(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体（５）と、
被読取情報の記録された被読取部材（１０）に投光するための光源（１）と、
上記被読取部材（１０）からの反射光を受光するための受光素子（９）と、
上記光源（１）からの照明光を収束すると共に、上記被読取部材（１０）からの反射光を収束するための透明レンズ（８）と、
上記光源（１）からの照明光を上記透明レンズ（８）まで導くための投光用光導波路（２）と、
上記被読取部材（１０）からの反射光を受光素子（９）まで導くための受光用光学繊維（４）と、
上記受光素子（９）の出力端子に接続された演算回路部（７）と
を含有し、
上記筐体（５）の最先端部の出射口には、上記透明レンズ（８）が配設され、
上記筐体（５）の内部には、上記光源（１）と、上記受光素子（９）と、上記投光用光導波路（２）と、上記受光用光学繊維（４）と、上記演算回路部（７）との全部又は一部が配設され、
上記投光用光導波路（２）は、上記透明レンズ（８）に当接する様に配置されており、上記透明レンズ（８）に当接する端部から第１の所定長に亙って、中軸孔を有し、断面が上記透明レンズ（８）のそれよりも小なる、略円筒形状乃至有孔柱体形状に構成され、
上記受光用光学繊維（４）は、上記投光用光導波路（２）の上記中軸孔を貫通し上記透明レンズ（８）に当接する様に配置されており、上記透明レンズ（８）寄りの第２の所定長はクラッド材が除去された無反射部であり、前記無反射部以外の部分はコア材と屈折率の異なるクラッド材により被覆されている、
光学的情報読取装置。
【請求項２】
上記投光用光導波路（２）は、透明レンズ（８）側の端部から第１の所定長に亙って、円筒形状に配置されている、複数本の素光学繊維（２１，２２，…）から成る、請求項１記載の光学的情報読取装置。
【請求項３】
上記投光用光導波路（２）は、透明レンズ（８）側の端部から上記第１の所定長に亙って中軸孔を有する、１本の光学繊維から成る、請求項１記載の光学的情報読取装置。
【請求項４】
上記受光用光学繊維（４）の無反射部のコア部外周面に光吸収材あるいは光散乱材によるコーティングが施されている請求項１記載の光学的情報読取装置。
【請求項５】
上記演算回路部（７）は、第一対数増幅器（７Ａ）と、リニア増幅器（７Ｂ）と、第二対数増幅器（７Ｃ）と、スライス信号発生回路（７Ｄ）と、比較回路（７Ｅ）とを含有し、上記第一対数増幅器（７Ａ）と、上記リニア増幅器（７Ｂ）と、上記第二対数増幅器（７Ｃ）とは、この順に縦続接続され、上記第二対数増幅器（７Ｃ）の出力端子は、上記比較回路（７Ｅ）の第２の入力端子と上記スライス信号発生回路（７Ｄ）の入力端子とに接続され、上記スライス信号発生回路（７Ｄ）の出力端子は、上記比較回路（７Ｅ）の第１の入力端子に接続されている請求項１乃至４の何れかに記載の光学的情報読取装置。
【請求項６】
上記第一対数増幅器（７Ａ）は、少なくとも一つの並列枝路を含有し、該並列枝路は少なくとも一つのダイオードを含有し、これによって、常時の広ダイナミックレンジ特性と、瞬時の広ダイナミックレンジ特性とを、併せ達成し得る請求項５記載の光学的情報読取装置。
【請求項７】
上記第二対数増幅器（７Ｃ）は、演算増幅器とフィードバック回路とピークホールド回路と高域通過ＣＲ２端子回路網とを含有する請求項５記載の光学的情報読取装置。
【請求項８】
上記フィードバック回路は、第１の直列枝路と第２の直列枝路と第３の直列枝路とを含有し、上記第１の直列枝路は、容量素子から成り、上記第２の直列枝路は、２個のダイオードの逆並列接続回路と、抵抗素子との、直列接続回路から成り、上記第３の直列枝路は、双方向リミッタダイオードと、抵抗素子との、直列接続回路から成る請求項７記載の光学的情報読取装置。
【請求項９】
上記高域通過ＣＲ２端子回路網は、上記第二対数増幅器（７Ｃ）の入力端子とその内部の上記演算増幅器の第２の入力端子との間に接続され、上記ピークホールド回路は、上記第二対数増幅器（７Ｃ）の入力端子と、上記演算増幅器の第１の入力端子と、アースとの、間に接続されている請求項７記載の光学的情報読取装置。
【請求項１０】
低電圧を高電圧に変換するためのＤＣ／ＤＣコンバータ回路（７Ｆ）を含有し、上記ＤＣ／ＤＣコンバータ回路（７Ｆ）の入力端子は、低電圧の電源端子に接続され、上記ＤＣ／ＤＣコンバータ回路（７Ｆ）の出力端子は、受光素子（９）の一方の電極に接続され、これによって上記受光素子（９）に高電圧が印加される請求項１乃至９の何れかに記載の光学的情報読取装置。
【請求項１１】
上記筺体（５）は手動走査形に構成されている、請求項１乃至１０の何れかに記載の光学的情報読取装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この出願の発明は、回転式ポリゴンミラーやＣＣＤを使用すること無しに、光学的情報を読取るための、光学的情報読取装置に関する。
特に、回転式ポリゴンミラーやＣＣＤを使用すること無く、しかも被読取部材から浮上した状態で使用しても、正確に光学的情報を読取ることが出来る、光学的情報読取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光学的情報読取装置は、ラベル等の記録媒体に記録されたバーコード、文字等の光学的情報を読取るものである。
