが印刷された
バーコードラベルに対して、例えばレーザビームによる
走査を行い、ラベル面からの反射光を集光してバーコー
ドの読取りを行っているが、ラベルの移動や、反射光が
微弱であったり、あるいは読取りビームのビーム径が変
化することなどにより、得られるアナログ信号は振幅、
周波数が変化し歪分を含むことになる。そしてこのよう
なアナログ信号をバー幅情報を正確に保持したままロジ
ックレベルに２値化することが要求される。このような
要求に応えた２値化装置としては、従来、特開昭６３−
１６５９７９号公報のものが知られている。

【０００３】これは図７に示すように、バーコードラベ
ル面からの反射光を受光しその受光量に応じたアナログ
信号を出力するセンサ１を設け、そのセンサ１からのア
ナログ信号を増幅器２で増幅した後、１次微分回路３並
びに２次微分回路４にそれぞれ供給し、１次微分回路３
からの１次微分信号を正の基準電圧＋ＶＲと比較する第
１の比較器５と負の基準電圧−ＶＲと比較する第２の比
較器６にそれぞれ供給し、また２次微分回路４からの２
次微分信号をゼロクロス点を検出する第３の比較器７に
供給している。そして第１の比較器５の出力をＪ−Ｋフ
リップフロップ８のＪ入力端子に供給するとともに第２
の比較器６の出力をＪ−Ｋフリップフロップ８のＫ入力
端子に供給し、第３の比較器の出力を排他的論理和回路
９を介してＪ−Ｋフリップフロップ８のＴ（トリガ）入
力端子に供給している。Ｊ−Ｋフリップフロップ８の／
Ｑ出力端子出力を排他的論理和回路９を介してＪ−Ｋフ
リップフロップ８のＴ入力端子に供給し、Ｑ出力端子か
ら２値信号を出力するようになっている。

【０００４】この従来装置では、図８の(a) に示すバー
コードに対して増幅器２からのアナログ信号波形は図８
の(b) に示す波形となり、これが１次微分回路３で微分
されて図８の(c) に示す波形となって第１、第２の比較
器５，６にそれぞれ供給される。そして第１の比較器５
は基準電圧＋ＶＲと比較して図８の(d) に示すパルス信
号を出力し、第２の比較器６は基準電圧−ＶＲと比較し
て図８の(e) に示すパルス信号を出力する。この各パル
ス信号はＪ−Ｋフリップフロップ８のＪ入力端子及びＫ
入力端子にそれぞれ供給される。

【０００５】また増幅器２からのアナログ信号波形は２
次微分回路４で２次微分されて図８の(f) に示す波形と
なって第３の比較器７に供給される。この第３の比較器
７は入力電圧波形をゼロ電位と比較してゼロクロス点を
検出し図８の(g) に示すゼロクロス検出信号を出力す
る。このゼロクロス検出信号は排他的論理和回路９の一
方の入力端子に入力されが、この排他的論理和回路９の
他方の入力端子にはＪ−Ｋフリップフロップ８の／Ｑ出
力端子からの出力が入力されるので、排他的論理和回路
９からは図８の(h) に示すようにゼロクロス検出信号の
立上り、立下りに対応したトリガ信号が出力されてＪ−
Ｋフリップフロップ８のＴ入力端子に入力される。こう
してＪ−Ｋフリップフロップ８のＱ出力端子からは図８
の(i) に示すようなバーコードの白、黒の変化に対応し
た２値信号が出力される。

【０００６】そして１次微分信号に図中イで示すような
ノイズが発生すると、Ｊ−Ｋフリップフロップ８のＪ入
力端子及びＫ入力端子への入力は変化するが、この時点
ではＴ入力端子にトリガ信号が入力されないので、Ｑ出
力端子からの２値信号には影響はない。また第２の比較
器６からのパルス信号の幅が図中ロで示すように広がっ
てもトリガ信号がゼロクロス点でしか発生しないので、
この場合もＱ出力端子からの２値信号には影響はない。
このようにこの従来装置ではＪ−Ｋフリップフロップ８
と排他的論理和回路９を使用することによって耐ノイズ
特性の向上を図っている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし実際には図９の
(a) に示すようにバーコードのバー幅は太い場合も細い
場合もあり、バーコードを読取って得られるアナログ信
号は図９の(b) に示すようにバー幅が太い場合に比べて
細い場合にはアナログ信号の振幅が小さくなる。そして
この傾向はバーコードの印刷が薄かったり、バーコード
面から比較的遠い距離で読取りを行った場合に顕著に現
れる。

