JPS5876973A - 光学的情報読取装置 - 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】 本発明は、記録媒体に光学的に符号化して配録された符
号情報を電子走査形の読取センサにより光学的に読取る
光学的情報読取装置に関するものである。

従来、バーコードなどの光学的情報を印刷する記録媒体
には、いろいろあり、色、材質の違い、また＃ｆ９ベル
の汚れなどにより光の反射率が異なる。そして、光学的
読取装ａｔａ、ラベルを光で照射させその反射光を読取
センサ上にレンズを使用して結像させて、光信号を電気
信号に変換させる。

よって反射率の低いラベル等を読取る場合は読取センサ
の出力が小さく、反射率の高いラペ〜を読取る場合は、
読取センサの出力が大きくなる。この様に反射率の違う
ラベルを読取るたびに読取センナの出力がばらつく。よ
って読取センサで変換され大電気信号の波形整形が困難
で、かつ不安定になってしまう為に、読取９が不安定と
なる〇ま九、ラベルを読取装置に具備された光源で照射
している為に外来光や光源の変動による影響を受けやす
くなる。特に外部から強い光を受けると増幅器の出力が
すぐに飽和しでしまい、読取不可能に亀ってしまう。

４ 本発明は上記欠点を解消するもので、適切船増幅利得の
関節を行なってラベルの情報読取作動を周囲状況に応じ
て安定に制御することを目的としている。

この目的を達成するために本発明では、読取センナより
の前走査の電気的信号の大きさを示す調節電圧を保持手
段に保持し、その調節電圧に応じて次の走査時の増幅度
を自動的に制御する自動利得制御回路を設けている〇 以下本発明を図に示す実施例について説明する。

第１１ｉ！ｉ！は、全体の構成図である。ｌはバーコー
ド上ペμであり、その表面に平行バーの濃淡パターンと
して白バー、黒バーを４ちいたバーコードｌ＆が印刷さ
れている。８はハンド式読取器のケース、８はバーコー
ド上を照射する光源で、複数のランプを備えており、こ
の照射光を蒲鉾形レンズ番を通してバーコード上に光を
収束させて照射させている。墨は反射ミラーで、バーコ
ードよりの反射光ｔｅ宇力方向イメージセンナの走査線
方向）に反射させるものであり、その反射光がレンズ６
と読取線に直交する偏平スリットを有する絞り部材マを
通して読取センサ８の走査線上にバーコードの走査用映
像を結像させる。この読取センサＳ＃ｉ、その走査上の
走査用バーコード映像を電子スキャン作動にて電気信号
に変換する一次元のイメージセンナを用いている。第１
図中の一点鎖ｌ１７Ａは、光学系における光の軌跡を示
している。９ＩＩｉ読取センサの駆動回路で読取センサ
を駆動させるのに必要なりロックを、クロック発生回路
２Ｂのクリックを変化させて作り出し読取センサ８に加
えている。

１０ｔｊ読取七ンｔ８のスキャン作動により得られた電
気信号を増幅するアナログ増幅器である。

１１はアナ田グ増幅器ｌＯより得られた電気信号を前走
査で得られ九平均電圧（、またはピーク値電圧）によっ
て増幅利得を自動的に変えることのできる自動利得制御
回路であり、常に安定しえ出力信号を出力させる。Ｉｇ
？ｌ積分回路で、平均電圧で増幅利得を制御する場合に
積分するものであり、自動利得制御回路１１の出方信号
の平均電圧を得られる様に設定されており、この平均電
圧をサンプルホールド回路１８で次の走査が終わるまで
保持されている。他方、ピーク値電圧で増幅利得を制御
する場合で社、ピーク値電圧検出回路を積分回路１１の
代わりに設け、自動利得制御回路１１の出力信号のピー
ク値電圧を検出し、このピーク値電圧をサンプルホール
ド回路１８で次の走査が終わるまで保持されている。１
４は自動利得制御回路１１の利得が最適になる様な、平
均電圧（またはピーク値電圧）に調節する関節回路であ
る。

