(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二値化コード信号を含んだ入力信号を該入力信号の積分出力により二値化する二値化手段を有する二値化回路において、
前記入力信号を平滑して直流成分を取り出す直流成分検出手段と、
前記入力信号に応じて充放電を行い、その充放電電圧に応じた信号を出力する充放電手段と、
前記充放電手段の出力と前記入力信号との大小を比較し、その大小関係に応じた二値化信号を出力する第１の比較器と、
前記充放電手段の出力を前記直流成分検出手段で取り出された直流成分レベルを中心に反転させる反転回路と、
前記反転回路の出力と前記入力信号との大小を比較し、その大小関係に応じた二値化信号を出力する第２の比較器と、
前記二値化手段により二値化された前記二値化信号及び前記第１の比較器の出力二値化信号並びに前記第２の比較器の出力二値化信号のオア論理を出力するゲート回路と、
前記放電回路の出力レベルを、前記直流成分検出手段で取り出された直流成分レベルに応じて制限する制限手段とを有することを特徴とする二値化回路。
【請求項２】
前記制限手段は、予め設定された所定のレベルで前記放電回路の出力レベルを制限する第１のリミッタと、
前記前記直流成分検出手段で取り出された直流成分レベルに応じて前記放電回路の出力レベルを制限する第２のリミッタとを有することを特徴とする請求項１記載の二値化回路。
【請求項３】
前記検知信号を直流増幅する直流増幅器と、
前記直流増幅器の出力信号を積分した積分出力を生成する一の積分回路と、
前記一の積分回路の出力をクランプするクランプ回路とを有し、
前記第２のリミッタは、前記クランプ回路の出力を前記直流成分検出手段で取り出された直流成分レベルに応じて可変することを特徴とする請求項２記載の二値化回路。
【請求項４】
前記充放電手段は、前記入力信号のピーク値を保持するピークホールド回路と、
前記ピークホールド回路の出力により充電され、前記直流成分検出手段で取り出された直流成分に応じて放電を行う放電回路と、
前記放電回路の出力を分圧し、前記充放電電圧に応じた信号を生成する分圧回路を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載の二値化回路。
【請求項５】
検知信号を交流増幅する交流増幅器と、
前記交流増幅器の出力信号を微分し、前記入力信号として出力する微分回路とを有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項記載の二値化回路。
【請求項６】
バーコードを検知して前記検知信号を生成するバーコード検知手段と、
前記ゲート回路の出力信号に基づいて前記バーコードを復調する復調手段とを有することを特徴とする請求項５記載の二値化回路を用いたバーコードリーダ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は二値化回路及びそれを用いたバーコードリーダに関し、特に、バーコード等を再生した際に得られるコード化された信号を含む再生アナログ信号からコードを復調するのに必要な二値化された信号を生成する二値化回路及びそれを用いたバーコードリーダに関する。
【０００２】
バーコードには、誤った読み取りを防ぐ為に、バーコードの前後にマージン部が規格されている。このマージン部は主に白色で所定の長さ（７モジュール）を持っている。
【０００３】
バーコードリーダは媒体からの反射光を検知器で検出し増幅後、二値化しバーコード認識ロジックにより、復調する。このとき、マージン部も含めて正確に二値化されないとバーコードを読み取れなくなる。
【０００４】
レーザ式のバーコードリーダにおいては、深い読み取り深度を持つ為、反射光のダイナミックレンジは、大きくなる。このとき、マージン部は、白で印刷されており本来は、反射光の光量変化は少ないが、レーザー・ビームが細く、反射光量も大きい所で走査されると、紙面の微小な凹凸により、マージン部でかなり大きなノイズを発生する。
【０００５】
このノイズにより、マージン部の二値化を誤らない様に、従来より、所定のレベルを設け、それより小さい信号は二値化を行なわないよう（白レベル）にしていた。
【０００６】
また、バーコードリーダではバーコード信号を全てＡＣ結合による比較的狭い周波数帯域のアンプ回路及び信号処理回路で処理する為、前述のマージン部の二値化を誤らない様に設けられる固定のレベルがバーコード信号に追従するように全て信号振幅のＡＣ成分により処理していた。
【０００７】
このとき、反射光の無い時に電気的ノイズによってＡＭＰ出力及び微分信号は変動するので、それを二値化しない様にする事と、前述の紙面の微小な凹凸を二値化しない為下限リミッタを設ける必要があった。
【０００８】
【従来の技術】
図１５にバーコードリーダの一例の構成図を示す。バーコードリーダはバーコード１１に光を走査しつつ照射する光走査部１２、光走査部１２から照射され、バーコードで反射した光を集光する集光部１３、集光部１３で集光された光を電気信号に変換する検知器１４、検知器１４で変換された電気信号を増幅し、増幅された信号を二値化し、バーコードの白と黒との境界部分にパルスを発生させる二値化回路、二値化回路１５で二値化された信号のパルスの間隔をカウントし、数値化して、バーコードの白、黒のバー幅に応じたカウント値を生成するバー幅カウンタ１６、バー幅カウンタ１６で得られたカウント値よりデータを復調する復調部１７、バー幅カウンタ１６で得られたカウント値よりバーコード１１構成をチェックするバーコード構成チェック部１８、バーコード構成チェック部１８のチェック結果に基づいて復調部で復調されたデータの有効を判定する有効判定制御部１９より構成される。