【０００８】このようなアナログ信号を１次微分すると
その波形は図９の(c) に示すようになるが、バー幅の細
い部分であるレベルの低いところではＳ／Ｎ比が悪くノ
イズの影響を受け易くなり、ノイズの影響を受けると図
９の(d) に示すように歪みを持つ。

【０００９】そして山の頂点部分に歪みを受けた１次微
分波形をさらに２次微分すると、図９の(e) に示すよう
な波形となり、ゼロレベルとクロスする付近に小さな波
形の山が発生する。そしてこの山はノイズにより発生し
たり、しなかったりするため、この２次微分波形をゼロ
クロスコンパレートして変化点信号を得ようとすると、
図９の(f) に示すように変化点が矢印の範囲で変動する
ことになる。従って変化点を検出してトリガ信号を作
り、それによりＪ−Ｋフリップフロップをトリガする
と、フリップフロップから出力される２値信号の立上
り、立下りが変動し、検出したバー幅が変動してしまう
という問題があった。そして検出したバー幅が変動する
とその後の処理においてバーコードの誤読を招き性能低
下を招くことになる。

【００１０】そこで本発明は、１次微分波形がノイズの
影響を受けても２次微分波形により検出されるゼロクロ
ス点が変動する虞がなく、従ってノイズにより２値信号
の立上り、立下りが変動するのを確実に防止できるバー
コード信号２値化装置を提供しようとするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、バーコードを
読取って得られるアナログ信号を１次微分する１次微分
回路と、この１次微分回路から出力される１次微分信号
を正及び負の基準電圧と比較する第１、第２の比較器
と、バーコードにおける最小バー幅を最大線速で走査し
たときに得られる最大周波数信号を１次微分して得られ
る信号の基本波の周波数を上限周波数とし、１次微分回
路から出力される１次微分信号を増幅する低域増幅器
と、この低域増幅器出力を２次微分する２次微分回路
と、この２次微分回路からの２次微分信号のゼロクロス
点を検出し、そのゼロクロス点を変化点とした変化点信
号を出力する変化点信号出力手段と、この変化点信号出
力手段からの変化点信号の入力タイミングで第１、第２
の比較器の出力レベル状態により出力レベルの反転を行
ってバーコードに対応した２値信号を出力する２値信号
出力手段を設けたものである。

【００１２】

【作用】このような構成の本発明においては、図１の
(a) に示すようなバーコードを読取って得られるアナロ
グ信号は１次微分回路で１次微分された後第１、第２の
比較器で正及び負の基準電圧と比較されるとともに、低
域増幅器で増幅され２次微分回路で２次微分される。

【００１３】ここで１次微分された信号波形は図１の
(b) に示すようにノイズを重畳しており、図中点線で示
す本来の１次微分信号波形に対して大きな歪みを持って
いる。このノイズを重畳した１次微分信号波形は低域増
幅器を通過することによりノイズの高周波成分がカット
され図１の(c) に示すような三角波に近い波形となる。
すなわちノイズが重畳された山の部分の歪みが除去され
る。従ってこの波形を２次微分すると２次微分信号波形
は図１の(d) に示すようにゼロクロス点での小さな山は
発生しなくなる。

【００１４】そして変化点信号出力手段により２次微分
信号のゼロクロス点が検出されて変化点信号が出力され
る。そしてこの変化点信号の入力タイミングで第１、第
２の比較器の出力レベル状態により出力レベルの反転が
行われ図１の(e) に示すようにバーコードに対応した立
上り、立下り変動の無い２値信号が出力される。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。

【００１６】図２に示すように、バーコードラベル面か
らの反射光を受光しその受光量に応じたアナログ信号を
出力するセンサ１１を設け、そのセンサ１１からのアナ
ログ信号を増幅器１２で増幅した後、１次微分回路１３
に供給している。そして前記１次微分回路１３からの１
次微分信号を低域増幅器１４に供給している。