ｌｉｄ自動利得制御回絡１１の出力信号の波形整形を行
う波形整形回路であり、連続信号に変換する↑ンプル本
−μド回路と場力波形をなめらかにするローパスフィル
タから構成されている。１６はコンパレータ回路で、波
形整形回路ＩＪ１１よりの整形信号を黒バーおよび白バ
ーに対応した高レベルと低レベルの８値化信号に変換す
るものである。

１７は反転検出回路で、上記３値化信号の立上り時点及
び立下り時点の反転時点を検出し、その都度ラッチパル
ス及びそれよりも多少遅れたクリアパルスをラッチ回路
１９とカウンタ１８に送る。

１１は一定周波数のクロックパルスを発生させるクロッ
クジェネレータである。１８はカウンタであり、前記ク
リアパルスを受けてクリアされ走時点毎にクロックパル
スの計数を繰返しており、その計数値が上記バーコード
の各バーの幅に対応し九値を示している。１９はラッチ
回路であり、前記のラッチパルスによりカウンタ１８の
クリア作動直前の計数値（バーの幅）を記録させるもの
である。８２は各種クロック発生回路であり、クロック
ジェネレータ２１のクロックパルスから読取センサ８の
駆動に必要な基本クロックや波形整形回路１６の中のサ
ンプμホールド回路及び平均電圧（あるいは、ピーク値
電圧）を次の走査まで保持する為のサンプμホーμド回
路のタイミングクロックを作り出している。ｓＯ轄マイ
クＵコンピュータで、ラッチ回路１９で得られ九バフの
幅の情報に基づいて演算処理を奥行し、バーコードの湊
読會行なわせる。２８は圧電ブザーであり、バーコード
の読取りが完了すると、マイクロコンピュータ３０から
信号を出し、圧電ブザー８８を鳴らして、オペレータに
読取りが完了したことを教える０次に、上記構成におい
てその作動を説明する。

今、光学的情報読取装置の読取口にバーコードラペｆｉ
／ｌを持って行き、光源８により光を蒲鉾形レンズ番を
通して照射する。これにより、Ｉ（−コードＩｍの白バ
ー、黒バーに従って反射率が異なり光の強さの分布がバ
ーコードに対応した反射光が生ずる。この反射光線を反
射ミ′ｐ−６、レンズ６、絞）部材テを通して読取セン
サ８の走査線上＆：　／＜−コードの走査用映像として
結像させる。この時、絞勢部材１１１１読取線に直交す
る偏平スリットであ償 り、蔦゛点深度を深くする七ともに、読取センサ８への
走査用映像の光量を多くし、読取精度を高めている。そ
して、読取センサ８の走査線上に／＜−コードの走査用
映像が結像する為、駆動回路９から駆動するのに必要な
り四ツクを受けた読取センサＳが電子スキャン作動によ
り／＜−コードＨａのμの異なる電気信号に変換される
。また、駆動回路９から読取センサ８の駆動に必要なり
ロックが繰返し送られているために、読取が完了するま
で読取センサ８が電子スキャン作動を繰返し、連続走査
が行なわれる。この読取センサ８の出力の電気信号をア
ナログ増幅器ｌＯで増幅した後、自動利得制御回路１１
に加える。

この自動利得制御の作動を第！ｌ１図の要部詳細電気結
線図に従って説明する。ＩＩ＃ｉ自動利得制御回路であ
り、１１１にはＮチャンネルの電界効果トランジスタで
ある◎いま前走査によって得られた出力信号の平均電圧
の反転させた電圧を電界効果トランジスタｌｌＢのゲー
トに加えるとその反転電圧に応じてドレイン−ソース間
のインピーダンスが決まる。このドレイン−ソース間の
インピーダンスと抵抗ｌｉｄで出力を分圧して抵抗１１
（１で負帰還させているので、ドレイン−ソース間の抵
抗値をＲ８Ｄ、抵抗１１ｂ、ｌｉｅ、ｌｉｄの抵抗値を
それぞれｉＬｌ、Ｒ，、ＩＬｌ　とすると自動利得制御
回路１１の利得Ｇは Ｒ，Ｒ，／Ｒｓｐ となる。

