JPH07129709A - バーコード読取装置 - Google Patents

バーコード読取装置

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JPH07129709A
JPH07129709A JP5276855A JP27685593A JPH07129709A JP H07129709 A JPH07129709 A JP H07129709A JP 5276855 A JP5276855 A JP 5276855A JP 27685593 A JP27685593 A JP 27685593A JP H07129709 A JPH07129709 A JP H07129709A
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JP
Japan
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signal
bar code
voltage
voltage value
electric signal
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JP5276855A
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English (en)
Inventor
Yasushi Iwade
泰 岩出
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Denso Corp
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NipponDenso Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 バーコードからの反射光の違いによる読取り
不良を低減する。 【構成】 本発明のバーコード読取装置は、主に、バー
コードの反射光を受光することにより電気信号を出力す
るイメージセンサ7と、このイメージセンサ7が出力し
た電気信号の電圧増幅度を変化させるとともに、バイア
ス電圧を変化させる増幅回路24と、電気信号の高レベ
ルのピーク電圧値を検出する上側ピークホールド回路2
7と、電気信号の低レベルのピーク電圧値を検出する下
側ピークホールド回路28と、上側ピークホールド回路
27及び下側ピークホールド回路28が検出した電圧値
に基づいて、増幅回路24を制御するマイクロコンピュ
ータ20とから構成されており、このとき、マイクロコ
ンピュータ20は検出した電圧値に応じて、増幅回路2
4の電圧増幅度、バイアス電圧を最適に調整しているた
め安定した読取りを可能とする。

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
関するものであり、例えば、バーコードからの反射光の
違いによる読取り不良を低減するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の装置においては、バーコ
ードからの反射光を受光して電気信号に変換する受光素
子からの出力信号の振幅が、バーコードの材質や色、印
刷状態、バーコードへの光の照射角度、バーコードと読
取装置との間の距離等の条件により変化するため、読取
りが不安定になるという問題点があった。このため、特
開昭58−76973号公報に記載されるように、電気
信号の電圧値を検出し、この検出した電圧値に基づい
て、電気信号の増幅度を自動制御するものが一般に知ら
れている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが上述した従来
のものでは、バーコードにおけるバーの反射率とスペー
スの反射率との差、つまり、コントラストを検出するこ
とができず、そのため、バー、スペース共に反射率の高
いラベル(コントラストの小さいラベル)では、信号振
幅が小さいにもかかわらず、受光素子の出力信号が大き
いと判断され、信号の増幅度を下げてしまう。つまり、
信号の増幅度が下がることにより信号振幅は縮小し、結
果として、読取りが困難になるという問題が生じてしま
う。
【0004】そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされ
たものであり、バーコードの信号振幅に基づいて、その
振幅の大小に応じて信号処理部の増幅度、または受光素