従来の光学的情報読取装置は、例えば、ペン形筐体（例えばペン軸）と、在り来たりの光源と、透明球体と、光ファイバと、透明球体と光ファイバとの間に配設したアパーチャと、受光素子とを主要素として構成され、最先端部（例えば透明球体）と被読取部材（例えばラベル）との当接状態において掃引される。
光源からの照明光は、透明球体を通過して被読取部材（例えばラベル）を照明し、被読取部材からの反射散乱光は、透明球体とアパーチャと光ファイバとを通過して、受光素子に導かれ、電気信号に変換される。
そして、その解像度は、主として、受光光学系において決定される。かかる意味合いにおいて、この種の従来のペン形光学的情報読取装置は、受光解像形であり、且接触形であると称することが出来る。
【０００３】
図７は、かかるペン形光学的情報読取装置の一典型である。
同図中、１１はＬＥＤ（光源）、５はペン形筐体、６は筐体先端部、１２は集光レンズ兼保持部材、８は透光性と耐摩耗性とを兼備する透明球体、例えばルビー球、Ｆは受光用光ファイバ、９は受光素子である。
受光用光ファイバＦの一端は、集光レンズ兼保持部材１２の中空部を貫通し、他端は、受光素子９に終端している、透明球体８と受光用光ファイバＦとの間には、図示しないアパーチャが配設されている。
上記従来のペン形光学的情報読取装置は、読取時には、装置の最先端部即ち透明球体８がラベルの表面に当接された状態で、手動で掃引される。
【０００４】
ＬＥＤ光源１１からの放射光は、あらゆる方向に拡散するが、それらの放射光の要部が、集光レンズ兼保持部材１２や透明球体８を通過し、図示しないラベル上のバーコードシンボルに到達し、所望の読取範囲だけでなく不所望の周辺部をも含めた領域を大雑把に照らす。
バーコードシンボルには、同時に外乱光も到達する。
バーコードシンボルの各点からの反射散乱光は、光源１１の照明光由来の反射散乱光と外乱光由来の反射散乱光とが重畳されて成るものである。
透明球体８が当接したラベル表面の点及びその近傍からの反射散乱光は、あらゆる方向に拡散するが、それらの一部は、透明球体８によって収束され、図示しないアパーチャと、受光用光ファイバＦとを通過して、受光素子９に到達する。受光素子９に到達した光は、それによって電気的アナログ信号に変換される。次いで、信号処理回路（図示しない。）において２値信号に変換され、解読される（デコードされる）。
【０００５】
【従来技術の問題点】
光学的情報読取手段に対する高分解能（高解像度）と大読取深度の要請は、当然、ペン形の光学的情報読取装置にも及んで来ている。
然る所、上記従来の受光解像形のペン形光学的情報読取装置を以ってしては、高分解能（高解像度）と大読取深度の要請に応えることが、困難である。
第一に、分解能を高めようとして、ペン形光学的情報読取装置における、受光系のアパーチャの口径を極端に小さくしたとすると、最終的に受光素子に到達する信号光の光量が不足することになる。
その結果、信号対雑音比（ＳＮ比）が減少し、誤読率が増大してしまう。
第二に、従来のペン形光学的情報読取装置は、装置の先端部をラベルの表面に当接した状態で、手動的に掃引するのが一般的である。そのため、ラベルのバーコードシンボル面を破損したり、汚したりする恐れがあった。又、透明球体８自身を汚して、その透光性を損なう恐れもあった。
第三に、曲面上のラベルを走査した場合や、ぞんざいに走査した場合には、読取装置の最先端部、即ち透明球体８がラベル表面から浮上したりして、誤読を起こす恐れがあった。
第四に、読取装置の最先端部、即ち透明球体８をラベル表面から浮上させた状態では、光学的情報を正確に読取ることが出来なかった。
第五に、ＬＥＤ光源１１の出力が低下した時は、誤読を起こす恐れがあった。
第六に、従来の信号処理回路部中の増幅器は、電圧が例えば５Ｖ、電流が例えば４０〜５０ｍＡ程度であることを要した。従って、従来の増幅器は、電源に乾電池を使用する観点からすれば、高電圧、且高電流であり、電源利用率が低位であった。
【０００６】
【発明の目的】
それ故、この出願の発明の第１の目的は、ＬＥＤ光源と受光素子とペン形筐体とを主要素とするペン形の光学的情報読取装置において、高分解能（高解像度）と、大読取深度とを、同時に（両立的に）達成することにある。
この出願の発明の第２の目的は、ペン形の光学的情報読取装置の最先端部がラベル面から浮上した状態で走査しても、ラベル面に微小な光スポットを形成することが出来、これによって光学的惰報を正しく読取ることが出来るようにすることにある。
この出願の発明の第３の目的は、ペン形光学的情報読取装置の最先端部によって過大な押圧力をバーコードシンボル面に印加することにより、該面を破損したり、汚したりする恐れがなく、又、装置自身の最先端部を汚してその透明性・透光性を損なう恐れがないようにすることにある。
この出願の発明の第４の目的は、ペン形光学的情報読取装置において、分解能補正及びリミッタ補正を達成し、バーコードシンボル面のノイズや印刷の不鮮明な光学的情報をも確実に読取ることが出来るようにすることにある。
この出願の発明の第５の目的は、演算回路部中の増幅器の電源利用率を向上させ、低電圧化（例えば従来の５Ｖを１．５Ｖにすること）及び低電流化（例えば従来の４０〜５０ｍＡを１．５ｍＡにすること）を達成した光学的情報読取装置を提供することにある。
