(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
任意の媒体上に蛍光物質をもって形成されたマークに対して光を照射し、その照射光によってマークから発生される蛍光を検出してマークの形成位置を検出する方法であって、
その強度が略一定の照射光を前記マークに対して断続的に照射する光照射工程と、
該光照射工程においてマーク上の光照射位置から、前記照射光の照射中に対応して放出される反射光と、照射光の照射開始から所定の時定数をもってその強度が増大し照射停止でその強度が減少する蛍光とを含む入射光を取り込んで電気信号に変換する光電変換工程と、
該光電変換工程において変換された電気信号から、前記入射光中における前記蛍光の強度変化に対応する大きさの電気信号を検出値として取り出す蛍光強度検知工程と、
前記光電変換工程において変換された電気信号から、前記照射光の照射期間中における前記入射光の強度変化に対応する大きさの電気信号を比較値として取り出す入射強度検知工程と、
前記検出値を前記比較値と比べ、検出値が比較値を超えるとマークの境界位置であると判定するマーク判定工程とを備え、
更に前記蛍光強度検知工程では、前記照射光の照射停止直後における入射光の強度に対応する大きさの電気信号から検出値が形成され、
前記入射強度検知工程では、前記照射光の照射開始直前における入射光の強度と、照射光の照射停止直前における入射光の強度に対応する大きさの電気信号を個別に検知するとともに、両者の差を分圧することにより比較値が形成されるマーク検出方法。
【請求項２】
任意の媒体上に蛍光物質をもって形成されたマークに対して光を照射し、その照射光によってマークから発生される蛍光を検知してマークの形成位置を検出するマーク検出装置であって、
その強度が略一定の前記照射光を、所定周期をもって断続させながら前記マークに対して照射する光照射手段と、
該光照射手段によるマーク上の光照射位置から、前記照射光の照射中に対応して放出される反射光と、照射光の照射開始から所定の時定数をもってその強度が増大し照射停止でその強度が減少する蛍光とを含む入射光を取り込んで電気信号に変換する光電変換手段と、
前記光照射手段における照射光の照射タイミングと同期させ、前記光電変換手段から出力される電気信号における光照射停止直後の信号強度を検出値として出力可能とする蛍光強度検知手段と、
前記光照射手段における照射光の照射タイミングと同期させ、前記光電変換手段から出力される電気信号における照射光の照射開始直前に対応する最低値と、照射停止直前に対応する最高値との差を分圧した比較値を出力可能とする入射強度検知手段と、
前記比較値と検出値とを比べ、検出値が比較値を超えるとマークの境界位置と判定するマーク判定手段とを備えたことを特徴とするマーク検出装置。
【請求項３】
前記請求項２記載のマーク検出装置であって、
前記光電変換手段の入力側に、前記入射光から蛍光と同一波長の光成分を選択的に取り込む光学的濾波手段を備える一方、
前記入射強度検知手段から出力される比較値が有意な値か否かを判定する信号入力判定手段を更に備え、
該信号入力判定手段が前記比較値を有為な値と判定した期間においてのみ、前記マーク判定手段が判定動作を可能とするマーク検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、通行券やテレフォンカードなどの各種プリペイドカードをはじめとする各種物品上に設けるバーコードや文字の様な各種のマークを、光学的に検出する方法およびその検出方法を実施した検出装置であって、特に検出用のマークが蛍光物質をもって形成されたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種のマーク検出方法として、赤外波長領域で発光する蛍光物質を用いてマークを形成する一方、このマークに照射される光と発生される蛍光の発光中心波長が異なることを利用し、光学フィルタを用いて蛍光成分のみを入射光中から分離することによってマークの有無を判定する方法が知られる（例えば、特公昭５４−２２３２６号、特公昭６１−１８２３１号公報参照）。
【０００３】
これに対して本出願人は以前、蛍光物質で形成したマーク上に光を間欠的に照射し、単に照射光の停止期間中にマークから発生する残光の有無を検出することによって、マークの形成位置を検知する方法および装置を提案した（例えば、特開平５−２０５１２号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した光学フィルタを用いて反射光と蛍光とを分離する方法にあっては、両光の発光中心波長が接近するとともに反射光の強度に比して蛍光の強度は極めて弱いために両光を的確に分離することが技術的に難しく、ともすると反射光の成分が大量に残って検出精度の低下をもたらす問題があった。