子の露光時間を自動調整して、安定した読取り性能を得
ることを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】そのため本発明は、光学
的情報を有したバーコードラベルの情報を読取るバーコ
ード読取装置において、前記バーコードラベルの反射光
を受光し、この受光した反射光に応じた電気信号を出力
する光電変換手段と、該光電変換手段が出力した前記電
気信号の電圧増幅度を変化させるとともに、バイアス電
圧を変化させる信号調整手段と、前記電気信号の高レベ
ル側のピーク電圧値を検出する高レベル電圧値検出手段
と、前記電気信号の低レベル側のピーク電圧値を検出す
る低レベル電圧値検出手段と、前記高レベル電圧値検出
手段及び低レベル電圧値検出手段が検出した電圧値に基
づいて、前記信号調整手段もしくは前記光電変換手段の
少なくともどちらか一方を制御する制御手段とを採用す
るものである。
【0006】
【作用】上記構成により、光電変換手段が出力した電気
信号は、いったん電気信号調整手段によって、所定の電
圧増幅度とバイアス電圧とにより電圧値が調整され、高
レベル電圧値検出手段及び低レベル電圧値検出手段に取
り入れられる。そして、この両者の検出手段に取り入れ
られた電気信号は、それぞれ電圧値が検出され、この検
出された電圧値に基づいて、制御手段が制御を行う。
【0007】そこで、制御手段は、この取り入れた電圧
値に基づいて、電圧値がある所定値を越えていた場合、
信号調整手段に対してバイアス電圧を変化させるための
制御を行う。また、制御手段は、取り入れた電圧値から
電気信号の振幅を検出し、この振幅の大きさに応じて、
信号調整手段の電圧増幅度を変化させると共に、光電変
換手段の露光時間を変化させることにより、電気信号の
振幅の調整を行う。
【0008】
【発明の効果】以上述べたように本発明においては、電
気信号の高レベルピーク値と低レベルピーク値とを検出
することにより、最適なバイアス電圧を設定するととも
に、電気信号の振幅を求め、この求めた振幅に基づい
て、最適な電圧増幅度及び露光時間により安定した読取
り性能を得ることができるという優れた効果がある。
【0009】
【実施例】以下、本発明を図に示す実施例に基づいて説
明する。図1は、本発明の一実施例を示すバーコードリ
ーダの全体構成図である。図1において、バーコードリ
ーダ1は、光学的情報を有したバーコード2に対して光
を照射するLEDモジュール3と、このLEDモジュー
ル3の照射光を所定範囲にわたって均一に照明するため
LEDモジュール3の前面に設けられた集光レンズ4
と、バーコード2からの反射光を集光し、バーコード2
の反射光を所定位置に結像させる結像レンズ5と、この
結像レンズ5を通過したバーコード2の反射光を反射さ
せて方向を変える平面鏡6と、LEDモジュール3の発
光スペクトル付近に分光感度のピーク領域を持ち、多数
のフォト素子を線状に並べた一次元の光電変換器である
イメージセンサ7と、イメージセンサ7からの電気信号
に基づいてバーコード2の情報内容を読み取るととも
に、LEDモジュール3等の制御を行う制御回路8と、
電気的に絶縁された樹脂で作られたケーシング9とによ
り構成されている。また、上記バーコードリーダ1は、
ケーブルを介してホストシステム10に接続されてい
る。
【0010】図2は図1における制御回路8のブロック
構成図である。図2において、マイクロコンピュータ2
0は、所定の処理動作に応じて信号を出入力して演算処
理する中央処理装置である。また、クロック発生回路2
1は、このマイクロコンピュータ20から出力される基
本クロックに基づいて、センサ駆動回路22及びサンプ
ルホールド回路23を駆動制御するため各種信号を発生
する回路である。また、センサ駆動回路22は、イメー
ジセンサ7を駆動制御するための回路であり、このセン
サ駆動回路22により制御されるイメージセンサ7は、
バーコード2の反射光を取り入れることにより、バーと
スペースとに対応した電気信号を発生する光電変換器で
ある。また、サンプルホールド回路23は、イメージセ
ンサ7で発生した電気信号をサンプルホールドする回路
であり、増幅回路24は、このサンプルホールドされた
電気信号を増幅する回路である。さらに、ローパスフィ
ルタ回路25は、増幅回路24から出力された信号を通
過させることによりノイズを除去する回路である。そし
て、ローパスフィルタ回路25を通過した信号は、2値
化回路26、もしくは、上側ピークホールド回路27お