【０００９】
光走査部１２はレーザ光源等から出射された光をミラー等を揺動させることにより走査させつつ、読取窓より出射させる。バーコード１１を読み取る場合、バーコード１１は読取窓に対向して配置され、光走査部から出射された走査光がバーコード１１上を走査する。
【００１０】
バーコード１１上を走査した光はバーコード１１で反射され、バーコード１１の反射光として読取窓に入射する。読取窓に入射した反射光の一部は集光部１３に供給される。集光部１３はレンズ等よりなり、反射光を集光して、検知器１４に導入する。
【００１１】
検知器１４はフォトダイオード等よりなり、集光部１３から供給される光に応じて抵抗値が変化し、抵抗値の変化に応じて電流を変化させることにより集光部１３から供給された光を電気信号に変換する。検知器１４により変換された電気信号はレベルが小さいため、増幅器に増幅される。
【００１２】
二値化回路は検知器１４から供給された信号をハイ‘１’又はローレベル‘０’の二値に二値化する信号処理を行なう。
【００１３】
図１６にに従来の二値化回路１５のブロック構成図を示す。従来の二値化回路１５は検知器１４で変換された信号を交流増幅する交流増幅器２０、交流増幅器２０で増幅された信号を微分する微分回路２１、微分回路２１で得られた微分信号を積分し、わずかに遅延した積分信号を得る積分回路２２、微分回路２１の出力微分信号と積分回路２２、微分回路２１の出力微分信号と積分回路２２の微分波形をわずかに遅延した積分信号とを比較し、積分回路２２の出力が微分回路２１の出力より大きいときにハイレベルとするパルスを発生する比較回路２３、比較回路２３のパルスよりノイズ等による不定となる期間のパルスを除去する不定除去回路２４とより構成される。
【００１４】
不定除去回路２４は微分回路２１の出力微分信号の直流成分を検出する直流成分検出回路２５、微分回路２１の出力微分信号のピーク値をホールドするピークホールド回路２６、ピークホールド回路２６にホールドされたピーク値を直流成分検出回路２５で検出された直流成分に放電する放電回路２７、放電回路２７の出力放電信号の異常な低下を防止するために下限値を設定する下限リミッタ２８、放電回路２８の出力放電信号を分圧し、直流成分検出回路２５で検出された直流成分に加算する分圧回路２９と、微分回路２１の出力微分信号と分圧回路２９の出力分圧信号とを比較し、微分信号が分圧信号より小さいときにローレベルとなるホワイトゲートパルス信号を出力する比較回路３０、分圧回路２９の出力分圧信号を反転する反転回路３１、微分回路２１の出力微分信号と反転回路３１の反転分圧信号とを比較し、微分信号が反転分圧信号より大きいときにローレベルとなるブラックゲートパルス信号を出力する比較回路３２、比較回路３０から出力ホワイトゲートパルス信号、出力ブラックゲートパルス信号及び比較回路３２から二値化パルス信号が供給され、ホワイトゲートパルス信号及びブラックゲートパルス信号がハイベルのときに二値化パルス信号を出力し、ローレベルのときに二値化パルス信号の出力を停止するゲート回路３３より構成される。
【００１５】
図１７，図１８に二値化回路１５の要部の回路構成図を示す。交流増幅器２０は抵抗Ｒ１  〜Ｒ６  、コンデンサＣ１  〜Ｃ４  、トランジスタＴＲ１  〜ＴＲ４  、インダクタンスＬ１  、レギュレータＲｅｇ１  より構成される。抵抗Ｒ１  は信号入力用抵抗で、検知器であるフォトダイオードＰＤのアノードと負電源（−１２Ｖ）との間に接続される。フォトダイオードＰＤと抵抗Ｒ１  との接続点は交流結合用コンデンサＣ１  を介してトランジスタＴＲ１  ，ＴＲ２  のゲートに接続される。トランジスタＴＲ１  ，ＴＲ２  のゲートには抵抗Ｒ２  を介してバイアス電圧ＶＧ１が印加される。
【００１６】
トランジスタＴＲ１  ，ＴＲ２  のソースはソース抵抗Ｒ３  ，Ｒ４  、バイパスコンデンサＣ２  ，Ｃ３  を介して接地され、ドレインは共にトランジスタＴＲ３  のソースに接続される。トランジスタＴＲ３  のゲートにはバイアス電圧ＶＧ２が印加される。トランジスタＴＲ１  ，ＴＲ２  を並列に接続することによりローノイズ形のアンプを実現し、トランジスタＴＲ１  ，ＴＲ２  とトランジスタＴＲ３  とをいわゆるカスケード接続とすることにより周波数特性の向上及びゲート漏れ電流の低減が計られている。
【００１７】
トランジスタＴＲ３  のドレインには抵抗Ｒ５  、インダクタンスＬ１  、コンデンサＣ４  よりなる共振回路を介してレギュレータＲｅｇ１  が接続される。レギュレータＲｅｇ１  には電源電圧（＋２４Ｖ）が印加されており、レギュレータＲｅｇ１  は電源電圧（＋２４Ｖ）より定電圧Ｖ１  を生成し、共振回路に印加する。
【００１８】
共振回路を構成する抵抗Ｒ５  、インダクタンスＬ１  、コンデンサＣ４  により周波数特性が決定され、不要な成分が除去されるべく設定される。
【００１９】
トランジスタＴＲ３  と共振回路との接続点は出力端子として出力トランジスタＴＲ４  のベースに接続される。出力トランジスタＴＲ４  のコレクタには電源電圧（＋２４Ｖ）が印加され、エミッタは出力用抵抗Ｒ６  を介して接地（０Ｖ）される。
【００２０】