【０００５】
一方、上記した残光のみを利用する方法にあっては、反射光の強度が問題とならずに蛍光のみを有効に分離して検出できる反面、検出器の光入射面にゴミが付着するなどして検出感度が低下すると、マークから発生される残光の絶対値も低下する結果、残光の検出精度が低下する虞れがある。
【０００６】
更にまた、残光のみを利用する方法にあっては、蛍光の波長と同一か近傍の波長の外部光が同時に照射されると、その光がそのまま受光素子に入力されて電気信号に変換される結果、蛍光が発生していないにもかかわらずそれを蛍光と誤認する虞れがある。そこでかかる誤認を未然に防止するため、光の照射および検出位置を外部光から遮蔽して使用することが要求されるなど、使用環境が限定される不都合があった。
【０００７】
本発明者らはかかる不都合に対して考察をおこなった結果、蛍光物質に対して照射される光と発生される蛍光との関係は、ＣＲ回路における印加電圧とコンデンサの端子電圧との関係と略等価な位相関係を保持しながら変化するのに対し、外部光は略一定の強度か又はでたらめな強度変化を一般的にするものであり、かかる各信号間の波形の違いを利用することにより、各種の光が混在する場合にあっても蛍光成分のみがその中から的確に抽出できることを知見した。
【０００８】
すなわち、蛍光物質で形成したマーク上に周期的に断続する光を照射すると、そのマーク部分から放出される光は、マークおよびその下の媒体による一定強度の反射光と、その反射光と同一タイミングでその強度が増減する蛍光と、略一定レベルの外乱光とが重畳したものとなる。したがって、反射光や外乱光と蛍光とは両者の波形の違いを利用して分離できるのである。
【０００９】
本発明は上記知見に基づいてなされたものであって、単に入射光強度の強弱や残光の強さだけを検出するのではなく、入射光の波形変化を総合的に判断してマークの形成位置を判定することにより、マークから発生される蛍光の検出条件の劣化にもかかわらず、的確にマーク形成位置の検出が行なえる検出方法および装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかるマーク検出方法は、図１に示すごとく、任意の媒体９上に蛍光物質をもって形成されたマーク１６に対して光１７を照射し、マーク１６から発生される蛍光３０を検知してマーク１６の形成位置を検出するものである。
【００１１】
その強さが略一定の光１７を断続的に照射する光照射工程と、光の照射位置から放出される光を入射光１８として取り込んで電気信号に変換する光電変換工程と、変換された電気信号から、入射光１８中における蛍光成分の変化に対応する大きさの電気信号を検出値１９として取り出す蛍光強度検知工程と、上記した検出値１９と比較値２０とを比べ、検出値１９が比較値２０を上回るとマークの形成位置であると判定するマーク判定工程とを備えている。
【００１２】
更に、光照射期間中における入射光１８の変化に対応する大きさの電気信号を比較値２０として取り出す入射強度検知工程を備えることが好ましい。
【００１３】
また、上記した蛍光強度検知工程で、照射光１７の照射停止直後における入射光１８の強さを検知することにより検出値を形成し、上記した入射強度検知工程で、照射光１７の照射開始直前における入射光１８の強さと、照射光１７の照射停止直前における入射光１８の強さとを個別に検知するとともに、両者の差を分圧することにより比較値を形成することができる。
【００１４】
更にまた、上記した蛍光強度検知工程では、照射光１７の照射開始直後における入射光１８の強さと、照射光１７の照射停止直前における入射光１８の強さとを個別に検知するとともに、両者の差をとることにより検出値１９を作成する様にしてもよい。
【００１５】
上記した蛍光強度検知工程を、入射光１８に対応する電気信号を、照射光１７と９０度位相が異なった信号で同期検波することにより、照射光１７の成分からの位相のずれに対応した検出値を作成することもできる。この場合、上記した入射強度検知工程では、入射光１８に対応する電気信号を照射光１７と同位相の信号で同期検波することにより、入射光１８中における反射光６７と略同位相の成分に対応した比較値が作成される。
【００１６】
