(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
読取対象となるバーコードにレーザ光を走査して照射し、前記レーザ光の反射光を受光手段により受光信号に変換し、前記受光信号の大きさに基づいて増幅率を変化させ、２値化手段に出力する可変利得増幅手段を有するバーコード読取装置において、
所定の基準電圧と受光信号に基づく電気信号を比較する比較手段及び前記電気信号を積分する積分手段を有し、
前記比較手段は前記積分手段への積分動作を制御し、前記積分手段は前記可変利得増幅手段の増幅率を制御するとともに、
各レーザ光の走査毎に前記電気信号が前記基準電圧を所定回数を超えた時には、前記比較手段は前記基準電圧を前記電気信号に対して相対的に上げることを特徴とするバーコード読取装置。
【請求項２】
請求項１記載のバーコード読取装置において、前記比較手段は前記基準電圧と前記電気信号を分圧した電圧を比較することを特徴とするバーコード読取装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２のいずれ一つに記載のバーコード読取装置において、前記所定回数を計数する計数手段と、
前記基準電圧を制御する制御手段を有することを特徴とするバーコード読取装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載のバーコード読取装置において、前記基準電圧を前記電気信号に対して相対的に上げるための前記所定回数を設定する設定手段を有することを特徴とするバーコード読取装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載のバーコード読取装置において、前記比較手段による前記積分手段の制御を不可能にする切換手段を有することを特徴とするバーコード読取装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一つに記載のバーコード読取装置において、前記比較手段は、各レーザ光の走査毎に前記電気信号が所定回数、前記基準電圧を超えた時には、前記積分手段が積分動作を行うように前記基準電圧を相対的に変化させることを特徴とするバーコード読取装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はバーコード読取装置、詳細にはバーコード読取装置の中で用いられる可変利得増幅回路の改良に関する技術である。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりバーコード読取装置は、識別されるべき検体や製品に印刷されたり貼り付けたれたりしているバーコードを読取り、製品の識別や製品に対する様々な処理情報を得る装置として幅広く用いられている。中でも、図７に示すようにレーザ光３を用いてバーコード２上を走査することにより、バーコード２を読み取るいわゆるレーザ式のバーコード読取装置１は、走査速度が非常に高速で特にバーコード２が高速に移動している場合の読取に有効である。
【０００３】
その中で、物流の業界も上述したようにバーコード２（厳密にはバーコード２を付した製品）が高速に動いている業界であり、バーコード読取装置１が製品に付されているバーコード２を読み取ることにより製品の仕分け等の処理が行われている。
【０００４】
この物流の業界は、識別される製品の大きさの種類が非常に多く、所定の場所にバーコード読取装置を設置した場合、ある時はバーコード２までの距離が非常に近く、またある時には非常に遠いという場合が生じる。
【０００５】
上記のような状態においては、照射されるレーザ光３の強度は同じであるのでバーコード２までの距離が近い場合は反射される反射光の受光強度が強く、遠い場合は弱くなる。そこで従来よりバーコード読取装置１は、その反射光の強度により反射光に対する受光信号の強度に応じて増幅率を可変とするいわゆる可変利得増幅回路を用いて、受光信号の大きさに依存せず安定したバーコード２の読取を可能とする手法を用いている。
【０００６】
図８に従来のバーコード読取装置１のブロック図を示す。走査されたレーザ光３はバーコード２上で反射され受光手段１１で受光される。受光手段１１は受光信号Ｖｓを出力し可変利得増幅回路１２に入力されフィルタ回路１３、増幅回路１４及び２値化回路１５を経てマイコン１６で処理され、バーコード情報が解読され出力される。