バーコードの反射光はフォトダイオードＰＤに入射され、フォトトランジスタＰＤの抵抗を変化させる。フォトダイオードＰＤの抵抗は入射光が大きいとき小さくなり、入射光が小さいとき大きくなる。フォトダイオードの抵抗変化により検出用抵抗Ｒ１  に供給される電流が変化し、フォトダイオードＰＤと抵抗Ｒ１  との接続点の電圧が変化する。フォトダイオードＰＤと抵抗Ｒ１  との接続点の電圧はフォトダイオードＰＤへの入射光が大きいときフォトダイオードＰＤの抵抗値が小さくなるため、大きくなり、フォトダイオードＰＤへの入射光が小さいとき、フォトダイオードＰＤの抵抗値が大きくなるため小さくなる。
【００２１】
フォトダイオードＰＤと抵抗Ｒ１  との接続点の電圧変化に応じてトランジスタＴＲ１  ，ＴＲ２  のゲート電圧が変化し、トランジスタＴＲ１  ，ＴＲ２  のドレイン
電流が変動し、これに伴ないトランジスタＴＲ３  のドレイン電流が変動する。
トランジスタＴＲ３  のドレイン電流の変化によりトランジスタＴＲ４  のベース電圧が変化し、トランジスタＴＲ４  に流れる電流が変化し、抵抗Ｒ６  に流れる電流が変化して、出力端子より光量に応じた信号が増幅され出力される。
【００２２】
交流増幅器２０の出力は微分回路２１に供給される。微分回路２１は図１８に示すようにコンデンサＣ５  及び抵抗Ｒ７  より構成され、交流増幅器２０の出力信号を微分した微分信号を生成する。
【００２３】
微分回路２１の出力微分信号は積分回路２２及び比較回路２３に供給されると共にトランジスタＴＲ５  及び抵抗Ｒ８  よりなる入力回路を介して直流成分検出回
路２５及びピークホールド回路２６に供給される。
直流成分検出回路２５はオペアンプＯＰ１  、抵抗Ｒ９  、コンデンサＣ６  より構成され、微分回路２１からの出力微分信号を抵抗Ｒ９  、コンデンサＣ６  よりなる平滑回路により平滑化してバッファを構成するオペアンプＯＰ１  を介して直流成分を取り出す。
【００２４】
ピークホールド回路２６は逆流防止用ダイオードＤ１  及びピーク値保持用コンデンサＣ７  よりなり、微分回路２１からの出力微分信号はダイオードＤ１  を介してコンデンサＣ７  に充電され、ピーク値が保持される。
【００２５】
ピークホールド回路２６は放電回路２７を構成する抵抗Ｒ１０を介して直流成分検出回路２５の出力に接続されており、ピークホールド回路の出力はピーク値が供給された後、次のピーク値が供給されるまで直流成分検出回路２５により検出された直流成分レベルまで徐々に低下する。放電回路２７の出力放電信号は分圧回路２８に供給される。分圧回路２９はオペアンプＯＰ２  ，ＯＰ３  、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２よりなる。オペアンプＯＰ２  はバッファを構成しており、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２、オペアンプＯＰ３  は１／２倍の反転増幅回路を構成しており、例えば、信号レベルを微分信号の約５０％とすべく増幅を行なう。これは、ノイズ成分が信号の約５０％以下であることを仮定して設定されている。このとき、オペアンプＯＰ３  の非反転入力端子には直流成分検出回路２５から微分信号の直流成分が供給されており、放電信号は反転増幅され、微分信号の直流レベルによりクランプされる。
【００２６】
分圧回路２９の出力分圧信号は比較器３０を構成するオペアンプＯＰ５  の非反転入力端子に供給されると共に反転回路３１に供給される。反転回路３１は抵抗Ｒ１３，Ｒ１４及びオペアンプＯＰ４  より構成され、抵抗Ｒ１３＝Ｒ１４とし、増幅度一倍の反転増幅回路を構成している。このとき、オペアンプＯＰ４  の非反転入力端子には直流成分検出回路２５から微分信号の直流成分が供給されており、直流成分のレベルにクランプされる。このため、反転回路３１の出力反転信号は分圧回路２９の出力分圧信号と微分信号の直流成分レベルを中心に対称な信号となる。この反転回路３１の出力反転信号は比較器３２を構成するオペアンプＯＰ６  の反転入力端子に供給される。
【００２７】
下限リミッタ２８は抵抗Ｒ１５〜Ｒ１９、ツェナーダイオードＤＺ１、ダイオードＤ２  、オペアンプＯＰ７  より構成される。抵抗Ｒ１５及びツェナーダイオードＤＺ１は定電圧回路を構成し、オペアンプＯＰ７  の非反転入力端子に抵抗Ｒ１６を介して定電圧を供給し、オペアンプＯＰ７  、抵抗Ｒ１６〜Ｒ１９は非反転増幅回路を構成している。
【００２８】
抵抗Ｒ１５及びツェナーダイオードＤＺ１は抵抗Ｒ１５の一端とツェナータイオードＤＺ１のカソードを接続してなり、抵抗Ｒ１５の他端に電源電圧（＋１２Ｖ）が印加され、ツェナーダイオードＤＺ１のアノードは接地される。ツェナーダイオードＤＺ１の逆方向電流特性によりツェナーダイオードＤＺ１と抵抗Ｒ１５との間に定電圧（２．０Ｖ）が発生する。
【００２９】
オペアンプＯＰ７  の非反転入力端子にはツェナーダイオードＤＺ１と抵抗Ｒ１５との接続点が抵抗Ｒ１６を介して接続されると共に直流成分検出回路の出力が抵抗Ｒ１７を介して接続されており、直流成分検出回路２５の直流成分に所定の電圧を加算したレベルの信号が供給される。
【００３０】
直流成分検出回路２５の直流成分に所定の電圧を加算した信号は抵抗Ｒ１８，Ｒ１９、オペアンプＯＰ７  により抵抗Ｒ１８，Ｒ１９の比に応じた増幅度で非反転増幅され、ダイオードＤＺ１を介して放電信号が発生するコンデンサＣ７  とオペアンプＯＰ２  の非反転入力端子との接続点に供給される。
【００３１】
ダイオードＤＺ１はオペアンプＯＰ７  の出力側アノード、コンデンサＣ７  とオペアンプＯＰ２  の非反転入力端子との接続点側がカソードとなるように接続されている。このため、下限リミッタ２８は放電信号が下限リミッタで発生する電圧より低下した際にはダイオードＤ２  がオンとなり、所定の電圧を印加し、放電信号の低下を制限している。