ここで、前走査の出力信号が大きくなると、平均電繊も
高くなり、電界効果トランジスタｌ１ｍのゲートに加わ
る電圧が負の方向に大きくなり、ドレイン−ソース間の
インピーダンスが大キくなり、上記（１）式からもわか
る様に自動利得制御回路１１の利得Ｇが低くなり、出力
信号を抑えてくれる。また、逆に前走査の出力信号が小
さくなると、平均電圧も低くなり電界効果トランジスタ
ｌｌｉのゲートに加わる電圧が小さくなり、ドレイン−
ソース間のインピーダンスが低くなり、自動利得制御回
路１１の利ＩＩＧが大きくなり、出力信号を大きくする
ことができる。

以上の様にして、何らかの原因で出力が変動しても一定
の出力を得ることができる。こめ出力信号の波形を第８
図の（ａ）に示しである。この場合、出力信号が何らか
の原因で大きくなっている時の場合を示しであるＯ ｇ　ｇ　ｓｑ基準クロックパルスを受けて、それに同期
し九サンプリングパルスを発生するサンプリング発生回
路であり、１６ム社前記サンプリングパルスにて前記の
自動利得制御回路１１の映像信号をサンプルホールドし
て、前記クロックパμスに同期し九離散的信号を連続信
号に変換するサンプルホールド回路である。１５１１１
のダイオードと１５　’ｂのコンデンサにより離散的な
信号の各ピーク値を保持し、前記サンプリングパルスに
て閉成してその映像信号のピーク値を通過させるアナロ
グスイッチ１５６により、コンデンサ１５ｄに前記の各
ピーク値電圧が伝えられる。このコンデンサ１６に伝え
られたピーク値電圧を次のサンプリング時点まで保持す
る。１５６はオープンコレクタのバッファで、コンデン
サ１６ｂに蓄えられたビータ値電圧を、コンデンサｔ５
ｄに伝えられ、アナ田グスイッチ１５（ｌが開成された
ら、サンプリングパルスに同期させて放電させ、次のピ
ーク値保持の準備にはいる。１６Ｂは前記サンプルホー
ルドされえ出力信号の波形から低周波成分を取り出すロ
ーパスフィルタであり、そのカットオフ周波数を前記バ
ーコードの幅の広いバーに対応する前記の連続信号の周
波数より低い周波数に設定している。このローパスフィ
ルタ１５Ｂによりノイズ成分などを前記映像信号から除
去して滑らかな信号にしている。この時の波形を第８図
の（ｂ）に示しである。このサンプルホ回路ド回絡１６
ムとローバスフイμり１５Ｂにより波形整形回路１６を
構成している。

１６は前記の出力波形を黒バー及び白！＜−に対応し先
高レペｐと低しベμの８値化信号に変換するコンパレー
タ回路で、ｔ６ａ、ｌａｂは逆並列接続し九ダイオード
、１６（＋はコンデンサであり、逆並列接続し友前記ダ
イオードを伴ってダイオード順方向電圧降下分の所定の
電位差だけ前記信号の捩輻を縮めかつ位相をずらして基
準信号を得てイル。ｘｓｄｔｔ前記基準信号とローハス
７　イＡ／　ｆｉからの出力信号とを比較して２値化信
号を得る比較器である０この黒バー及び白バーに対応し
た２値化信号の各高レベルと各低レベルの幅をカウンタ
と、一定周波数のクロックパルスを発生させるタロツク
ジェネレータで計測して、バーコードのバーの長さ情報
として、マイクロコンピュータＢＯに取り込む。この取
り込まれたバーの長さ情報に基づき、あらかじめ定めた
演算プログラムに従って演算処理を実行し、読取動作を
行う。