よび下側ピークホールド回路28に送られるよう構成さ
れている。なお、2値化回路26に送られた信号は、2
値化回路26によりデジタル信号に変換され、マイクロ
コンピュータ20に入力される。一方、上側ピークホー
ルド回路27および下側ピークホールド回路28に送ら
れた信号は、それぞれ上側ピークホールド回路27およ
び下側ピークホールド回路28により電圧が保持され、
マイクロコンピュータ20内部に設けられたA/D変換
器29aおよびA/D変換器29bに送られ、数値変換
されて振幅計算部により振幅が求められる。ここで求め
られた振幅は、その結果に応じて、イメージセンサ7、
増幅回路24の制御を行うための条件として用いられ
る。
【0011】次に、図2における増幅回路24、上側ピ
ークホールド回路27、下側ピークホールド回路28の
詳細を図3に基づき説明する。まず、増幅器24につい
て説明する。図3において、増幅回路24に設けられた
オペアンプ24aは、サンプルホールド回路23から送
られてくる信号を、反転入力端子で入力し、この入力し
た信号を反転させて増幅する反転増幅回路を構成してい
る。そして、このオペアンプ24aは、出力端子から抵
抗24d等を介して反転入力端子に戻す負帰還回路が設
けられており、抵抗24dに対して並列に半導体スイッ
チ24bが設けられている。また、このオペアンプ24
aの増幅度は、半導体スイッチ24bのオン、オフ状態
に応じて変化するものであり、オン状態であれば増幅度
は低下し、オフ状態であれば増幅度は増大するように構
成されている。また、オペアンプ24aの非反転入力端
子は、複数の抵抗が直列に接続された分圧点に接続され
ており、その複数の抵抗における抵抗24eに対して並
列に半導体スイッチ24cが設けられている。そして、
この半導体スイッチ24cのオン、オフ状態に基づい
て、バイアス電圧が変化し、オン状態であればバイアス
電圧は低下し、オフ状態であればバイアス電圧は増大す
るよう構成されている。なお、半導体スイッチ24b及
び半導体スイッチ24cは、それぞれトランジスタ31
及びトランジスタ32によりオン、オフ制御されてい
る。
【0012】次に、上側ピークホールド27について説
明する。まず、上側ピークホールド回路27に設けられ
たオペアンプ27aは、ローパスフィルタ回路25から
送られてくる信号を、ダイオード27bを介して非反転
入力端子から入力し、出力端子から反転入力端子に戻す
負帰還が施された構成となっている。また、ダイオード
27bとオペアンプ27aとの中間点で分岐された点
は、一方が、コンデンサ27dを介して接地されてお
り、他方が抵抗27cを介して半導体スイッチ27eに
接続され、接地されている。なお、この半導体スイッチ
27eは、コンデンサ27dに充電された電荷を放電さ
せるためのリセットスイッチであり、抵抗27cは電流
制限用の抵抗である。また、オペアンプ27aの出力端
子は、抵抗27fを介してマイクロコンピュータ20の
アナログポートAN0 に接続されている。
【0013】なお、下側ピークホールド回路28におい
ては、上側ピークホールド回路27とほぼ同一の構成で
あるが、次のような点で若干異なっている。すなわち、
ダイオード28bの方向が逆である点と、半導体スイッ
チ28eが電源に接続されている点である。また、マイ
クロコンピュータ20のポートφTGEは、インバータ
34を介してイメージセンサ7のポートφTGEに接続
されており、マイクロコンピュータ20の処理動作に応
じて出力される信号に基づいて、イメージセンサ7の露
光時間が変化させられる。
【0014】次に、図3及び図4の波形図に基づき、上
記回路構成の動作を説明する。図4において、波形
(a)は、ローパスフィルタ回路25通過後の信号波形
であり、バーコードのバーの部分は電圧が低く、スペー
スの部分は電圧が高く、バーコードのバー、スペースに
応じた波形である。また、波形(b)は、マイクロコン
ピュータ20のRSETポートから出力される信号波形
であり、通常はローレベルの信号が出力されているが、
ある所定のタイミングでハイレベルの信号が出力されて
いる。そして、このRSETポートからの信号に応じ
て、トランジスタ33がオン、オフ制御されている。
【0015】まず、増幅回路24で増幅された波形
(a)は、ローパスフィルタ回路25を通過することに
より不要な信号成分が除去され、上側ピークホールド回
路27及び下側ピークホールド回路28に入力される。
そこで、今、マイクロコンピュータ20のRSETポー