【００３２】
比較器３０の反転入力端子及び比較器３２の非反転入力端子には微分回路２１の出力微分信号が供給される。
【００３３】
このため、比較器３０はオペアンプＯＰ５  をコンパレータとして動作させ、微分回路の出力微分信号が分圧回路２９の分圧信号より大きければローレベル、小さければハイレベルとなるパルス信号を出力し、比較器３２はオペアンプＯＰ６  をコンパレータとして動作させ、微分回路２１の出力微分信号が分圧回路２９の分圧信号より大きければハイレベル、小さければローレベルとなるパルス信号を出力する。
【００３４】
図１９乃至図２２に従来の一例の動作説明図を示す。
【００３５】
まず、図１９（Ａ）に示すようなバーコード１１に対して走査光が照射されると、バーコードの白い部分では光の反射が大きく、黒い部分では光の反射が小さいため、図１９（Ｂ）に示すようにフォトダイオードＰＤに入射する光はバーコードの白い部分で大きく黒い部分で小さくなる。
【００３６】
このため、フォトタイオードＰＤの抵抗はバーコードの白い部分で小さく、黒い部分で大きくなり、フォトダイオードＰＤと抵抗Ｒ１  との接続点の信号はバーコードの白い部分で大きく、黒い部分で小さくなり、図１９（Ｂ）に示すような反射光に対応してレベルが変化する信号となる。このとき、図１９（Ｂ）に示すように、ラベル紙面の白色領域Ｓ１  ，Ｓ２  で、その凹凸汚れ等により反射光が変化し、ノイズＮ１  ，Ｎ２  が発生する。
【００３７】
フォトダイオードＰＤと抵抗Ｒ１  との接続点の信号をＡＧアンプ２０によりＡＣ増幅すると、図１９（Ｃ）に示すような波形の信号とされる。
【００３８】
ゲート回路３３はＯＲ回路よりなり、比較器２３，３０，３２より供給されたパルス信号のＯＲ論理を取り、出力し、比較器２３からのパルス信号よりノイズ成分の部分を除去した信号を出力する。
【００３９】
ＡＣアンプ２０の信号は微分回路２１により微分され、図１９（Ｄ）に▲１▼で示すような信号とされる。
【００４０】
微分回路２１により微分された信号▲１▼は積分回路２２に供給されると共に不定除去回路２４に供給される。
【００４１】
積分回路２２では図１９（Ｅ）に示すように微分回路２１の出力信号をわずかに遅延した信号▲２▼を生成する。
【００４２】
微分回路２１の出力微分信号▲１▼と積分回路２２の出力積分信号▲２▼とは比較回路２３で比較され、図１９（Ｆ）に示すように微分信号▲１▼が積分信号▲２▼より大きいときにローレベルとなり、微分信号▲１▼が積分信号▲２▼より小さいときにハイレベルとなるパルス信号を生成する。図１９（Ｇ）に図１９（Ｄ）の微分信号▲１▼を積分比較して得たパルス信号を示す。
【００４３】
このままでは図１９（Ｇ）に示すようにノイズまでも二値化されてしまう。このため、不定除去回路２４によりノイズを除去する。
【００４４】
不定除去回路２４では微分信号▲１▼をピークホールドしつつ、放電することによりピーク値のＶ２程度のレベルとなる図１９（Ｄ）に示すスライスレベル▲３▼を反転したスライスレベル▲３▼’を生成する。不定除去回路２４は積分信号▲１▼を上記スライスレベル▲３▼，▲３▼’と大小比較し、スライスレベル▲３▼より大きく、あるいはスライスレベル▲３▼’より小さいレベルでハイレベルとなり、スライスレベル▲３▼より小さいか又は、スライスレベル▲３▼より大きいレベルの部分をローレベルとするパルス信号を生成し、図１９（Ｈ），（Ｉ）に示すようなパルス信号を生成する。図１９（Ｈ）は積分信号▲１▼のスライスレベル▲３▼との比較結果得たパルス信号、図１９（Ｉ）はスライスレベル▲３▼との比較結果として得たパルス信号を示す。図１９（Ｈ），（Ｉ）に示す信号はノイズ成分が微分信号のピーク値の５０％以下であると仮定すると、ノイズレベルはスライスレベル▲３▼，▲３▼’内に治まるため、ローレベルとされる。ゲート回路３３はＡＮＤ回路を構成しており、図１９（Ｇ）に示す信号と図１９（Ｈ），（Ｉ）に示す信号とのＡＮＤ論理を取り、出力し、図１９（Ｊ）に示すパルス信号を得る。図１９（Ｊ）はゲート回路３３の出力となる。、図１９（Ｊ）では、図１９（Ｈ），（Ｉ）においてノイズ部分がローレベルになることから、図１９（Ｇ）に示す信号からノイズが除去された二値化信号が得られる。
【００４５】
ここで、再び図１５に戻って説明を続ける。二値化回路１５で２値化された信号はバーコード１１の白い領域と黒い領域との境界部分でハイレベルとなるパルス信号とされ、バー幅カウンタ１６に供給される。バー幅カウンタ１６はパルス信号のハイレベルの間の期間を夫々にカウントし、白レベルの領域と黒レベルの領域の幅に応じたカウント値を生成し、出力する。
【００４６】
バー幅カウンタ１６でカウントされたカウント値は復調部１７及びバーコード構成チェック部１８に供給される。復調部１７ではバーコードの白領域と黒領域のカウント値よりコード化されたデータの復調を行なう。
【００４７】
また、バーコード構成チェック部１８はバーコード開始及び終了部分に設けられた所定期間（バーコードを構成する単位となるモジュールで７モジュール以上）分の余白部分となるスタートマージン及びエンドマージンを認識するスタートマージン認識部１８ａ、エンドマージン認識部１８ｄ、バーコードの前後中間に設けられ、バーコードの開始、及び、終了を示すや、コードの区切を示すガードバーを認識するガードバー認識部１８ｂ、ガードバーの間にキャラクタに対応してバーコード化されたキャラクタを認識するキャラクタ認識部１８ｃより構成される。
【００４８】