平均電圧値で自動利得制御回路１１の利得を制御する場
合、１２＃′１サンプルホ一ルド回路１５ムよシ得られ
た出力信号の平均電圧を得る積分回路である。平均電圧
値が得られる様に抵抗ｘｇａとコンデンサ１８ｂの時定
数を設定しである。この波形を示したのが第８８１の（
（＋）である。ｍ　ｍ　ｂｅｔサンプリングバ〃ス発生
回路８！畠と同様に基準り四ツクパルスを受けて第８図
の（ｄ）の様なサンプリングパルスを発生するサンプリ
ング発生回路であり、１ｍは−ｔ−のサンプリングパル
スにて前記の積分回路１８の平均電圧値をサンプルホー
ルドに次の走査時まで保持するサンプルホールド回路で
ある。１８ｄｔｊ前記をンプリングパルスにて閉成して
その平均電圧値を通過させるアナログスイッチで、コン
デンサ１８ｂに前記の平均電圧が伝えられ、次の走査が
終了するまで保持される。１４は前記のサンプルホール
ドされた平均電圧を自動利得制御回路ｌｌの利得が最適
になる様に調節する調整回路である。１４ａ＃！ｉ前記
のサンプルホールドされた平均電圧を安定に保つ丸めの
ボルテージ・７オロワであ１１４ｂはサンプルホールド
され九平均電圧を適切な電圧に変換する反転増幅器であ
り、１４０．１４ｄの抵抗によって振幅を制御し、１４
・、１４ｆの抵抗によってレベｐを制御している。この
調整回路１４で得られた出力電圧を自動利得制御回路１
１の電界効果ｔランジスタ１１ｍのゲーＦに加えること
によって、前記で説明した様に、自動利得制御の利得が
平均電圧に応じて制御される。以上の動作が走査が終わ
るまで繰り返し続けられる。

次に、第８ｍに示した波形により作動を説明する。（ａ
）は自動利得制御回路１１の出力波形でＴ、　−Ｔオ＋
ＴＭ−１４間が読取センサ８の一走査であり、バーコー
ドの映像信号である。ここで’ｒ、　　’ｒ４間の映像
信号が何らかの理由でＴＩ　　’ｒ、間の映像信号より
も大きくなったことを示している。（ｂ）は自動利得制
御回路１１の出力信号をサンプルホールドして連続信号
に変換し、そのサンプルホールド波形ニローパスフィル
タをかけた信号波形である。

（ｅ）は前記のサンプルホールドされ九連続信号に平均
電圧を得る為に加えた積分回路１２の出力波形を示して
おり、この積分回路１ｇの出力信号を（ｄ）の様な、−
走査が終る寸前にサンプリングパルスを与えてサンプル
ホールドを行う。このサンプルホールドされ九平均電圧
は（・）の様に次の走査が終了するまで保持されている
。ここで、Ｔ、−Ｔ、間の映像信号が大きいことからＴ
、−Ｔ、間で得られ九平均電圧は、Ｔｌ−１，間で得ら
れた平均電圧より高くなっていることを示している。こ
のサンプルホールドされた平均電圧を調整回路１４によ
って、前記平均電圧に比例した負の反転電圧に換えて、
自動利得制御回路１１の電界効果トランジスタ１１１＆
のゲートに加える。

よって、（６）からも分かる用に、Ｔ、−Ｔ４間の走査
時に加えられる電界効果トランジスタＩｌｌのゲート電
圧よ勤も、？、−Ｔ４の次の走査時に加えられる電界効
果ｔランジスタ１１畠のゲート電圧の方が負の方向に大
きくなり、ドレイン−ソース間のインピーダンスが高く
なり、自動利得制御回路１１の利得が小さくなり、次の
走査時の出力信号が抑えられてもとの一定な出力波形が
得られる。

この自動利得制御回路１１から一定の出力波形が得られ
先後の作動を第４図に示す。（ａ）は自動利得制御回路
１１の出力波形をサンプルホールド及びローパスフイμ
りを加え丸後の出力波形である。

（ｂ）はこの波形をコンパレータ回路１６に加え、ｌｓ
ａ、ｌａｂの逆並列接続されたダイオード、１６（＋の
コンデンサによりダイオード順方向電圧降下分の所定の
電圧差だけを縮め、′かつ位相をずらされた基準信号を
示している。この基準信号と四−パスフィルタ１５Ｂか
らの出力信号（点線でスフイルタ１５Ｂの出力が基準信
号より高い場合は高レベルとなり逆に、基準信号かり一
パスフィルタ１５Ｂの出力より高い場合は、低レベルと
なる。この状態を表わしたのが（ｅ）となる。よって、
ｔ＜−−ｙ−ｙノ白バーの所が高レベル、黒パーツ所が
低レベルとなりバーコードに対応した２値化信号に変換
される。