【００１７】前記低域増幅器１４は図３に示すように、
ＮＰＮ形トランジスタＴＲ１を設け、そのトランジスタ
ＴＲ１のベースを抵抗Ｒ１を介してＶcc電源端子に接続
するとともに抵抗Ｒ２を介して接地している。またその
トランジスタＴＲ１のコレクタを抵抗Ｒ３とコンデンサ
Ｃ２との並列回路を介してＶcc電源端子に接続し、エミ
ッタを抵抗Ｒ４を介して接地している。そして入力端子
Ｖi から前記トランジスタＴＲ１のベースにコンデンサ
Ｃ１を介して１次微分信号を入力し、前記トランジスタ
ＴＲ１のコレクタ出力を出力端子Ｖoから増幅後の出力
として取出すようになっている。

【００１８】この低域増幅器１４はコンデンサＣ１、抵
抗Ｒ１，Ｒ２の回路によって１次微分を行い、抵抗Ｒ
３，Ｒ４及びコンデンサＣ２の回路によって増幅する。
そしてコンデンサＣ２によりゲインに図４に示すような
周波数特性が生じる。この周波数特性においてゲインが
急激に低下する周波数ｆａは最高線速の走査線が最細バ
ーを横切ったとき得られる１次微分信号の基本波の周波
数となっている。

【００１９】すなわち図５の(a) に示すようにバーコー
ドを走査すると図５の(b) に示すアナログ信号波形が得
られる。そしてバーコード信号の周波数はラベルの位置
が遠い程、しかもバー幅が狭いほど高くなる。バーコー
ド信号の周波数が高くなると図５の(c) に示すように１
次微分信号の周波数も高くなり、図５の(d) に示すよう
に１次微分信号の基本波の周波数も高くなる。このため
低域増幅器１４の上限周波数ｆａはそのスキャナーにお
いて得られる最高周波数の１次微分信号で決めなければ
ならない。

【００２０】前記低域増幅器１４からの出力を第１の比
較器１５の非反転入力端子(+) に供給するとともに第２
の比較器１６の反転入力端子(-) に供給している。前記
第１の比較器１５の反転入力端子(-) には正の基準電圧
＋ＶＲが入力され、また前記第２の比較器１６の非反転
入力端子(+) には負の基準電圧−ＶＲが入力されてい
る。

【００２１】また前記低域増幅器１４からの出力を２次
微分回路１７を介して第３の比較器１８の非反転入力端
子(+) に供給している。この第３の比較器１８の反転入
力端子(-) は接地されている。

【００２２】前記第３の比較器１８は後段の排他的論理
和回路１９と共に変化点信号出力手段を構成するもの
で、出力を前記排他的論理和回路１９の一方の入力端子
に供給している。前記排他的論理和回路１９の出力を２
値信号出力手段を構成するＪ−Ｋフリップフロップ２０
のＣＫ（クロック）入力端子に供給している。前記Ｊ−
Ｋフリップフロップ２０のＪ入力端子には前記第１の比
較器１５の出力が入力され、Ｋ入力端子には前記第２の
比較器１６の出力が入力されている。

【００２３】前記Ｊ−Ｋフリップフロップ２０はその／
Ｑ出力端子からの出力を前記排他的論理和回路１９の他
方の入力端子に供給し、そのＱ出力端子から２値信号を
出力するようになっている。

【００２４】このような構成の実施例においては、バー
コードラベル面からの反射光をセンサ１１で受光し、そ
のセンサ１１から受光量に応じたアナログ信号が出力さ
れる。このアナログ信号は増幅器１２で増幅された後、
１次微分回路１３にて１次微分される。このときの１次
微分信号波形は図１の(b) に示すようにノイズを含んだ
波形となる。

【００２５】この１次微分信号は低域増幅器１４にて低
域増幅され図１の(c) に示すような三角波に近い波形と
なる。すなわちこの低域増幅により１次微分信号波形の
山のノイズ重畳部分の歪みが除去される。