スタートマージン認識部１８ａはバー幅カウンタ１６から供給されるカウント値が所定の値（７モジュール分以上）であれば、スタートマージンと認識し、スタートマージン認識を有効判定部１９に供給する。ガードバー認識部１８ｂはバー幅カウンタ１６から供給されるカウント値を検知し、連続して供給されるカウント値の変化がガードバーに相当するものであればガードバーであると認識し、ガードバーの認識を有効判定部１９に供給する。
【００４９】
キャラクタ認識部１８ｃはスタートマージンとガードバーに相当するカウント値を検知した後、次のガードバーに相当するカウント値が供給されるまでとガードバーに相当するカウント値が供給された後、次のガードバーに相当するカウント値に続いてエンドーマージンに相当するカウント値が供給されるまでの間をキャラクタと認識し、キャラクタの認識認識を有効判定部１９に供給する。
【００５０】
エンドマージン認識部１８ｄはガードバーに相当するカウント値が供給されてから所定の値（７モジュール分以上）のカウント値が供給された場合にエンドマージンであると認識し、エンドマージンの認識を有効判定部１９に供給する。  有効判定部１９はバーコード構成チェック部１８から供給されるスタートマージン、ガードバー、キャラクタ、エンドバーの認識結果に基づいて、データの出力を許可する制御信号を生成するシーケンス制御部１９ａと、シーケンス制御部１９ａからの制御信号に応じて復調部１７からの復調データの出力を制御するデータ出力部１９ｂより構成される。
【００５１】
シーケンス制御部１９ａはバーコード構成チェック部１８でのスタートマージン、ガードバー、キャラクタ、エンドマージンの認識結果がすべて正常に認識されていれば復調データを有効と認め、復調部１７から出力された復調データをデータ処理部に供給する。
【００５２】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、従来のこの種の二値化回路では微分信号が下限リミッタにより設定された所定レベルより小さい値のときは小さい信号部分は除去されるため、図２０（Ａ）に示すようにバーコード１１の位置が読み取り窓より離れ、ビームＢＭ１  の焦点が大きくずれてしまいビームＢＭ１  の径が大きくなってしまった場合などに図２０（Ｂ）に示すようにバーコード１１での反射光の光量が減少し、信号レベルが小さくなり、直流レベルＬ１  が所定レベル以下となったときには図２０（Ｃ）に示すようにスライスレベルが下限リミッタ１２より制限され、バーコード１１に対応する信号がスライスレベル以下となってしまい、二値化できなくなり、したがってバーコードリーダにおいてはバーコードラベルからの反射光量が小さい所では読み取りが行えず、また、図２０に示すような場合においてもバーコードの読み取りを可能とするために下限リミッタの下限値を低く設定した場合においては図２１（Ａ）に示すようにバーコード１１に対してビームＢＭ２  の焦点が合い、図２１（Ｂ）に示すようにバーコード１１の反射光が大きくなり、直流レベルＬ２  が所定レベル以上となったときにはマージン部の紙面の凹凸や汚れによるノイズ成分も大きくなり、図１９（Ｄ）に示すように時刻ｔ０  でマージン部にある凹凸により反射光レベルが変動し、スライスレベルより大きくなると、この凹凸によるレベルの変動を黒バーと誤認識し、二値化してしまう、読み取り状況によってバーコードが読み取れなくなり、読取効率が低下してしまう等の問題点があった。
【００５３】
また、入力信号はＡＣ増幅されるため、ＡＣ増幅の周波数特性により低周波帯域でＡＣ増幅された信号が波形が変形してしまい、これによってスライスレベルが変形し、ノイズ成分を有効として二値化信号にノイズを発生させてしまう等の問題点があった。
【００５４】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、入力信号のレベルによらず正確に二値化を行なうことができる二値化回路及びそれを用いたバーコードリーダを提供することを目的とする。
【００５５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、二値化コード信号を含んだ入力信号を該入力信号の積分出力により二値化する二値化手段を有する二値化回路において、入力信号を平滑して直流成分を取り出す直流成分検出手段と、入力信号に応じて充放電を行い、その充放電電圧に応じた信号を出力する充放電手段と、充放電手段の出力と前記入力信号との大小を比較し、その大小関係に応じた二値化信号を出力する第１の比較器と、充放電手段の出力を直流成分検出手段で取り出された直流成分レベルを中心に反転させる反転回路と、反転回路の出力と入力信号との大小を比較し、その大小関係に応じた二値化信号を出力する第２の比較器と、二値化手段により二値化された二値化信号及び第１の比較器の出力二値化信号並びに前記第２の比較器の出力二値化信号のオア論理を出力するゲート回路と、放電回路の出力レベルを、直流成分検出手段で取り出された直流成分レベルに応じて制限する制限手段とを有することを特徴とする。
【００６１】
請求項４は前記直流成分検知手段は前記入力信号直流成分を異なるレベルで切換出力する切換手段を有してなる。
【００６３】
また、本発明のバーコードリーダは、バーコードを検知して前記検知信号を生成するバーコード検知手段と、上記二値化回路のゲート回路の出力信号に基づいてバーコードを復調する復調手段とを有することを特徴とする。
【００６４】
【作用】
本発明によれば、制限手段により放電回路の出力レベルを、直流成分検出手段で取り出された直流成分レベルに応じて制限することにより、過大及び又は過小な入力信号の影響を排除でき、常に最適なレベルで二値化を行えるため、入力信号の状態によらず常に良好な二値化が可能となる。