この出願の発明の第６の目的は、内蔵するＬＥＤ光源の出力が万一低下したとしても、誤読を起こす恐れがないようにすることにある。
この出願の発明の第７の目的は、ペン形の光学的情報読取装置の最先端部をラベルの表面から浮上させた状態で走査した場合における、外乱光の影響を極力無くする様にすることにある。
【０００７】
【目的達成の手段】
上記の諸問題を解決し、且、上記の諸目的を達成する為に、
この出願の発明による、光学的情報読取装置は、
筐体（５）と、
被読取情報の記録された被読取部材（１０）に投光するための光源（１）と、
上記被読取部材（１０）からの反射光を受光するための受光素子（９）と、
上記光源（１）からの照明光を収束すると共に、上記被読取部材（１０）からの反射光を収束するための透明レンズ（８）と、
上記光源（１）からの照明光を上記透明レンズ（８）まで導くための投光用光導波路（２）と、
上記被読取部材（１０）からの反射光を受光素子（９）まで導くための受光用光学繊維（４）と、
上記受光素子（９）の出力端子に接続された演算回路部（７）と
を含有し、
上記筐体（５）の最先端部の出射口には、上記透明レンズ（８）が配設され、
上記筐体（５）の内部には、上記光源（１）と、上記受光素子（９）と、上記投光用光導波路（２）と、上記受光用光学繊維（４）と、上記演算回路部（７）との全部又は一部が配設され、
上記投光用光導波路（２）は、上記透明レンズ（８）に当接する様に配置されており、上記透明レンズ（８）に当接する端部から第１の所定長に亙って、中軸孔を有し、断面が上記透明レンズ（８）のそれよりも小なる、略円筒形状乃至有孔柱体形状に構成され、
上記受光用光学繊維（４）は、上記投光用光導波路（２）の上記中軸孔を貫通し上記透明レンズ（８）に当接する様に配置されており、上記透明レンズ（８）寄りの第２の所定長はクラッド材が除去された無反射部であり、前記無反射部以外の部分はコア材と屈折率の異なるクラッド材により被覆されている。
【０００８】
そして、上記投光用光導波路２は、透明レンズ８側の端部から上記第１の所定長に亙って、略円筒形状に配置した、複数本の素光学繊維２１，２２，…から構成することが出来る。
或は、透明レンズ８側の端部から上記第１の所定長に亙って中軸孔を有する、１本の光学繊維から構成することが出来る。
上記受光用光学繊維４は、上記透明レンズ８寄りのクラッド部を、第２の所定長に亙って除去して、無反射部を形成することが出来る。
【０００９】
上記演算回路部７は、第一対数増幅器７Ａと、リニア増幅器７Ｂと、第二対数増幅器７Ｃと、スライス信号発生回路７Ｄと、比較回路７Ｅとから構成し、
上記第一対数増幅器７Ａと、上記リニア増幅器７Ｂと、上記第二対数増幅器７Ｃとは、この順に縦続接続し、
上記第二対数増幅器７Ｃの出力端子は、上記比較回路７Ｅの第２の入力端子と上記スライス信号発生回路７Ｄの入力端子とに接続し、
上記スライス信号発生回路７Ｄの出力端子は、上記比較回路７Ｅの第１の入力端子に接続したものである。
上記第一対数増幅器７Ａは、少なくとも一つの並列枝路を含有し、該並列枝路は少なくとも一つのダイオードを含有する。積分要素は含有しない。
【００１０】
上記第二対数増幅器７Ｃは、例えば演算増幅器とフィードバック回路とピークホールド回路と高域通過ＣＲ２端子回路網とを含有し、
上記フィードバック回路は、例えば第１の直列枝路と第２の直列枝路と第３の直列枝路とを含有し、
上記第１の直列枝路は、容量素子から成り、
上記第２の直列枝路は、２個のダイオードの逆並列接続回路と、１個の抵抗素子との、直列接続回路から成り、
上記第３の直列枝路は、双方向リミッタ回路と、抵抗素子との、直列接続回路から成るものである。
上記双方向リミッタ回路は、例えば、４個のダイオードの逆直並列接続回路で構成することが出来る。
【００１１】
上記ピークホールド回路は、上記第二対数増幅器７Ｃの入力端子と、その内部の上記演算増幅器の第１の入力端子と、アースとの間に接続され、例えば、ダイオードから成る第１の枝路と、容量素子とダイオードと抵抗素子との並直列接続回路から成る第２の枝路とを含有する、３端子回路として構成されている。
上記高域通過ＣＲ２端子回路網は、上記第二対数増幅器７Ｃの入力端子と上記演算増幅器の第２の入力端子との間に接続され、
容量素子と抵抗素子との並列接続回路で構成されている。
前記光学的情報読取装置は、更に、
低電圧を高電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ回路７Ｆを含有し、
上記ＤＣ／ＤＣコンバータ回路７Ｆの入力端子は、低電圧の電源端子に接続され、上記ＤＣ／ＤＣコンバータ回路７Ｆの出力端子は、受光素子９の一方の電極に接続され、これによって上記受光素子９に高電圧が印加される。
上記ＤＣ／ＤＣコンバータ回路７Ｆは昇圧した電圧出力を受光素子９の一方の電極に印加するように接続することが出来る。
上記筐体５は、手動走査形に構成することが出来る。
【００１２】
【発明の作用】
ＬＥＤ光源１からの放射光の要部は、投光用光導波路２を伝播して、透明レンズ８に到達する。
投光用光導波路２からの出射光は、透明レンズ８によって収束されて、中実、極細の光ビームとなる。しかも、ビーム断面の光パワーが十分に確保される。