本発明にかかるマーク検出装置は、図１にその概略的な構成を示す如く、任意の媒体９上に蛍光物質をもって形成されたマーク１６に対して光１７を照射し、そのマーク１６から発生される蛍光成分を検知してマーク１６の形成位置を検出するものであって、その強さが略一定の光１７を、所定周期をもって断続させながら照射する光照射手段１０と、該照射光１７の照射位置から放出される光を入射光１８として取り込んで電気信号に変換する光電変換手段１２と、上記した光照射手段１０における照射光１７の照射タイミングと同期させ、照射停止直後の信号強度を検出値１９として出力可能とする蛍光強度検知手段１３と、上記した光照射手段１０における照射光１７の照射タイミングと同期させ、照射開始直前に対応する最低値と、照射停止直前に対応する最高値と、両者の差を分圧した比較値２０を出力可能とする入射強度検知手段８と、上記した比較値２０と検出値１９とを比べ、検出値１９が比較値２０を超えるとマーク１６の形成位置と判定するマーク判定手段１４とを備えている。
【００１７】
また蛍光強度検知手段１３を、上記光照射手段１０による照射光１７の照射期間と９０度位相がずれたタイミングで同期をとりながら、上記光電変換手段１２からの出力信号の半分を反転増幅するとともに、その出力信号から直流成分を選択的に取り出して検出値１９を形成することが可能である。
【００１８】
更に上記した蛍光強度検知手段１３および入射強度検知手段８をともに、差動増幅回路の少なくとも一方の入力端にアナログスイッチを介装するとともに、該アナログスイッチを、蛍光強度検知手段１３にあっては光照射期間と９０度位相が異なった期間に対応してオンさせ、入射強度検知手段８にあっては光照射期間と同位相の期間に対応してオンさせたあと、その出力信号を低域通過型濾波手段で濾波する様にしてもよい。
【００１９】
更にまた、光電変換手段１２の入力側に、入射光１８から蛍光３０と同一波長の光成分を選択的に取り込む光学的濾波手段１１を備える一方、上記入射強度検知手段８から出力される比較値が有意な値か否かを判定する信号入力判定手段１５を更に備え、該信号入力判定手段１５が比較値を有為な値と判定した期間においてのみ、上記したマーク判定手段１４が判定動作を行う様に構成することが好ましい。
【００２０】
【作用】
上記した構成により、光照射手段１０からマーク１６に対して光１７を照射すると、そのマーク１６上における光照射位置からは反射光６７に加えて所定波長の蛍光３０が発生される。この反射光６７と蛍光３０あるいはそれ以外の外部光７０とを含む入射光１８は、光学的濾波手段１１によって蛍光３０と同一波長の光のみが選択的に取り込まれたあと、光電変換手段１２により電気信号に変換されたあと、所定の信号処理が行われる。
【００２１】
蛍光強度検知手段１３では、照射光１７の照射タイミングと同期させ、入射光１８中から蛍光成分に対応する検出値１９を取り出す。一方、入射強度検知手段８においても、入射光１８の変化に対応した大きさの比較値２０を形成し、両者をマーク判定手段１４で比較することにより、マークの有無を検出するのである。
【００２２】
同時に、信号入力判定手段１５において入射光１８の大きさを常時判定し、有為な入射光１８が検出されたときにのみマーク判定手段１４における判定動作を開始させることにより、真正のデータのみが検出値１９と比較値２０として使用されるのである。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は上記のごとく、照射光１７と同期させて入射光１８の信号変化を総合的に判断して蛍光３０の成分に対応した検出値１９を形成する一方、入射光１８それ自身の大きさをもとにして比較値２０を作成する様に構成したので、光センサの劣化やゴミの付着に起因した蛍光成分の減少、あるいは照射光１７が正反射して擬似的に蛍光成分と類似する波形変化が発生した場合に対しても、的確にマーク形成位置の検出が行なえる。
【００２４】
更に照射光１７と９０度位相をずらせて入射光を同期検波して蛍光成分を取り出すことにより、外乱光の影響を可及的に減少させ、微小な蛍光体の有無も判定出来る。
【００２５】
また、入射光１８の強度が一定レベルを超えたときにのみ、マーク１６の有無の判定動作を行なわせることにより、ノイズによる誤判定を可及的に防止することができる。
【００２６】
【実施例】
以下本発明を、図２から図６に例示する如く、キャッシュカード形状のカード上に形成されたバーコード状のマークを読み取るマーク検出装置に実施した一例に基づいて更に具体的に説明するがこれに限らず、各種の物品上に設けられた文字を含む各種形状のマーク情報を検出する装置においても、略同様に実施できることは勿論である。