【００７１】
また、本発明のバーコードリーダによれば、過大及び又は過小な入力信号の影響を排除でき、常に最適なレベルで二値化を行えるため、バーコードラベルの下地の凹凸等によるノイズによる影響を除去できる。
【００７２】
【実施例】
図２に本発明の一実施例のブロック構成図を示す。同図中、図１３と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００７３】
本実施例は図１３とは二値化回路４１の構成が異なる。
【００７４】
図３に本発明の一実施例の二値化回路のブロック構成図を示す。同図中、図１４と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００７５】
本実施例の二値化回路４１は図１３の放電回路の出力放電信号を一定レベルで制限を行なう下限リミッタ２８の他に、検知器１４で検知された信号を直流増幅する直流アンプ４２と、直流アンプ４２で直流増幅された信号の高周波成分を除去する積分回路４４、積分回路４４の出力信号が所定の値以上とならないように制限するクランプ回路４５、クランプ回路４５の出力信号に応じて放電回路２７の出力放電信号の下限値制限を行なう可変の下限リミッタ４３とを有してなる。
直流アンプ４２は検知器１４に接続され、検知器４２に供給される光の光量に応じて検知器４２の抵抗変化に応じて生じる信号の直流成分を増幅して出力する。図４に本発明の一実施例の二値化回路の要部の回路構成図を示す。同図中、図１５と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００７６】
直流アンプ４２は図４に示すようにオペアンプＯＰ１１，ＯＰ１２、抵抗Ｒ２１よりなり、オペアンプＯＰ１１は抵抗Ｒ２１と共に反転増幅回路を構成しており、オペアンプＯＰ１２はバッファを構成している。
【００７７】
フォトダイオードＰＤにより検出された信号は直流アンプ４２により直流増幅されて出力される。
【００７８】
直流アンプ４２で増幅された信号は積分回路４４に供給される。
【００７９】
積分回路４４は直流アンプ４２から供給された直流成分より高周波成分を除去してクランプ回路４５に供給する。
【００８０】
図５に積分回路４４の回路構成図を示す。積分回路４４はコンデンサＣ、抵抗Ｒ２２、ダイオードＤ１１、オペアンプＯＰ１３より構成される。
【００８１】
コンデンサＣ１１及び抵抗Ｒ２２により積分回路が構成され、ダイオードＤ１１により積分された信号が０Ｖにクランプされ、バッファを構成するオペアンプＯＰ１３を介して出力される。
【００８２】
積分回路４４により直流アンプ４２からの信号より高周波成分が除去され、ノイズ成分による直流成分の急激変動を抑制する。
【００８３】
積分回路４４で高周波成分が除去された信号はクランプ回路４５に供給される。クランプ回路４５は積分回路４４から供給された信号が所定のレベル以上にならないように制限する。
【００８４】
図６にクランプ回路４５の回路構成図を示す。クランプ回路４５は抵抗Ｒ２３及びツェナーダイオードＤＺ１１より構成される。積分回路からの信号は抵抗Ｒ２３を介してツェナーダイオードＤＺ１１のカソードに供給される。
【００８５】
ツェナーダイオードＤＺ１１のアノードは接地される。ツェナーダイオードＤＺ１１は所定電圧（例えば３（Ｖ））で飽和し、所定電圧以上とはならないため、抵抗Ｒを介して積分回路４４から供給される信号が３（Ｖ）以上となっても所定電圧３（Ｖ）以上とはならず、積分回路４４から供給される信号を所定電圧以下に抑制できる。
【００８６】
クランプ回路４５により積分回路４４から供給される信号を所定電圧以下に抑制できるため、スライスレベルの必要以上の上昇を抑制できる。
【００８７】
積分回路４４より出力された直流成分はクランプ回路４５を介して下限リミッタ４３に供給される。
【００８８】
図７に本発明の一実施例の二値化回路の下限リミッタ４３及びその周囲の回路構成図を示す。同図中、図１８と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００８９】
下限リミッタ４３は抵抗Ｒ２４〜Ｒ２７、ダイオードＤ１２、オペアンプＯＰ１４よりなり、加算器を構成する抵抗Ｒ２４〜Ｒ２７及びオペアンプＯＰ１４により、直流成分検出回路２５の検出直流成分と直流アンプ４２から積分回路４４及びクランプ回路４５を介して供給された信号とを加算して逆流防止用ダイオードＤ１２を介して出力する。このとき、オペアンプＯＰ２  の非反転入力端子には下限リミッタ２８及び下限リミッタ４３により下限レベルが制限されたスライスレベルが供給されている。このとき、下限リミッタ２８の下限レベルは固定で、下限リミッタ４３の下限レベルは可変であり、下限リミッタ４３の下限レベルが可変され下限リミッタ２８の下限レベルより大きくなったときは、スライスレベルは下限リミッタ４２により下限レベルが制限され、下限リミッタ４３の下限レベルが下限リミッタ２８の下限レベルより小さくなれば、下限リミッタ２８の下限レベルにより下限レベルが制限される。
【００９０】
図８に本発明の一実施例の動作説明図を示す。図８（Ａ）はバーコードの構成図、図８（Ｂ）はバーコード１１の反射光及び検知器の出力信号、図８（Ｃ）はＡＣアンプの出力信号、図８（Ｄ）は微分回路の出力信号及び分圧回路、反転回路の出力信号、図８（Ｅ）は積分回路４４及び分圧回路（反転回路）の出力信号を示す。
【００９１】