上記の光ビームが、ラベル１０のバーコードシンボルを照射する。
光スポットの直径は、図１の如く、細バー（スペース）の幅よりも小さくすることが出来る。
これによって、高分解能（高解像度）と大読取深度との同時的（両立的）達成に寄与することが出来る。
【００１３】
バーコードシンボル上の微小光スポットからの反射散乱光の一部は、透明レンズ８に到達し、これによって収束されて、受光用光学繊維４の一端に入射する。
受光用光学繊維４に入射した光は、これによって、受光素子９に導かれる。
その際、収束性の良くない反射光は、受光用光学繊維４のクラッド部を除去して成る無反射部において、取り除かれる。
残った反射光は、受光用光学繊維４のコア部の軸方向に平行な収束性の良い極細の反射光だけとなる。
従って、細バー（スペース）幅よりも一段と小さな点状領域からの反射光だけが、受光素子９に到達する。
これによって、高分解能（高解像度）と大読取深度とが、同時に（両立的に）達成される。
【００１４】
バーコードシンボルからの反射光は、手動走査の結果として、時間軸上の強弱信号となる。
受光素子９に到達した反射光は、これによつて、電気的な強弱信号、即ち電気的アナログ信号に変換される。
変換された電気的アナログ信号は、第一対数増幅器７Ａによって、振幅が圧縮増幅される。
第一対数増幅器７Ａは、常時の広ダイナミックレンジ特性と、瞬時の広ダイナミックレンジ特性とを併せ具有するものである。
振幅の圧縮増幅された電気的アナログ信号は、リニア増幅器７Ｂに印加され、これによって、適正な増幅レベルが与えられる。
【００１５】
リニア増幅器７Ｂの出力は、第二対数増幅器７Ｃに与えられる。
第二対数増幅器７Ｃでは、動作点が自動的にコントロールされ、更に適正な増幅がなされると共に、分解能補正と、リミッタ補正とがなされる。
第二対数増幅器７Ｃからのアナログ信号は、比較回路７Ｅの第２の入力端子とスライス信号発生回路の入力端子とに与えられる。
スライス信号発生回路からのスライス信号は、比較回路７Ｅの第１の入力端子に与えられる。
第二対数増幅器７Ｃからのアナログ信号は、比較回路７Ｅにおいてスライス信号と比較され、ディジタル信号に変換される。
ＤＣ／ＤＣコンバータ回路７Ｆは、電源電圧を昇圧してなる高電圧を印加することによって、受光素子９の周波数特性を向上させることが出来る。
【００１６】
【実施例】
この出願の発明の光学的情報読取装置の第１の実施例について説明する。
図１は、この出願の発明による、ペン形の光学的情報読取装置の第１の実施例の全体構成図である。
図２は、同実施例に使用された光学繊維の説明図であって、同図（ａ）は一端における横断面図、（ｂ）は縦断面図、（ｃ）は他端における横断面図である。
図１及び２において、１はＬＥＤ光源、２は投光用光導波路、３は光学繊維受筒、４は受光用光学繊維、５はペン形筐体、６は筐体先端部、７は演算回路部、８は透明レンズ、例えば透明球体、９は受光素子である。
１０は被読取部材、例えばラベルであって、バーコードシンボルが印刷してある。
１１は、この出願の発明によって達成される、微小な光スポットである。
【００１７】
光学系の諸要素の構成及び作用について説明する。
ペン形筐体５の形状は、例えばボールペン又はフェルトペンを扱う様な要領で扱うことの出来る形状寸法に設計される。具体的な断面形状は、典型的には円形であるが、例えば、楕円形、多角形、星形、十字形等々とすることも出来る。
ペン形筐体５の内部には、光源１と、受光素子９と、投光用光導波路２と、受光用光学繊維４と、演算回路部７との全部又は一部が配設される。
透明球体８は、典型的にはルビー球から成り、図示の如く、ペン形筐体５の最先端部の出射口に配設されている。
この出願の発明によれば、透明球体８は、使用時には、ラベル１０の表面から浮上せしめることが出来る。
従って、筐体先端部６は、任意の方向に滑らかに移動させることが出来る。即ち、ラベル１０がどの様な向きに配置されていようとも、筐体先端部６を、ラベル１０の解像方向に沿って、滑らかに走査することが出来るのである。
【００１８】
第１の実施例における投光用光導波路２は、図２（ａ）の如く、曲折自在な複数本（例えば６本）の素光学繊維２１，２２，…から成り、それらが、透明レンズ８側の端部から第１の所定長に亙って、受光用光学繊維４の外周上に略円筒形状に配列され、且適宜の手段で束ねられて成るものである。
そして、上記複数本の素光学繊維２１，２２，…は、他端部において、同図（ｃ）の如く、中実に配列され、且適宜の手段で束ねられる。これによって、光源１からの放射光の利用効率を向上させることが出来る。
投光用光導波路２の一方の端面は、透明球体８に当接し、他方の端面は、ＬＥＤ光源１に当接している。
受光用光学繊維４は、１本の光学繊維から成り、その一方の端面は、透明球体８に当接し、他方の端面は、受光素子９に当接している。
また、受光用光学繊維４は、透明球体８側の端部から第２の所定長に亙って、クラッド材（被覆部）が除去され、コア材（心部）のみで構成されている。
上記第１、第２の所定長は、互いに同一であることを妨げない。
【００１９】
ここで、爾後の説明の便のため、光学繊維の導光特性について説明する。
図３は、光学繊維の導光特性を示す図であって、同図（ａ）はステップ形光学繊維の導光特性を示す図、（ｂ）はグレーデッド形光学繊維の導光特性を示す図である。