【００２７】
カード２１は、図２に示す如く、基材２２として例えば白色のポリエステルフィルムを使用し、その基材２２の上面側に、予め反射率を調整した任意の意匠の下地層２３を印刷形成する一方、下面側に磁性塗料を塗布することにより、主情報を書き換え可能に記録する磁性層２４を形成している。更に、上面側の下地層２３上に蛍光物質によるマーク１６を印刷形成し、セキュリティ用の副情報を固定可能としている。
【００２８】
上記した下地層２３上に形成されるマーク１６は、例えば赤外線領域の照射光１７に対応して、該照射光１７の中心波長とは異なる波長の蛍光３０を発生する蛍光物質で構成される不可視状態のものであって、カード２１の長手方向と直交する細帯状のバーコード形状のマーク１６を形成し、そのマーク１６でカード発行店コードあるいは暗証番号などの所定のセキュリティ用の副情報をカード２１上に記録する様に構成している。
【００２９】
マーク１６として形成されるバーコードは、図３（ａ）に示す従来のバーコードにおける地模様部２５と、斜線をひいて示す複数本のバー２６により構成されるデータ部２７とを図３（ｂ）中の斜線で示す様に反転させたものであって、各バー２６間に設けた間隙２９およびデータ部２７の前後を挟む導入部２８に蛍光体層を設けることにより、データ部２７を走査して検知する前に必ず、データ部２７を構成する各バー２６およびその間隙２９より十分に長い導入部２８を検出させる様にしている。
【００３０】
かかる構成をとることにより、データ部２７の全域におけるコントラストの均一化を図り、走査開始位置における最初のバー２６ａの太さを誤って検出するのを防止可能とするとともに、検知レベルの自動調整をより安定して行なえる様に構成している。
【００３１】
またマーク１６を構成する蛍光物質としては、例えばネオジウム（Ｎｄ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ユーロビウム（Ｅｕ）、ツリウム（Ｔｍ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）等の希土類元素単体、もしくはそれらの混合物を発光中心とし、それらの発光中心が燐酸塩、モリブデン酸塩、タングステン酸塩等の酸化物が母体に含まれる蛍光体粉末により形成することが好ましい。しかし、任意波長の光を照射することにより、残光性を有する蛍光３０を発生するものであれば、その材料を適宜変更して実施できることは勿論である。
【００３２】
本実施例では、Ｌi（ＮｄO.9ＹｂO.1）Ｐ4Ｏ12の様な蛍光体を含む蛍光塗料をスクリーン印刷して形成することにより、例えば波長が８００ｎｍ付近の近赤外領域の励起光を照射した時、１０００ｎｍ付近の波長でピーク値を持つ赤外領域の蛍光３０を発生するとともに、光照射を停止しても、９０〜１０％の減衰時間が４００〜６００μｓ程度の残光を発生する様に構成している。
【００３３】
本発明にかかるマーク検出装置は、図４にその全体の構成を示す如く、各種の制御信号を発生する信号発生部３１と、上記の様にして形成されたカード２１の走行部３２と、そのカード走行部３２によって移行されるカード２１に対する光照射部３３と、光１７が照射された位置から光１８を取り込んで電気信号に変換する光電変換部３４と、変換された電気信号中からマーク１６の形成位置に対応したマーク信号Ｓ１を出力するマーク検出部３５と、検出したマーク信号Ｓ１からカード２１上のデータ内容を判定するデータ処理部３６とを備えている。
【００３４】
信号発生部３１は、少なくとも光照射部３３で使用する駆動信号Ｓ２と、マーク検出部３５で使用する３種類のタイミング信号Ｓ３・Ｓ４・Ｓ５を作成するものであって、クロック信号Ｓ６の発生回路３７と、発生されたクロック信号Ｓ６から各種の制御信号Ｓ２〜Ｓ５を作成する制御信号発生回路３８とから構成される。
【００３５】
クロック信号発生回路３７は、図５（ａ）の如く、例えば１００μｓｅｃ程度の一定時間間隔をもってパルス状のクロック信号Ｓ６を連続して発生するものである。一方、制御信号発生回路３８では、５個のクロック信号Ｓ６が入力される毎にその信号レベルを切り換えることにより、図５（ｂ）に示すような、約５００μｓｅｃの時間間隔をもってそのレベルが変わる矩形波状の駆動信号Ｓ２が形成される。更にまた制御信号発生回路３８では、駆動信号Ｓ２の立ち上がり時から、例えば４、６および９番目のクロック信号Ｓ６が入力されるのと連動してパルス信号を出力させることにより、図５（ｃ）〜（ｅ）の様な、駆動信号Ｓ２と同期した３種類のタイミング信号Ｓ３〜Ｓ５が形成される様にしている。