トから、通常時のローレベル信号が出力されている状態
とする。
【0016】まず、上側ピークホールド回路27におい
ては、半導体スイッチ27eがオン状態であることか
ら、コンデンサ27dに充電される電荷が抵抗27cを
介して放電される。そのため、オペアンプ27aの非反
転入力端子には、元の信号、つまり、図4(a)のSv
信号が入力されることになる。なお、実際には、ダイオ
ード27bの設置により、ダイオード27bの電圧ドロ
ップ分だけ電圧降下した信号が入力される。そして、オ
ペアンプ27aに入力された信号は、オペアンプ27a
によってインピーダンス変換され、抵抗27f、27g
により分圧された信号がマイクロコンピュータ20のア
ナログポートAN0 に入力される。なお、通常、オペア
ンプの電源電圧は12Vであり、マイクロコンピュータ
の電源電圧は5Vであることから、抵抗27f、27g
による分圧比は5/12V程度である。
【0017】一方、下側ピークホールド回路28におい
ては、半導体スイッチ28eがオン状態であることか
ら、コンデンサ28dに充電されている電荷がダイオー
ド28bを介して放電される。そのため、オペアンプ2
8aの非反転入力端子には、ダイオード28bの電圧ド
ロップ分だけ高くなった図4(a)のSv信号が入力さ
れることになる。そして、オペアンプ28aに入力され
た信号は、オペアンプ28aによってインピーダンス変
換され、抵抗28f、28gにより分圧された信号がマ
イクロコンピュータ20のアナログポートAN1 に入力
される。
【0018】今、マイクロコンピュータ20のRSET
ポートから出力される信号が、通常時のローレベルから
ハイレベルにT1 時間だけ変化した状態になったとす
る。まず、上側ピークホールド回路27においては、R
SETポートからハイレベル信号が出力されているた
め、トランジスタ33がオン状態となり、半導体スイッ
チ27eはオフ状態となる。このとき、図4(a)に示
されるSv信号の電圧レベルが下がり、コンデンサ27
dの端子電圧よりも低くなった場合、ダイオード27b
が逆バイアスとなり、コンデンサ27dに充電された電
荷は放電されず、それゆえ、コンデンサ27dの端子電
圧は、T1 の期間中で最も高い電圧が保持される。この
時、アナログポートAN0 の信号波形は図4(c)に示
される波形となり、マイクロコンピュータ20はVH’
を上側ピーク値として取り込む。
【0019】一方、下側ピークホールド回路28におい
ては、RSETポートからハイレベル信号が出力されて
いるため、トランジスタ33がオン状態となり、半導体
スイッチ28eはオフ状態になる。そのため、コンデン
サ28dは、その電荷供給源を失うことになる。このと
き、図4(a)に示されるSv信号の電圧レベルが、コ
ンデンサ28eの電圧レベルよりも高くなった場合、ダ
イオード28bが逆バイアスされて充電できず、それゆ
えコンデンサ28dの端子電圧は、T1 の期間中で最も
低い電圧が保持される。したがって、アナログポートA
0 に入力される信号波形は、図4(d)に示される波
形となり、マイクロコンピュータ20は、VL’を下側
ピーク値として取り込む。
【0020】ここで、T1 は、通常イメージセンサの1
スキャンにかかる時間T2 の1/10程度を用い、タイ
ミングとしては、1スキャンのほぼ中間付近である。な
お、ラベルの条件等によっては、T1 の時間、タイミン
グ共に任意に変えることができる。また、必要に応じて
1スキャンの間に複数回リセット信号を発生することも
可能である。
【0021】次に、マイクロコンピュータ20の制御動
作を図5に示すフローチャートに基づき説明する。な
お、このフローチャートは、バーコードの読取りが開始
され、イメージセンサ7で光電変換された信号が、増幅
回路24で増幅され、それぞれ上側ピークホールド回路
27及び下側ピークホールド回路28に入力されてから
の動作を示すものである。
【0022】まず、ステップ10において、上側ピーク
ホールド回路27から出力されるアナログ信号をアナロ
グポートAN0 から取り込み、この取り込んだ信号をA
/D変換した後、電圧レベルVHを算出する。そして、
この算出された電圧レベルVHが、電源電圧Vcc側に
飽和(例えば10V以上)しているか否かの判定を行
う。ここで、電圧レベルVHが、電源電圧Vcc側に飽
和しているのであればステップ20に移行し、飽和して
いないのであればステップ30に移行する。なお、信号
を取り込むタイミングは、マイクロコンピュータ20の