同図（ａ）のステップ形光学繊維は、コア（芯部）とクラッド（被覆部）から成り、従って屈折率が階段状に変化している。この場合は、伝播する光線は、図示の如く、反射を繰り返しながら、ジグザグに進行する。
同図（ｂ）のグレーデッド形光学繊維は、屈折率が放物線状に変化している。この場合は、伝播する光線は、正弦波状に蛇行しながら進行する。
【００２０】
ステップ形光学繊維では、図３（ａ）の如く、コア材の屈折率をｎｏ、クラッド材の屈折率をｎｄとし、この光学繊維に入る最大入射角をθｍａｘとすると、両材料の屈折率差によって、臨界角θｃが決まる。
臨界角θｃより大きい角度で界面に当たる光線は、全反射を繰り返しながら伝播することが出来る。
第１の実施例では、クラッド材とコア材の屈折率差を、小さくしてあるので、入射光線若しくは出射光線の角度が小さく、殆どの光線は、コア材中心軸に沿って、ビーム状に進行する。
それ故、第１の実施例では、プラスチックを利用したステップ形光学繊維を採用している。
【００２１】
投光用光導波路２からの出射光は、透明レンズ８によって収束されて、中実、極細の光ビームとなる。しかも、ビーム断面の光パワーは十分に確保される。
上記の光ビームが、ラベル１０のバーコードシンボルを照射する。
ラベル１０上の光スポットは、図１の如く、細エレメントの幅よりも小径となる。このことは、透明球８がラベル１０の表面から浮上した状態においても、殆ど同様である。
従って、高分解能（高解像度）と大読取深度との同時的（両立的）達成に寄与することが出来る。
【００２２】
受光用光学繊維４は、前述の如く、透明球体８側の端部から第２の所定長に至るまで、クラッド材（被覆部）が除去され、コア材（心部）のみで構成されている。
クラッド材を除去されたコア部分は、その外周面に黒色塗料によるコーティング等が施され、コア内を伝播する光線のうち、コア壁面に当たったものは吸収もしくは散乱されるようにしてある。
このため、反射光が受光用光学繊維４を経由して受光素子９に導かれる際、収束性の良くない反射光は、クラッド部を除去して成る無反射部によって、取り除かれる。
従って、受光用光学繊維４のコア部の軸方向に平行な収束性の良い極細の反射光だけが、受光素子９に到達し得る。
これによって、高分解能（高解像度）と大読取深度とが、同時に（両立的に）達成される。
【００２３】
演算回路部７の構成について説明する。
図４は、この出願の発明の光学的情報読取装置の演算回路部の第１の実施例の内部構造を示すブロック図である。
図４において、７Ａは第一対数増幅器、７Ｂはリニア増幅器、７Ｃは第二対数増幅器、７Ｄはスライス信号発生回路、７Ｅは比較回路である。
第一対数増幅器７Ａと、リニア増幅器７Ｂと、第二対数増幅器７Ｃとは、この順に、図示の如く、縦続接続されている。
第二対数増幅器７Ｃの出力端子は、比較回路７Ｅの第２の入力端子とスライス信号発生回路７Ｄの入力端子とに接続されている。
スライス信号発生回路７Ｄの出力端子は、比較回路７Ｅの第１の入力端子に接続されている。
７Ｆは、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路である。
【００２４】
図８は、演算回路部を構成する各要素ブロック７Ａ〜７Ｅの内部構造を示す回路図である。
第一対数増幅器７Ａは、図示の如く、少なくとも一つの並列枝路を含有し、該並列枝路は、少なくとも一つのダイオードを含有する。このダイオードは、順方向立ち上り電圧ＶＦ以下の領域で使用される。
並列枝路の後段には、付加的に、演算増幅器を接続することが出来る。
図５は、前記演算回路部７の動作を説明するための、各部信号波形の模式図であって、左から１番目の信号波形は受光素子９の出力電流の波形、同２番目の信号波形は第一対数増幅器７Ａの出力波形である。そして、振幅の小さなパルスは例えば細スペースに対応している。（但し、図５では、バー幅やスペース幅の違いを無視して、パルス幅を全て同一としてあることに留意されたい。）
さて、受光素子９の出力電流ｘが全部並列枝路に流れるものとすれば、第一対数増幅器７Ａの出力電圧ｙは、順方向立上り電圧以下のとき、凡そ次式によって与えられる。
ｙ＝ｋｌｏｇ（ｘ＋１）                                  （１）
但し、ｋは定数である。
定数ｋを１より大にすれば、曲線ｙ＝ｋｌｏｇ（ｘ＋１）は、直線ｙ＝ｘと１点で交わる。交点のＸ座標をｘｃとすれば、ｘｃは次式によって与えられる。
ｘｃ＝ｋｌｏｇ（ｘｃ＋１）                              （２）
与えられた電流信号の振幅が値ｘｃよりも小さい時は、相対的に伸長（増幅）され、その振幅が値ｘｃよりも大きい時は、相対的に圧縮される。
【００２５】
第一対数増幅器７Ａは、式（１）からも窺知される通り、常時の広ダイナミックレンジ特性を具有するばかりでなく、即応性（応答時間が速いこと）と瞬時の広ダイナミックレンジ特性とを併せ具有するものである。応答時間が速いのは、積分要素を含有していないからである。
第一対数増幅器７Ａの特徴は、凡そ以下の通りである。
（ａ）ループ回路を使用していないので、制御応答速度が速い。
（ｂ）信号の圧縮増幅が可能である（電源電圧に対し広ダイナミックに制御する）。