【００３６】
カード走行部３２は、カード２１の挿入時期に対応してモータ駆動回路３９で回転駆動されるローラ４０によってカード２１の両側縁を支持しながら、例えば毎秒２００〜４００ｍｍ程度の一定速度で水平移行させることにより、カード２１の上面側に蛍光物質をもって形成されたバーコード状のマーク１６が、光照射部３３と光電変換部３４の下方位置を通過する様にしている。このモータ駆動回路３９の動作時期に関するデータはデータ処理部３６に対して送られ、マーク内容を判定するためのデータ処理の必要時期を知らせる。
【００３７】
光照射部３３は、上記した信号発生部３１から出力される駆動信号Ｓ２を電力増幅する発光源駆動回路４１と、その発光源駆動回路４１からの通電により光を発生する発光源４２とから構成される。
【００３８】
発光源４２は、図２に示す如く、発光中心波長が８００ｎｍ付近の近赤外線を発生する発光ダイオードの様な発光素子４３における光放出部分に、グラスファイバー製の光ガイド４４を取り付けたものである。この光ガイド４４の先端を、カード２１の表面に対して２ｍｍあるいはそれ以下の距離にまで接近させるとともに、光ガイド４４の全体を、マーク１６の移行方向と直交する面上で且つ水平方向から４５〜６０゜の傾斜角を設けて配置している。
【００３９】
このカード２１上における光照射位置から入射される光１８を電気信号に変換する光電変換部３４は、入射光１８を電流の変化に変換する検出器４５と、電流変化を電圧変化に変換したのち所定大きさに増幅する交流増幅回路４６とから構成される。
【００４０】
検出器４５は、赤外域に受光感度を有するフォトセルやフォトダイオードの様な受光素子４７における受光面上に、マーク１６から発生される蛍光３０の波長の光のみを選択的に通す光学フィルタ４８を介して、発光源４２側と略同様な光ガイド４９を固定したものが使用される。
【００４１】
ここで、検出器４５側の光ガイド４９の先端を発光源４２側の光ガイド４４の先端に隣接させるとともに、上記したマーク１６の移行方向と直交する面上で且つ例えば１０５〜１１５゜程度の傾斜角を設けることにより、マーク１６の表面に対する照射光１７の照射位置から発せられる光１８のみを取り込む。この取り込まれた光１８は、受光素子４７で入射光１８の強度に比例した電圧に変換するとともに、交流増幅回路４６で所定の電圧値に増幅したあと、マーク検出部３５に入力されて、マーク位置に対応した信号Ｓ１が取り出される。
【００４２】
本発明は、かかるマーク検出部３５の構成に特徴を有するものであって、図５（ｆ）で例示する入射光１８の波形形状の変化を測定するサンプルホールド回路５０と、第１乃至第３の比較回路５１・５２・５３と、第１および第２の表示回路５４・５５とから構成される。
【００４３】
サンプルホールド回路５０は、図６に例示する如く、ＯＰアンプを使用した電圧バッファ回路５６の入力側に、入力電圧値を保持するコンデンサ５７と、上記した信号発生部３１から送られるタイミング信号Ｓ３〜Ｓ５の入力でオンするアナログスイッチ５８を備えたものを１組のサンプリング回路６０とし、それを第１〜第３の３組分備えたものであって、光電変換部３４から送られる図５（ｆ）で例示する様な入射光１８の強度に対応した一連の電圧変化Ｓ７を、複数の時点で個別的且つ周期的にサンプリングするとともに、その各検出値を次のサンプリング時まで保持可能とするものである。
【００４４】
本実施例にあっては、図５（ｃ）に示すタイミング信号Ｓ３を第１サンプリング回路６０ａに印加し、光１７の照射を停止する直前の電圧値によって、図５（ｇ）の太線で示す入射光１８の最高値Ｖｍを検出する。また、図５（ｄ）で示すタイミング信号Ｓ４を第２サンプリング回路６０ｂに印加し、光照射を停止した直後の電圧値によって、図５（ｇ）の破線で示す残光の強度を電圧値Ｖｄとして検出する。更に、図５（ｅ）で示すタイミング信号Ｓ５を第３サンプリング回路６０ｃに印加し、光１７の照射を再開する直前の電圧値Ｖｌによって、図５（ｇ）の細線で示す入射光１８の最低値を個別に検出する。このようにして、入射光１８の波形の変化を電圧値の変化として求め、全体に占める残光強度の割合が判る様にしている。
【００４５】
上記した各検出値の値を判定する第１比較回路５１にはＯＰアンプが使用され、そのマイナス側入力端にサンプルホールド回路５０の第２サンプリング回路６０ｂから取り出された残光の電圧値Ｖｄをそのまま検出値として入力する。一方、第１および第３サンプリング回路６０ａ・６０ｃから取り出した電圧値の差を可変抵抗器６２で分圧し、その電圧値Ｖｃを図５（ｇ）において一点鎖線により示す比較値として入力することにより、検出値Ｖｄが比較値Ｖｃを超えると所定の信号Ｓ８が第３比較回路５３に対して出力される様に構成している。