図８（Ａ）に示すようなバーコード１１をレーザ光により走査すると図８（Ｂ）に示すように光量が変化する反射光が得られる。この反射光を検知器１４により電気信号に変換すると、反射光の光量と同様に図８（Ｂ）に示すような波形の電気信号が得られる。検知器２０の出力信号をＡＣアンプ２０により交流増幅すると図８（Ｃ）に示すような信号が得られ、図８（Ｃ）に示すようなＡＣアンプ２０の出力信号Ｃを微分すると図８（Ｄ）ａに示すような波形の信号が得られる。
【００９２】
一方、スライスレベルは図８（Ｄ）ａに示す微分信号に基づいて生成されており、ピーク値の５０％を保持し、徐々に放電することによりスライスレベルが図８（Ｄ）ｂに示すような変化を示す。スライスレベルは図８（Ｄ）ｂに示すようにマージン部で低下するときに、下限リミッタに低下することがないため、マージン部の凹凸や汚れにより微分信号ａ４３又は２８の下限レベルで制限され、図８（Ｄ）に破線で示すように下限レベル以下に若干大きな変動が生じてもこのノイズによる変動を検知してしまうことがない。
【００９３】
このとき、下限リミッタ４３の下限レベルは図８（Ｂ）に示す検知信号をＤＣアンプ４２により直流増幅し、積分回路４４を通過させることにより、図８（Ｅ）に実線で示すような波形の信号を得、この信号を分圧することにより図８（Ｅ）に破線で示すような下限レベルを得る。このようにスライスレベルの下限値を検知信号の直流成分に応じて決定することにより、検知信号の直流レベルＬ０  が大きいときには直流レベルＬ０  に応じて下限レベルを高くすることができ、ノイズが下限レベルを越えてしまうとこがなくなり、また、検知信号の直流レベルＬ０  が小さいときにはこれに合わせて下限レベルが低くなり、必要とする信号成分が下限レベルより小さくなることを阻止できる。
【００９４】
このとき、下限レベルがノイズ成分により大きく変動してしまうのを防ぐために積分回路４４が設けられ、高周波成分を除去している。
【００９５】
また、検知器１４にバーコードの反射光の他に外部から光が入射した場合などに備え、外部からの光により下限レベルが必要以上に大きくなるのを防ぐため、クランプ回路４５を設け、図８（Ｄ）に一点鎖線で示す所定レベルの上限を設定しており、下限レベルの必要以上の上昇を防止し、外部からの光の影響を受けることなくバーコードの読み取りが行なえる構成としている。
【００９６】
以上、下限リミッタ４８により下限リミッタ２８の下限レベルを小さめに設定しておくことが可能となり、直流成分の小さな検知信号に対しても必要以上に下限レベルを低下させることなく、バーコードの読み取りを行なえる。
【００９７】
図９に本発明の一実施例の二値化回路の直流アンプの変形例の回路構成図を示
す。同図中、図４と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
本変形例の直流アンプ５１はオペアンプＯＰ１１の帰還抵抗を所定の期間（３０ｍｓｅｃ）  毎に切り換える構成としてなる。
【００９８】
このため、本変形例では帰還抵抗部５２を抵抗Ｒ２８，Ｒ２９及びＦＥＴ等のスイッチング素子ＳＷ、及びタイマ５３で構成し、タイマ５３からのパルス信号に応じてスイッチング素子ＳＷをオン／オフして抵抗Ｒ２９の接続をオン／オフすることにより帰還抵抗の値を切換える構成とする。
【００９９】
本変形例によれば、直流アンプ５１の帰還抵抗を所定時間毎に切換えることにより直流アンプ５１のゲインを切換え、一つのバーコードを異なるゲインで読み取り、バーコードからの反射光の状態が異なる場合でも確実に読み取りが行なうことができる。例えば、バーコードの読み取り信号が読取窓より遠く、バーコードに照射されるレーザ光の焦点がズレた場合、バーコードの反射光の光量のダイナミックレンジが減少し、ノイズも減少するが、バーコードの白レベルと黒レベルとの差も減少するため、バーコードの黒の部分が薄く印刷されている場合などにおいても、直流アンプ５１の直流増幅ゲインが小さいときに検知を行なえば下限レベルも減少し、ノイズと信号との間に下限レベルを設定でき、信号の読取りが行なえることになる。このように、通常の読み取り時やバーコードが薄い時等バーコードの状態が異なる場合においても共にバーコードの読み取りを確実に行なえる。
【０１００】
図１０に本発明の一実施例の二値化回路の第１変形例のブロック構成図を示す。同図中、図３と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【０１０１】
本変形例は直流アンプに積分回路の機能を持たせ、直流アンプで高周波成分の除去を行なったものである。
【０１０２】
図１１に本変形例の直流アンプ６１の回路構成図を示す。同図中、図４と同一構成部分はと同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【０１０３】
本変形例の直流アンプはバッファを構成するオペアンプＯＰ１２に抵抗Ｒ２９及びコンデンサＣ２１を接続し、積分回路の機能を持たせることにより高周波成分の除去を行なっている。このため、本変形例によれば、積分回路が不要になり、構成が簡単にできる。
【０１０４】
図１２に本発明の一実施例の二値化回路の第２変形例のブロック構成図を示す。同図中、図３と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【０１０５】
本変形例は下限リミッタ７１の構成が異なる。本変形例の下限リミッタ７１は検知器１４により検知された検知信号より直流成分を検出するのではなく、微分回路２１の出力微分信号により、下限値を設定する。
【０１０６】