（ｃ）光の明暗に対し広ダイナミックに制御する。
【００２６】
リニア増幅器７Ｂの内部構成は、図８の通りである。
リニア増幅器７Ｂの役割は、適正な増幅レベルを与えることにある。
リニア増幅器７Ｂの出力波形は、振幅だけを抽象すれば、図５の左から３番目の波形と同様である。
第二対数増幅器７Ｃは、図示の如く、演算増幅器と、フィードバック回路と、高域通過ＣＲ２端子回路網と、ピークホールド回路とを含有する。
フィードバック回路は、演算増幅器の出力端子７＊と第２の入力端子６＊との間に接続されておって、第１の直列枝路と、第２の直列枝路と、第３の直列枝路とを含有する。第１、第２、及び第３の直列枝路は、互いに並列に接続される。
（なお、図８中の符号１〜８を引用するときは、半角の上付記号「＊」を付して、図１の符号１〜８と区別出来るようにするものとする。以下同様）。
【００２７】
前記フィードバック回路の第１の直列枝路は、容量素子から構成される。
第２の直列枝路は、２個のダイオードの逆並列接続回路と、１個の抵抗素子との、直列接続回路から成る。
第３の直列枝路は、１個の双方向リミッタ回路と、１個の抵抗素子との、直列接続回路から成る。双方向リミッタ回路は、例えば、４個のダイオードの逆直並列接続回路で構成することが出来る。
前記高域通過ＣＲ２端子回路網は、第二対数増幅器７Ｃの入力端子とその内部の演算増幅器の第２の入力端子６″との間に接続されておって、例えば容量素子と抵抗素子との並列接続回路によって構成されている。
ピークホールド回路は、例えば、ダイオードから成る第１の枝路と、容量素子とダイオードと抵抗素子との並直列接続回路から成る第２の枝路とを含有する、３端子回路として構成され、第二対数増幅器７Ｃの入力端子と、その内部の演算増幅器の第１の入力端子５＊と、アースとの間に、接続される。
【００２８】
前記高域通過ＣＲ２端子回路網は、以下の如く、受光素子９等による、アナログ信号の劣化を補償することが出来る。
受光素子９には、キャリヤの寿命時間や、ＣＲ時定数（ここのＣは受光素子の容量、Ｒは回路の負荷抵抗値である。）に依存する固有の応答速度が存在する。そのため、手動走査の速度を所定の速度よりも速くすると、細バーに対応する電気的アナログ信号の振幅が極端に小さくなる。即ち分解能比が許容限界よりも小さくなる。従って、その検出が困難になる。高域通過ＣＲ２端子回路網は、かかる応答速度特性を改善し、細バーに対応する電気的アナログ信号の振幅を伸長させ、その検出を容易にすることが出来る。
【００２９】
又、被読取部材１０からの反射光が非常に暗いときは、即ち受光素子９の光電流の値が暗電流の値に近いとき（例えば１０−９Ａオーダーのとき）は、その大部分が受光素子９内の容量Ｃの充電に浪費されて仕舞うために、走査時の出力電流の上昇率が特段に低下し、波形がへばって仕舞う。然しながら、高域通過ＣＲ２端子回路網は、光電流が小振幅のときの、出力電流の上昇率低下をも、補償することが出来る。
前記フィードバック回路の第２の直列枝路は、対数効果により、アナログ信号の小振幅時にはそれを伸長し、大振幅時にはそれを圧縮する。従って、信号の大振幅時には、サグ（ｓａｇ）が除去され、波形整形がなされることになる。
これを要するに、第二対数増幅器７Ｃは、前記高域通過ＣＲ２端子回路網の微分特性と、前記フィードバック回路における第２の直列枝路の対数特性との相乗効果の故に、高分解能補正回路として、実現されるのである。
【００３０】
第二対数増幅器７Ｃの出力電圧は、振幅だけを抽象すれば、図５の最右端の信号波形と同様になる。
第二対数増幅器７Ｃの出力電圧は、図５の最右端の信号波形図に示す如く、０ボルト近傍から５ボルト近傍まで、即ち電源電圧のほとんど全範囲に亙って、大きく変化している。同図によれば、広ダイナミックレンジ特性の十分に達成されていることが、明らかである。
上記信号波形の上端部及び下端部の斜線は、フィードバック回路内の双方向リミッタダイオードを利用した動作点の自動コントロールによって、カットされた部分を示す。
上記信号波形のピーク値が全て同一化されていることは、ダイオードの対数特性を利用した分解能補正が、十分に達成されたことを示す。
信号波形の分解能比（ａ／ｂ）は、リニア増幅器７Ｂの出力側、即ち第二対数増幅器７Ｃ側で５０％のときは、１００％まで改善され、３０％のときは、７０％まで改善される。
【００３１】
スライス信号発生回路７Ｄの内部構成は、図８の通りである。
図６は、前記比鮫回路７Ｅの動作を説明するための信号波形図であるが、同図中の破線ａは、スライス信号発生回路７Ｄから出力されるスライス信号の電圧波形を示す。
又、同図中の実線は、第二対数増幅器７Ｃからの出力信号の電圧波形を示す。
二つの波形の各ピーク値間の較差ｂは、スライス信号発生回路７Ｄ中の２個のダイオードの逆並列接続回路の順方向立ち上り電圧ＶＦによって与えられる。
比較回路７Ｅの内部構成は、図８の通りである。
比較回路７Ｅは、各時点時点において、第２の入力端子６＊に与えられたアナログ信号と、第１の入力端子５＊に与えられたスライス信号とのレベルを比較し、アナログ信号のレベルの方が大きいときは論理高信号（論理１信号）を出力し、小さいときは論理低信号（論理０信号）を出力する（或はこの逆）。
【００３２】
ＤＣ／ＤＣコンバータ回路７Ｆは、入力端子が電源に接続され、出力端子が受光素子９の一方の電極に接続されている。