【００４６】
ここで第２比較回路５２は、第１サンプリング回路６０ａから出力される最高値Ｖｍを所定の設定値と比較し、最高値Ｖｍが設定値を下回る期間は所定の信号Ｓ９を出力しているが、最高値Ｖｍが設定値を超えると信号Ｓ９の出力を停止するものであって、その出力端を順方向に繋いだダイオード６３を介して第１比較回路５１の出力側と並列接続し、第３比較回路５３に対して信号入力する様にしている。
【００４７】
第３比較回路５３は、第１比較回路５１および第２比較回路５２からの出力をＯＰアンプのマイナス側入力端に印加して設定値と比較し、出力側に備えたＦＥＴによるスイッチング素子６４をオンオフ規制するものである。第１および第２比較回路５１・５２からの出力電圧がともに設定値を下回る期間は、マーク１６の検出に対応する「１」信号をデータ処理部３６に出力しているが、少なくともどちらか一方の比較回路５１・５２から「Ｈ」レベルの信号出力があると、データ処理部３６に送られる信号Ｓ１がマーク１６の不検出を示す「０」になる様にしたものである。
【００４８】
したがって、入射光１８の強度が低いために第１比較回路５１からの出力信号Ｓ８が不定となる期間においては、第２比較回路５２から「Ｈ」レベルの信号Ｓ９が第３比較回路５３のマイナス側入力端に印加される結果、第３比較回路５３の出力を強制的に「０」状態にしてマーク１６が検出されていないことをデータ処理部３６に知らせる。
【００４９】
逆に、入射光１８の強度が一定値以上あってマーク検出が正常に行われる状態にあっては、第２比較回路５２からの出力が「Ｌ」レベルに下がることにより、第１比較回路５１からの出力レベルの変化、すなわち、蛍光成分の検知に対応して第３比較回路５３は作動し、図５（ｈ）に示す様にマーク検出の有無が判定されるのである。
【００５０】
上記した第３比較回路５３による判定可能時期については、第２比較回路５２の出力側に備えた第１表示回路５４のＬＥＤ６５を発光させて表示する。更に、マーク１６の検出時期については、第３比較回路５３の出力側に備えた第２表示回路５５のＬＥＤ６６を発光させて知らせる様にしている。
【００５１】
なお、サンプルホールド回路５０の入力側に備えたコンデンサ５７と抵抗５９および、第３比較回路５３の入力側に備えたコンデンサ６８と抵抗６９は、ともに積分回路が構成されており、パルス性のノイズの入力によって入力レベルが瞬間的に上昇して誤動作するのが防止されている。
【００５２】
またタイミング信号Ｓ３〜Ｓ５の送出タイミングも、マーク１６から発生される蛍光３０の発光特性に対応させて、照射光１７の点滅タイミングのより直近に設定することにより、蛍光成分と反射光成分との分離がより正確に行なうことができる。その場合、残光を検出することなく、光の照射開始直後と照射停止直前における電圧値から、蛍光３０の値を検出することが可能となる。
【００５３】
更に、各検出値の比較動作も、上記の様にＯＰアンプを用いたアナログ式のものに代えて、マイクロプロセッサを使用したデジタル式のものであってもよい。その場合、入力波形の特徴部分における電圧値を選択的にサンプリングするのに代えあるいは加えて、波形の全体形状を検出して、その変化をデジタル処理して求めることもできる。
【００５４】
【第２実施例】
次に、図７〜図９に基づいて、本発明の他の実施例を説明するが、マーク検出部３５’および信号発生部３１’以外の構成は上記した第１実施例と略同様なのでその説明は省略する。
【００５５】
ここで、信号発生部３１’におけるクロック信号発生回路３７’は、図９（ａ）に示す如く、例えば２５０μｓ程度の一定時間間隔をもってパルス状のクロック信号Ｓ６を連続して発生するものである。一方、制御信号発生回路３８’は、図８に示す如く２つのＤ型フリップフロップ７１・７２を備えたものであって、両者のクロック信号入力端７３・７４を互いにクロック信号発生回路３７’の出力端と並列に接続する。更に第１フリップフロップ７１におけるデータ入力端７５と第２フリップフロップ７２の反転出力端７６との間、第１フリップフロップ７１の非反転出力端７７と第２フリップフロップ７２のデータ入力端７８とを互いに直結している。
【００５６】