次に、他の実施例について説明する。利得制御を平均電
圧に代えてピーク値電圧で制御する場合は、積分回路１
９を第６ｖｌｉのピーク値ホールド回路３０を用いる。

そしてダイオード８０ｍとコンデンサ３０ｂによりピー
ク値を保持し、前記のサンプリング信号にてアナ田グス
イッチ１ａ＆を閉成してビータ値をコンデンサ１８ｂに
伝え、次の走査時まで保持される。ＳＯＣは、オープン
コレクタのバッファで、コンデンサｓ　ｏ　ｂ＆−蓄え
られ九ビーク値電圧がコンデンサ１８ｂに伝えられ、ア
ナ田グスイッチ１８ｍが開成されたとき、サンプリング
信号スに同期させたクロックを、バッフ７８０６に加え
て放電させ、次の走査のピーク値保持の準備に祉いる。

以上の実施例によれば、バーコード上のバーに交わる読
取線上の走査をりｐツタパルスにて電子的に行うものを
示したが、連続走査を行うものであればイメーＶセンサ
の代りにレーず一光を読取線上に走査して、その反射光
を離散的な電気信号に変換するレーデ−走査式のセンサ
を用いてもよいＯ まえ、自動利得制御回路の電界効果トランジス　　１り
ｌｌ＆のゲー）に加える平均電圧或轄ピーク値電圧を、
自動利得制御回路１１の出力をサンプルホーｐ）″Ｌ九
信号から作り出しているが、アナ■ダ増幅器１０の出力
をサンプμホールドして連続信者に直して作り出して４
良い。

以上述べえように本発明によれば、連続走査を行い、光
学的情報の反射光を読取センサ゛により電気的信号に変
換さ曽、連続信号に変換し、さらに増幅する光学的情報
読取装置において、前走査のに増幅利得を制御する自動
利得制御回路を設けているから、何らかの原因により前
記電気的信号に変動が生じて本、また符号ラベルの反射
率が異なるバーコードを読んでも、前記の連続信号を一
定レベルに増幅することができ、符号上を照射する照射
光の変動、符号の汚れ、符号ラベルの反射率の違いがあ
っても、速やかに増幅利得が調整でき、常に正確に符号
に対応した高しペ〜、低レベルの知形波に変換されて正
確に読取ることができるとｉう優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１１本発明になる光学的情報読取装置の一実施例を示
す全体構成図、第１１本発明の要部の詳細構成を−示す
電気結線図、第８図（＆）〜（ｅ）、第４図ｃ＆）〜（
（３）は第１図に示す回路の作動説明に供する各部信号
波形図、第１１本発明の他の実施例の要部電気結線図で
ある。 ｌ・−・バーコード上ペ＆、１６・・・バーコード、３
・・・ハンド式読取器のケース、８・・−光源、番・・
・蒲？・・−絞り部材、８・・・読取センサ、９・・・
駆動回路、ｌＯ・・・アナ關グ増幅器、１１・・−自動
利得制御回路、ｌト・・積分回路、１８・・・サンプル
ホールド回路、１４・・・関節回路、ｌ　ト・・波形整
形回路、１６・・・コンｒｃレ−＊ｍｑ、１７−反転検
出回路、１８・・・カウンタ、１９・−・ラッチ回路、
ｚｏ・・・マイクロコンピュータ。 代理人弁理士　　岡　部　　　騒

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）連続走査を行い、光学的情報のラベルの反射光を
   読取七ンすにより電気的信号に変換させ、これを増幅す
   る光学的情報読取装置において、前走査の電気的信号の
   大きさを示す調節電圧を保持する保持手段と、 この保持され丸調節電圧に応じて次の走査時の増幅度を
   自動的に制御する自動利得制御回路とを設は先光学的情
   報読取装置。 （幻前記保持手段として、前走査の電気的信号の平均電
   圧を保持することを特徴とする特許請求の範１［１！ｆ
   １項記載の光学的情報読取装置。 （３）前記保持手段として、前走査の電気的信号のピー
   ク値電圧を保持することを特徴とする特許請求の範１８
   １１１１１項記載の光学的情報読取装置。