ＤＣ／ＤＣコンバータ回路７Ｆは、昇圧した電圧出力を受光素子９の一方の電極に印加する。これによって、受光素子９の周波数特性を向上させることが出来る。
上記筐体５は、手動走査形に構成することが出来る。
【００３３】
演算回路部７の全体動作について説明する。
バーコードシンボルからの反射光は、手動走査の結果として、時間軸上の強弱信号となる。
受光素子９に到達した反射光は、これによって、電気的な強弱信号、即ち電気的アナログ信号に変換される。
電気的アナログ信号は、第一対数増幅器７Ａに与えられる。
第一対数増幅器７Ａは、受光の明るさ暗さに対し、出力信号を一定値化することを主な目的としている。
例えば、ＬＥＤ光源１の電流が１ｍＡ〜５０ｍＡまで変化しても、第一対数増幅器７Ａの出力は、図５の如く、略一定値に制御出来る。これによって、ＬＥＤ光源１の光量変動に左右される事なく、光学的情報の読取りが達成される。
【００３４】
第一対数増幅器７Ａは更に、外乱光下のアナログ電気信号のうち、大きい電気信号は相対的に圧縮し、小さい電気信号は相対的に伸長（増幅）して、適切なレベルの電気信号とするべく、リアルタイムで制御している。
また、これと同時に波形整形（立上り時間の短縮、サグの除去等）を行うことによって、大ＳＮ比が達成出来、一段と正確な情報読取りを可能にしている。
第一対数増幅器７Ａを通過した電気的アナログ信号は、リニア増幅器７Ｂに与えられる。電気的アナログ信号には、リニア増幅器７Ｂによって、適正な増幅レベルが与えられる。
【００３５】
リニア増幅器７Ｂの出力は、第二対数増幅器７Ｃに与えられる。
第二対数増幅器７Ｃでは、動作点が自動的にコントロールされ、更に適正な増幅がなされると共に、分解能補正と、リミッタ補正とがなされる。
第二対数増幅器７Ｃからのアナログ信号は、比較回路７Ｅの第２の入力端子６＊とスライス信号発生回路７Ｄの入力端子とに与えられる。
スライス信号発生回路７Ｄは、第二対数増幅器７Ｃからのアナログ信号をスライスするための信号（スライス信号）を発生する。
スライス信号は、前記アナログ信号に同期し、かつ振幅に比例する。
スライス信号発生回路からのスライス信号は、比較回路７Ｅの第１の入力端子５＊に与えられる。
第二対数増幅器７Ｃからのアナログ信号は、比較回路７Ｅにおいてスライス信号と比較され、ディジタル信号に変換される。
かくして、受光素子９から出力された電気的アナログ信号は、演算回路部７によって、正しく２値信号に変換される。
受光素子９は、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路７Ｆから高電圧が印加されることによって、高域側の周波数応答特性が向上せしめられる。
【００３６】
ＬＥＤ光源１の電流値が極端に減少し、従って反射光量が極端に減少すると、受光素子９の周波数応答特性が、高域側で極端に低下する。その結果、受光素子９の出力電流の分解能比（ａ／ｂ）が極端に低下し、被読取部材１０に記録されたバーコード、文字等の光学的情報の読取性能が著しく低下する。
この種の性能低下は、受光素子９に対して高逆バイアス電圧を印加して、その応答速度を改善することによって、確実に防止することが出来る。即ち、高逆バイアス電圧の印加によって、受光素子９の周波数応答特性の補正をすることが出来るのである。
ＤＣ／ＤＣコンバータ回路７Ｆは、低位の電源電圧（例えば５ボルト）を、高電圧（例えば１５ボルト）に変換し、該高電圧を受光素子９の陰極端子に印加する。
これによって、ＬＥＤ光源１の消費電流が低電流であっても、高分解能（高解像度）と大読取深度とを達成出来る。
【００３７】
この出願の発明の光学的情報読取装置の第２の実施例について説明する。
第２の実施例における、投光用光導波路２は、透明レンズ寄りに中軸孔を有する１本の光学繊維から成る。
受光用光学繊維４は、第１の所定長に亙って、投光用光導波路２の中軸孔を貫通する様に配置される。
投光用光導波路２の所定箇所には、例えば、縦方向の亀裂が設けられる。
受光用光学繊維４は、この亀裂を経由して、投光用光導波路２の中軸孔から外部に導出される。
第２の実施例のその余の事項は、第１の実施例と同様である。
【００３８】
この出願の発明の光学的情報読取装置の第３の実施例について説明する。
図９は同第３の実施例の光学系の説明図であって、同図（ａ）は上面図、同図（ｂ）は縦断面図、同図（ｃ）は斜視図である。
図９において、２は投光用光導波路、４は受光用光学繊維、８は透明球体である。
第３の実施例における投光用光導波路２は、図示の如く、有孔柱体２ａと、斜行柱体２ｂと、平行柱体２ｃとから成る。
有孔柱体２ａと斜行柱体２ｂとの間、並びに斜行柱体２ｂと平行柱体２ｃとの間には、適宜の角度が付与される。
有孔柱体２ａには、中軸孔が穿設される。先端部には、テーパが形成される。
投光用光導波路２の全体は、例えば、透明アクリル板への切削加工によって、或は溶融アクリルの射出成型によって、製作することが出来る。
受光用光学繊維４は、第１の所定長に亙って、投光用光導波路２の中軸孔を貫通する様に配置される。
光源１から入射した光は、例えば、図９（ｂ）の有向線分の如く、全反射を繰り返しながら、透明球体８に到達する。
投光用光導波路２の断面形状は、正方形若しくは長方形、又は円形若しくは楕円形とすることが出来る。