RSETポートからハイレベル信号が出力されるときに
取り込んでいる。
【0023】ステップ20において、バイアスポートB
iからローレベルの信号を出力し、トランジスタ32を
オフ状態にする。トランジスタ32がオフ状態であるこ
とから、半導体スイッチ24cはオン状態となり、抵抗
24eがバイパスされ、オペアンプ24aで構成する反
転増幅回路のバイアス電圧を下げることになる。したが
って、増幅回路24から出力される信号は、バイアス電
圧が下げられたことにより、電源電圧Vcc側に飽和し
ていた状態から、飽和していない状態に補正されること
になる。
【0024】ステップ30において、下側ピークホール
ド回路27から出力されるアナログ信号をアナログポー
トAN1 から取り込み、この取り込んだ信号をA/D変
換した後、電圧レベルVLを算出する。そして、この算
出された電圧レベルVLが、GND側に飽和(例えば2
V以下)しているか否かの判定を行う。ここで、電圧レ
ベルVLが、GND側に飽和しているのであればステッ
プ40に移行し、飽和していないのであればステップ5
0に移行する。
【0025】ステップ40において、バイアスポートB
iからハイレベルの信号を出力し、トランジスタ32を
オン状態にする。トランジスタ32がオン状態であるこ
とから、半導体スイッチ24cはオフ状態となり、オペ
アンプ24aで構成される反転増幅回路のバイアス電圧
を上げることになる。したがって、増幅回路24から出
力される信号は、バイアス電圧が上げられたことによ
り、GND側に飽和していた状態から、飽和していない
状態に補正されることになる。
【0026】ステップ50において、電圧レべルVHと
VLとの差を算出することにより、信号波形の振幅値V
p−pを求める。ステップ60において、ステップ50
で求めた振幅値Vp−p(例えば4V)の値に基づい
て、それぞれ以下のように判定する。すなわち、振幅値
Vp−pがある所定の範囲内にあれば処理作動を終了
し、振幅値Vp−pがある所定の範囲よりも小さければ
ステップ70に移行し、大きければステップ80に移行
する。
【0027】ステップ70において、ゲインポートGi
からハイレベルの信号を出力し、トランジスタ31をオ
ン状態にする。トランジスタ31がオン状態であること
から、半導体スイッチ24bはオフ状態となり、オペア
ンプ24aで構成する反転増幅回路のゲインを上げるこ
とになる。したがって、増幅回路24から出力される信
号は、反転増幅回路のゲインが上げられたことにより、
振幅が拡大され、最適な振幅に補正されることになる。
また、このときポートφTGEからイメージセンサ7の
露光時間を長くさせるための信号を出力し(例えば、ポ
ートφTGEから出力する、ハイレベル、ローレベルの
信号により反射光の受光時間を変化させる)、イメージ
センサ7から出力される信号自体の振幅を拡大すること
によって最適な振幅に補正することができる。
【0028】ステップ80において、ゲインポートGi
からローレベルの信号を出力し、トランジスタ31をオ
フ状態にする。トランジスタ31がオフ状態であること
から、半導体スイッチ24bはオン状態となり、オペア
ンプ24aで構成する反転増幅回路のゲインを下げるこ
とになる。したがって、増幅回路24から出力される信
号は、反転増幅回路のゲインが下げられたことにより、
振幅が縮小され、最適な振幅に補正されることになる。
また、このステップでも同様に、ポートφTGEからイ
メージセンサ7の露光時間を変化させるための信号を出
力し、イメージセンサ7から出力される信号自体の振幅
を縮小することによって最適な振幅に補正することがで
きる。
【0029】そこで、以上の処理動作を図6に示す波形
図に基づいて説明すれば、バーコードリーダが取り込ん
だバーコードラベルが、例えば、バー、スペース共に反
射率の高いラベル(コントラストの小さい低PCSラベ
ル)であったならば、信号波形は、図6の左上に示す様
に、上側に飽和ぎみで振幅も小さい信号波形が出力され
る。そのため、通常であれば正確な読取りは困難とな
る。しかし、本実施例のように、バイアス電圧を下げる
ことにより電源電圧Vcc側に飽和しない状態に補正し
(ステップ20の処理)、ゲインを上げることにより振
幅を拡大(ステップ70の処理)すれば、図6の右側に
示される波形に補正されることになる。
【0030】一方、バー、スペース共に反射率が低いラ
ベル(バーコードラベルの下地に色のついたカラーラベ
ル)であったならば、信号波形は、図6の左下に示す様