かかる構成により、第１フリップフロップ７１の非反転出力端７７からは、クロック信号Ｓ６が２つ入力される毎に、図９（ｂ）の様に約５００μｓの時間間隔でその出力レベルが反転する矩形波状の駆動信号Ｓ２が出力される。更に第２フリップフロップ７２における非反転出力端７９からは、図９（ｃ）の様に駆動信号Ｓ２と周波数が等しく且つ位相が９０度遅れた第１制御信号Ｓ１０が、反転出力端７６からは、図９（ｄ）の様に駆動信号Ｓ２と周波数が等しく且つ位相が９０度進んだ第２制御信号Ｓ１１が各々出力される。
【００５７】
発光源駆動回路４１は駆動信号Ｓ２の入力と連動してオンされるトランジスタスイッチ８０であって、エミッタ・ベース間にツェナーダイオード８１を接続してベース電圧を制限する一方、コレクタと直列に発光素子４３を繋いでいる。
【００５８】
マーク検出部３５’は、図７および図８に示す如く、第１および第２制御信号Ｓ１０・Ｓ１１を利用して、検出信号Ｓ７を図９（ｆ）で例示する所定の信号Ｓ１２に整形する同期整流回路８２と、信号Ｓ１２から交流成分を取り除き、蛍光３０の検知に対応して増減する信号Ｓ１３を出力する低域通過型濾波回路８３と、有為な信号Ｓ１３の入力が判断されるとマーク信号Ｓ１を出力する比較回路８４とから構成される。
【００５９】
上記した同期整流回路８２は、ＯＰアンプ８５を使用した差動増幅回路８６における２つの入力端８７・８８を並列に接続して検知信号Ｓ７を入力するとともに、各入力端８７・８８と直列にアナログスイッチ８９・９０を介装し、更に各アナログスイッチ８９・９０を個別に制御信号Ｓ１０・Ｓ１１を使用してオンオフ制御するものである。
【００６０】
すなわち、ＯＰアンプ８５のプラス側入力端８７に備えたアナログスイッチ８９を第１制御信号Ｓ１０における「Ｈ」レベルの期間に対応してオンさせる一方、マイナス側入力端８８に備えたアナログスイッチ９０を第２制御信号Ｓ１１における「Ｈ」レベルの期間に対応してオンさせる。
【００６１】
ここで、第１制御信号Ｓ１０における「Ｈ」レベルの期間は発光素子４３による光１７の照射期間と９０度位相が遅れた期間であるのに対し、第２制御信号Ｓ１１における「Ｈ」レベルの期間は９０度位相が進んだ期間である。したがって、同期整流回路８２に入力された検知信号Ｓ７のうち、光照射された後半部分と光照射が停止された前半期間とがアナログスイッチ８９を介してプラス側入力端８７に、光照射が停止された後半期間と光照射された前半期間とがマイナス側入力端８８に各々分離されて入力される。その結果、同期整流回路８２の出力側からは、図９（ｆ）で示す如く、検知信号Ｓ７のプラス側入力端８７に対する入力期間は非反転増幅されてプラス電圧の変化として、マイナス側入力端８８に対する入力期間は反転増幅されてマイナス電圧の変化として信号Ｓ１２が取り出される。
【００６２】
ところで、検知信号Ｓ７の変化は、マーク１６上に光１７が照射されていない期間においては、マーク１６およびそのマーク１６の表示媒体９からの反射光６７のみで構成される結果、図９（ｅ）の一点鎖線で示す様に矩形波状になる。したがって、同期整流回路８２からの出力信号も、図９（ｆ）中で斜線を引いて示す様に、反射光成分の前半部分が反転、後半部分が非反転され、プラス側とマイナス側の値が相等しい信号として取り出される。
【００６３】
一方、照射光１７がマーク１６上を走査すると、蛍光３０の残光性に起因して、図９（ｅ）における実線で示すように、光照射時から指数関数的に蛍光成分が増加し、光照射を停止時から指数関数的に蛍光成分が減少する変化を示す。したがって、同期整流回路８２からの出力信号Ｓ１２も、蛍光成分が大きい期間が選択的に非反転増幅され、小さい期間が反転増幅される結果、プラス側の方がマイナス側より十分に大きい信号として取り出される。
【００６４】
そこで本実施例にあっては、同期整流回路８２からの出力信号Ｓ１２を更に低域通過型濾波回路８３を通して交流成分を除去することにより、直流成分のみを取り出す。すなわち、図９（ｅ）および（ｆ）の一点鎖線で示すマーク１６上を走査していない状態にあっては、プラス側とマイナス側とが等量であるために両者がキャンセルされ、濾波回路８３からの出力はない。
【００６５】
しかし、図９（ｅ）の実線で示すマーク１６上を走査している状態にあっては、外部光７０および反射光６７の成分はキャンセルされるが、蛍光３０の成分はプラス側の方が圧倒的に大きい。従って、濾波回路８３からはプラスの直流電圧として信号Ｓ１３が取り出される。
【００６６】
この信号Ｓ１３は更に、ＯＰアンプ９１を使用した比較回路８４に入力され、定電圧ダイオード９２で安定化した電圧を可変抵抗器９３で分圧した比較電圧Ｖｃ′とその大きさが比較され、比較電圧Ｖｃ′を上回る有為な信号Ｓ１３が入力されるとその出力電圧を「Ｈ」レベル状態にし、マーク位置の検出を特定するマーク信号Ｓ１を出力するのである。