図１３に本変形例の要部の回路構成図を示す。同図中、図５と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。本変形例の下限リミッタ７１は図５に示す下限リミッタにおいてその入力部分を微分回路１４の出力微分回路を入力する入力回路を構成しているトランジスタのエミッタに接続し、微分回路１４の出力微分信号を入力している。本変形例によれば、微分回路２１の出力信号に応じて下限値を設定しており、ＡＣアンプによる微分波形の波形歪による信号の読み取りを排除することができる。図１４に本変形例の動作説明図を示す。同図（Ａ）はバーコードパターン、（Ｂ）はバーコードパターンの反射光又は反射光を検知したときの信号、（Ｃ）は検知信号のＡＣ増幅波形、（Ｄ）はＡＣ増幅信号の微分波形及びスライスレベル、（Ｅ）は微分波形及びスライスレベルの要部の波形図を示す。
【０１０７】
図１４（Ａ）に示すようなバーコードが検知器１４により電気信号に変換され、図１４（Ｂ）に示すような変換信号を得る。次に変換信号はＡＣアンプ２０により交流増幅される。このとき、一般に、ＡＣアンプ２０の出力特性によって出力波形が鈍ってしまい、図１４（Ｃ）に示すようにゆるやかな傾斜部分９が生じる。
【０１０８】
図１４（Ｃ）に示す波形のＡＣアンプ２０の出力信号は微分回路２１により微分されると図１４（Ｄ）に実線で示すような波形の信号ｂとされる。微分回路３１により微分される微分信号ｂは傾斜部分ａの影響で、微分信号ｂのレベルが上昇してしまう部分ｃが生じる。この部分ｃのレベルが下限レベルより大きくなってしまうとこの部分の信号がゲート回路３３を通過し、出力信号として出力されてしまうことになるが、本変形例によれば、下限リミッタ７１は微分信号を検知し、図１４（Ｄ），（Ｅ）に一点鎖線で示すようにスライスレベルを微分信号に応じて上昇させるため、部分ｃでのスライスレベルの低下を防止でき、不要部分でのゲート通過を阻止できる。
【０１０９】
【発明の効果】
上述の如く、本発明によれば、制限手段により放電回路の出力レベルを、直流成分検出手段で取り出された直流成分レベルに応じて制限することにより、過大及び又は過小な入力信号の影響を排除でき、常に最適なレベルで二値化を行えるため、入力信号の状態によらず常に良好な二値化が可能となる等の特長を有する。
【０１１６】
また、本発明のバーコードリーダによれば、過大及び又は過小な入力信号の影響を排除でき、常に最適なレベルで二値化を行えるため、バーコードラベルの下地の凹凸等によるノイズによる影響を除去できる等の特長を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理ブロック図である。
【図２】本発明の一実施例のブロック構成図である。
【図３】本発明の一実施例の二値化回路のブロック構成図である。
【図４】本発明の一実施例の二値化回路の要部の回路構成図である。
【図５】本発明の一実施例の二値化回路の積分回路の回路構成図である。
【図６】本発明の一実施例の二値化回路のクランプ回路の回路構成図である。
【図７】本発明の一実施例の二値化回路の要部の回路構成図である。
【図８】本発明の一実施例の二値化回路の動作説明図である。
【図９】本発明の一実施例の二値化回路の直流アンプの変形例の回路構成図である。
【図１０】本発明の一実施例の二値化回路の第１変形例のブロック構成図である。
【図１１】本発明の一実施例の２値化回路の第１変形例の直流アンプの回路構成図である。
【図１２】本発明の一実施例の二値化回路の第２変形例のブロック構成図である。
【図１３】本発明の一実施例の二値化回路の第２変形例の要部の回路構成図である。
【図１４】本発明の一実施例の二値化回路の第２変形例の動作説明図である。
【図１５】従来の一例のブロック構成図である。
【図１６】従来の一例の二値化回路のブロック構成図である。
【図１７】従来の一例の二値化回路の要部の回路構成図である。
【図１８】従来の一例の二値化回路の要部の回路構成図である。
【図１９】従来の一例の動作説明図である。
【図２０】従来の一例の動作説明図である。
【図２１】従来の一例の動作説明図である。
【符号の説明】
１  二値化手段
２  直流成分検知手段
３  二値化特性制御手段
４  バーコード検知手段
５  復調手段
【図１】
0003556274.tif 000002
【図２】
0003556274.tif 000003
【図３】
0003556274.tif 000004
【図４】
0003556274.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
0003556274.tif 000008
【図８】
0003556274.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0003556274.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
0003556274.tif 000016
【図１６】
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【図１７】
0003556274.tif 000018
【図１８】
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【図１９】
0003556274.tif 000020
【図２０】
0003556274.tif 000021
【図２１】
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