に、下側に飽和ぎみで振幅も小さい信号波形が出力され
る。そこで、バイアス電圧を上げることにより、GND
側に飽和しない状態に補正し(ステップ40の処理)、
ゲインを上げることにより振幅を拡大(ステップ70の
処理)すれば、図6の右側に示される波形に補正される
ことになる。
【0031】つまり、以上のことから本実施例において
は、電気信号の高レベルピーク値と低レベルピーク値と
を検出し、この検出した値に基づいて、最適なバイアス
電圧を設定するとともに、高レベルピーク値と低レベル
ピーク値との差から電気信号の振幅を求め、この求めた
振幅に基づいて、最適な電圧増幅度及び露光時間を調整
することにより安定した読取り性能を得ることができる
という優れた効果がある。また、ステップ10〜80ま
での処理を行うことで、常時、最適な信号を取り込むこ
とができることから、センサが余分なスキャンを繰り返
すことがなくなり、読取り操作のスピードアップにもつ
ながる。
【0032】なお、本実施例においては、信号振幅の検
出に関し、マイクロコンピュータ20の内部にA/D変
換器29a,29bを設けることにより検出していた
が、これに限るものでなく、例えば、図7に示すよう
に、2個のコンパレータ41、42を用いて所定の振幅
値を検出しても良い。また、本実施例においては、増幅
回路24におけるバイアス電圧、増幅率の最適化、及
び、イメージセンサ7における露光時間の最適化により
制御を行っていたが、これに限るものでなく、例えば、
LEDモジュール3の光量制御により信号振幅調整の制
御を行っても良い。
【0033】なお、本実施例においては、イメージセン
サ7が光電変換手段に相当し、増幅回路24が信号調整
手段に相当し、上側ピークホールド回路27が高レベル
電圧値検出手段に相当し、下側ピークホールド回路28
が低レベル電圧値検出手段に相当し、マイクロコンピュ
ータ20が制御手段に相当する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のバーコードリーダを示す全体構成図で
ある。
【図2】本発明のバーコードリーダにおける制御回路を
示すブロック構成図である。
【図3】制御回路の構成を示す回路図である。
【図4】制御回路における信号波形の状態を示す波形図
である。
【図5】マイクロコンピュータの制御動作を示すフロー
チャートである。
【図6】信号波形の処理状態を示す波形図である。
【図7】制御回路の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
7 イメージセンサ 20 マイクロコンピュータ 24 増幅回路 27 上側ピークホールド回路 28 下側ピークホールド回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光学的情報を有したバーコードラベルの
    情報を読取るバーコード読取装置において、 前記バーコードラベルの反射光を受光し、この受光した
    反射光に応じた電気信号を出力する光電変換手段と、 該光電変換手段が出力した前記電気信号の電圧増幅度を
    変化させるとともに、バイアス電圧を変化させる信号調
    整手段と、 前記電気信号の高レベル側のピーク電圧値を検出する高
    レベル電圧値検出手段と、 前記電気信号の低レベル側のピーク電圧値を検出する低
    レベル電圧値検出手段と、 前記高レベル電圧値検出手段及び低レベル電圧値検出手
    段が検出した電圧値に基づいて、前記信号調整手段もし
    くは前記光電変換手段の少なくともどちらか一方を制御
    する制御手段と、 を備えたことを特徴とするバーコード読取り装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5534486B1 (ja) * 2013-03-28 2014-07-02 Necインフロンティア株式会社 バーコード読取装置、バーコード読取装置の制御方法、及びプログラム

Cited By (1)

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JP5534486B1 (ja) * 2013-03-28 2014-07-02 Necインフロンティア株式会社 バーコード読取装置、バーコード読取装置の制御方法、及びプログラム

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