【００６７】
【第３実施例】
更に図１０に示すマーク検出部３５”は、上記した第２実施例におけるマーク検出部３５’の構成を基本とし、第１実施例におけるマーク検出部３５における第２、第３比較回路５２・５３および第１、第２表示回路５４・５５の周辺回路を付加したものである。したがって、以下においては上記実施例とは異なる部分のみを説明する。
【００６８】
すなわち、蛍光成分を取り出す同期整流回路８２’は、ＯＰアンプ８５におけるプラス側入力端８７にのみアナログスイッチ８９を備えている。更に、第２実施例では半固定値であった比較回路８４における比較値を、入力信号の大小に対応して変化させる様にしている。ここでその回路構成は、上記した蛍光成分を求める同期整流回路８２’と略同様な構成であるが、アナログスイッチ８９ａをオンオフさせる信号として、照射光１７の照射時期に対応する駆動信号Ｓ２を使用している。
【００６９】
かかる構成により、同期整流回路８２ａから出力される信号Ｓ１４は、図９（ｇ）に示す如く、蛍光成分における残光部分のみが反転され、したがって低域通過型濾波回路８３ａを通したあとは、蛍光部分がキャンセルされ、反射光６７に対応した大きさでそのレベルが変化する信号Ｓ１５が出力されるので、それを可変抵抗器９３で分圧することにより、比較値Ｖｃ″が作成されるのである。
【００７０】
なお上記実施例における駆動信号Ｓ２の周期は約１ｍｓｅｃで、マーク１６を構成する蛍光物質における残光時間の約２倍に設定しているが、周期および残光時間共にその値を適宜変更して実施できる。
【００７１】
更にまた、マーク検出装置側を固定してマーク１６を移行させるのに代えて、例えば光照射部３３と光電変換部３４を一体的な携帯型のプローブ形状とし、マーク１６側を固定して検出装置側を手動あるいは自動的に移行させる様にしてもよい。また、照射光１７を走査させ、その走査位置から放出される光１８を検出器４５で検出する様にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本的な構成を示す概略図である。
【図２】マークに対する光の照射および検知状態を示す説明図である。
【図３】カード上に形成されるバーコード形状のマークの一例を示す説明図である。
【図４】本発明の第１実施例であって、マーク検出装置の全体的な構成を示すブロック図である。
【図５】第１実施例におけるマークの検知状態を示す波形図である。
【図６】第１実施例におけるマーク検出部の詳細を示す電気回路図である。
【図７】本発明の第２実施例であって、マーク検出装置の全体的な構成を示すブロック図である。
【図８】第２実施例におけるマーク検出部の詳細を示す電気回路図である。
【図９】第２実施例における各信号の関係を示す波形図である。
【図１０】第２実施例に類似した第３実施例であって、マーク検出部の詳細を示す電気回路図である。
【符号の説明】
８    入射強度検知手段
９    表示媒体
１０  光照射手段
１１  光学的濾波手段
１２  光電変換手段
１３  波形検出手段
１４  マーク判定手段
１５  信号入力判定手段
１６  マーク
１７  照射光
１８  入射光
１９  検出値
２０  比較値
２１  カード
３０  蛍光
３１  信号発生部
３２  カード走行部
３３  光照射部
３４  光電変換部
３５  マーク検出部
３６  データ処理部
３７  クロック信号発生回路
３８  制御信号発生回路
３９  モータ駆動回路
４１  発光源駆動回路
４２  発光源
４３  発光素子
４５  検出器
４６  交流増幅回路
４７  受光素子
４８  光学フィルタ
５０  サンプルホールド回路
５１  第１比較回路
５２  第２比較回路
５３  第３比較回路
５４  第１表示回路
５５  第２表示回路
５６  電圧バッファ回路
６０  サンプリング回路
６７  反射光
７０  外部光
７１  第１フリップフロップ
７２  第２フリップフロップ
８２  同期整流回路
８３  濾波回路
８４  比較回路
８９  アナログスイッチ
９０  アナログスイッチ
【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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【図１０】
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