第３の実施例のその余の事項は、第１の実施例と同様である。
【００３９】
その他の実施例について説明する。
（１）前記第一対数増幅器７Ａの並列枝路の１個のダイオードの代りに、複数個のダイオードを導入し、それらのダイオードを直列、並列、又は直並列に接続することが出来る。
これによって、並列枝路の対数特性を調節することが出来る。
（２）前記第二対数増幅器７Ｃのフィードバック回路中の第１の直列枝路を構成する容量素子の代りに、これを拡張して成る、高域通過特性を有するＣＲ２端子回路網を使用することが出来る。
（３）前記フィードバック回路中の第２の直列枝路を構成する２個のダイオードの逆並列接続回路の代りに、これを拡張して成る、４個のダイオードの逆直並列接続回路（即ち２個のダイオードの直列回路を２組作り、両直列回路を互いに逆向きにして並列接続して成る回路、又は２個のダイオードを互いに逆向きにして並列接続した逆並列回路を２組作り、両逆並列回路を直列接続して成る回路）を使用することが出来る。
【００４０】
（４）前記フィードバック回路中の第２の直列枝路を構成する１個の抵抗素子の代りに、これを拡張して成る、低域通過特性を有するＣＲ２端子回路網を使用することが出来る。
（５）図８のダイオード追従形スライス信号発生回路の代りに、他の形式のスライス信号発生回路、例えば、特開平６−２４３２７６号公報に開示したスライス信号発生回路を使用することが出来る。
（６）図１の透明球体の代りに、他の形式の凸レンズ、例えば透明球体の外周部分を軸対称に削除して成る凸レンズを使用することが出来る。
（７）図９の投光用光導波路の代りに、同導波路の水平柱体２ｃを削除して成る光導波路を使用することが出来る。
（８）前記筐体５の内部に配設された諸要素の一部、例えば演算回路部７の一部は、筐体５の外部に配置替えをすることが出来る。
しかして、この出願の発明は、上記諸実施例からの類推によって、若しくは上記諸実施例相互の組合せによって、更に多くの実施例を産出することが出来る。
それ故、この出願の発明の範囲は、上記諸実施例に限定されるものではない。
【００４１】
【発明の効果】
この出願の発明は、以上の様に構成したから、その基本的な効果は下記（ａ）〜（ｇ）の通りである。
（ａ）高分解能（高解像度）と大読取深度とを、同時に（両立的に）達成することが出来る。
（ｂ）従って、装置の最先端部をラベルの表面から浮上させた状態において走査しても、光学的情報を読取ることが出来るし、装置の最先端部をラベルの表面に当接した状態において走査しても、同様に光学的情報が読取ることが出来る。
（ｃ）装置の最先端部をラベルの表面から浮上させた状態においては、ラベルの表面に照射した光スポットを常時目視することが出来る。従って、走査位置を連続的に視認することが出来るので、手動走査が容易になる。
（ｄ）ラベル面を破損したり、汚したりする心配がなく、又、装置自身の最先端部を汚したりする恐れがない。
【００４２】
（ｅ）過度的瞬時的な外乱光の変化に対しても即応し得る、瞬時の制御が可能になる。
（ｆ）外乱光によるバーコード信号の変化を圧縮増幅することによって、対外乱光比（照明光の強度／外乱光の強度）を向上させることが出来る。
（ｇ）圧縮、増幅の効果により増幅器の電源利用率の向上を図り、増幅器の低電圧動作の際にも外乱光増大による信号の飽和がなくなり、広ダイナミックレンジで動作することによって、増幅器の低電圧化及び低消費電流化が可能となり、従って低電圧低消費電流スキャナが実現される。
（ｈ）バーコードシンボル面を高速で走査しても、光学的情報を確実に読取ることができ、読取効率の良い光学的情報読取装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この出願の発明の光学的情報読取装置の第１の実施例の全体構成図である。
【図２】同第１の実施例の光学繊維の配設方法の説明図である。
【図３】光学繊維の導光特性を示す図である。
【図４】この出願の発明の光学的情報読取装置の演算回路部の第１の実施例の内部構造を示すブロック図である。
【図５】同演算回路部の動作を説明するための各部信号波形の模式図である。
【図６】同演算回路部中の比較回路の動作を説明するための信号波形図である。
【図７】従来のペン形光学的情報読取装置の説明図である。
【図８】図４の各ブロックの内部構造を示す回路図である。
【図９】この出願の発明の第３の実施例の光学系を示す図である。
【符号の説明】
１  ＬＥＤ光源
１１  従来のＬＥＤ光源
２  投光用光導波路
２ｉ  素光学繊維
３  光学繊維受筒
４  受光用光学繊維
５  ペン形筐体（ペン軸）
６  筐体先端部（ペン先）
７  演算回路部
７Ａ  第一対数増幅器
７Ｂ  リニア増幅器
７Ｃ  第二対数増幅器
７Ｄ  スライス信号発生回路
７Ｅ  比較回路
７Ｆ  ＤＣ／ＤＣコンバータ回路
８  透明レンズ（透明球体）
９  受光素子
１０  被読取部材（ラベル）
１１  光スポット
１２  集光レンズ兼保持部材
Ｆ  受光用光ファイバ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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