【００２６】こうして低域増幅器１４により歪みが除去
された１次微分信号波形が第１、第２の比較器１５，１
６にそれぞれ供給されると共に２次微分回路１７に供給
される。第１の比較器１５では１次微分信号波形におけ
る基準電圧＋ＶＲ以上の期間を幅とするパルス信号が作
られ出力される。また第２の比較器１６では１次微分信
号波形における基準電圧−ＶＲ以下の期間を幅とするパ
ルス信号が作られ出力される。そして第１の比較器１５
からのパルス信号がＪ−Ｋフリップフロップ２０のＪ入
力端子に入力され、かつ第２の比較器１６からのパルス
信号がＪ−Ｋフリップフロップ２０のＫ入力端子に入力
される。

【００２７】一方、２次微分回路１７は歪みが除去され
た１次微分信号波形を２次微分するのでその出力波形は
図１の(d) に示すようにゼロクロス点付近での波形の乱
れのない波形となる。すなわちゼロクロス点付近で小さ
な山は発生しない。従ってこの２次微分信号波形を第３
の比較器１８に入力してゼロクロス点検出を行うと、ノ
イズに影響されなく正確なゼロクロス点検出ができる。

【００２８】こうしてＪ−Ｋフリップフロップ２０のＣ
Ｋ入力端子に排他的論理和回路１９からバーコードの変
化点に正確に対応したトリガ信号が入力されてＪ−Ｋフ
リップフロップ２０のＱ出力端子からは図１の(e) に示
すようにバーコードに対応した立上り、立下り変動の無
い２値信号が出力される。従って、この２値信号に基づ
いてバーコードの読取り処理を行えば実際のバーコード
に対応した正確なバーコードの読取り処理ができる。次
に本発明の他の実施例を図面を参照して説明する。な
お、前記実施例と同一の部分には同一の符号を付して詳
細な説明は省略する。

【００２９】これは図６に示すように２個の１次微分回
路１３１，１３２を使用し、増幅器１２で増幅された後
のアナログ信号を一方の１次微分回路１３１を介して第
１、第２の比較器１５，１６に供給すると共に、他方の
１次微分回路１３２を介して低域増幅器１４に供給した
ものである。

【００３０】このようにしてもアナログ信号は１次微分
回路１３２で１次微分された後低域増幅器１４により低
域増幅され、さらに２次微分回路１７で２次微分されて
から第３の比較器１８でゼロクロス点の検出が行われる
ので、前記実施例と同様の効果が得られるものである。

【００３１】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、１
次微分波形がノイズの影響を受けても２次微分波形によ
り検出されるゼロクロス点が変動する虞がなく、従って
ノイズにより２値信号の立上り、立下りが変動するのを
確実に防止できるバーコード信号２値化装置を提供でき
るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本原理を説明するための波形図。

【図２】本発明の一実施例を示す回路ブロック図。

【図３】同実施例の低域増幅器の具体回路図。

【図４】同実施例の低域増幅器の周波数−ゲイン特性を
示す図。

【図５】同実施例の低域増幅器の上限周波数について説
明するための図。

【図６】本発明の他の実施例を示す回路ブロック図。

【図７】従来例を示す回路ブロック図。

【図８】同従来例の各部の出力波形図。

【図９】同従来例における課題を説明するための波形
図。

【符号の説明】

１１…センサ、１３，１３１，１３２…１次微分回路、
１４…低域増幅器、１５…第１の比較器、１６…第２の
比較器、１７…２次微分回路、１８…第３の比較器、２
０…Ｊ−Ｋフリップフロップ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バーコードを読取って得られるアナログ
   信号を１次微分する１次微分回路と、この１次微分回路
   から出力される１次微分信号を正及び負の基準電圧と比
   較する第１、第２の比較器と、バーコードにおける最小
   バー幅を最大線速で走査したときに得られる最大周波数
   信号を１次微分して得られる信号の基本波の周波数を上
   限周波数とし、前記１次微分回路から出力される１次微
   分信号を増幅する低域増幅器と、この低域増幅器出力を
   ２次微分する２次微分回路と、この２次微分回路からの
   ２次微分信号のゼロクロス点を検出し、そのゼロクロス
   点を変化点とした変化点信号を出力する変化点信号出力
   手段と、この変化点信号出力手段からの変化点信号の入
   力タイミングで前記第１、第２の比較器の出力レベル状
   態により出力レベルの反転を行ってバーコードに対応し
   た２値信号を出力する２値信号出力手段を設けたことを
   特徴とするバーコード信号２値化装置。