JPH07104894B2

JPH07104894B2 - ２値化装置

Info

Publication number: JPH07104894B2
Application number: JP2095644A
Authority: JP
Inventors: 伸一佐藤; 和正森谷
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1990-04-11
Filing date: 1990-04-11
Publication date: 1995-11-13
Anticipated expiration: 2010-11-13
Also published as: JPH03292577A

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
ように波形となる。この１次微分信号の上下にスライス
レベルL1,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BCD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01
−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で検知され、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で増幅した後、微分回路６で微分す
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で積分すると、（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、スライスレベ
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作成
回路20で行われる。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11とする。つ
まり、この回路ではAC結合となているため、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10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、スイラスレベル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、光源のビーム形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、16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いは変化しない。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）は信号振幅が大きい場合を、（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。

信号振幅が大きい場合でも、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Vz
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,L
B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
ドの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、再度やりなおせばよい。
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、図面の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1KΩ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100KΩ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の出力が直流レベル
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2
1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）を受けるバッファアンプU1,抵抗50Ω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−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1MΩ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100KΩ,50KΩ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5KΩ,5KΩ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入って
いる。コンパレータ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じである。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Vz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D1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｛（Vi＋Vz）×0.5/Vi｝×100（％）（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（V_F×2;V_F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｛（Vi＋V_F×２）×0.5/Vi｝×100（％）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の組合わせであってもよい。

［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
ず一定値を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

【特許請求の範囲】

【請求項１】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。