【０００７】
一方、フィルタ回路１３からの出力信号は、積分回路１７に別途入力され、受光信号に基づく電気信号が積分され可変利得増幅回路の増幅率制御信号端子２０に入力される。即ち、積分された信号の大きさにより可変利得増幅回路２０の利得が制御され、受光信号が常に安定して２値化及び解読できるような振幅の信号に制御される。
【０００８】
具体的には、受光信号が大きい場合は、積分回路１７の出力信号が大きくなりこの信号により可変利得増幅回路１２の増幅率が下げられる。逆に受光信号が小さい場合は、積分回路の出力信号が小さくなりこの信号により可変利得増幅回路１２の増幅率が上げられる。従って、２値化回路１５に入力される電気信号の振幅もこれに応じて変化する。
【０００９】
図９に積分回路１７を示す。基本的には抵抗Ｒ１及びＲ２とコンデンサＣ１を用いた回路であり、整流作用をさせるためにダイオードＤ１が抵抗Ｒ１と直列に接続されている。ここでＲ２はコンデンサＣ１に蓄えられた電荷を放電するための抵抗であり、時定数はＲ２Ｃ１である。従ってここでいう積分回路とは整流作用及び放電作用を有する積分回路のことを意味するものとする。
【００１０】
図９のＶｉｎ端子に図１０（ａ）に示す信号が入力された場合、図９の出力端子ｖｏｕｔに出力される信号はほぼ直流となり図１０（ｂ）のようになる。すでに述べたように、Ｖｉｎに入力される信号の振幅が大きいほど、ｖｏｕｔから出力される信号の直流レベルは高くなり、この信号レベルが可変利得増幅回路１２の利得制御端子２０に入力されることにより可変利得増幅回路１２の増幅率は決定され、２値化回路１５への入力信号レベルも結果として制御される。
【００１１】
図１１に、可変利得増幅回路１２の例を示す。図１１（ａ）は基準出力電圧ｖｏｕｔが増幅回路のＶＡＧＣ入力端子に入力される電圧により増幅率が変化するアンプである。また、図１１（ｂ）に示す可変利得増幅回路１２はオペアンプの出力端子とマイナス入力端子の両端に接続されたＦＥＴのゲートに与える電圧を変化させることにより増幅率を変化させる構成を示している。図１１（ｃ）に示す可変利得増幅回路１２は図１１（ｂ）と同様に出力端子とマイナス入力端子に並列に接続された抵抗をアナログスイッチ２４を用いて適宜ｏｎ／ｏｆｆすることにより増幅率を離散的に変化させているいわゆるプログラマブルゲインアンプである。最後に図１１（ｄ）には、ゲート端子を２個有するデュアルゲートＦＥＴ２９を用いた可変利得増幅回路１２であり、一方のゲートに受光信号Ｖｓを入力し、他方のゲートに直流の信号ｖｏｕｔを入力することによりドレインから出力される受光信号の振幅、即ち増幅率を変化させる構成としている。
【００１２】
このように可変利得増幅回路１２は、適宜その回路構成を選択できるものである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし物流の業界では、既に述べたように読み取るべきバーコード２までの距離が遠い場合があるため、走査するレーザ光３の長さが対象物の距離に比例して長くなるという問題がある。このことにより、本来読み取るべきバーコード２以外の部分にもレーザ光３が走査により照射される。
【００１４】
図１２は、バーコード読取装置１から読取対象となるバーコード２が遠い距離にあるため、走査するレーザ光３の長さが長くなっている状態を示している。このことによりこの図ではバーコード２の左側にある金属製の支柱４にレーザ光が同じく照射されている。
【００１５】
仮にこの金属製の支柱４が光沢のあるものであった場合、読取対象となるバーコード２からの受光信号Ｖｓは距離が遠いため小さく、逆に金属製の支柱からの受光信号は反射率が高いため格段に大きくなる可能性がある。
【００１６】
この時の、受光信号の波形を図１３（ａ）に示す。図１３（ａ）の左側に現れている振幅の大きい波形は金属製の支柱からの反射による受光信号波形である。一方その波形の右側の波形は、本来読み取るべきバーコード２から反射された受光信号Ｖｓである。これらの波形を比較して明らかなように金属製の支柱からの受光信号の振幅が非常に大きいため、図１３（ｂ）に示すように積分回路１７の出力信号ｖｏｕｔの直流信号レベルは高くなっている。
【００１７】
従って、可変利得増幅回路１２に入力されるこの積分回路１７の出力信号ｖｏｕｔが大きいため増幅率は低く抑制される。結果として、図１４に示すような２値化入力信号となり、バーコード２の情報を有する部分の信号が非常に小さくなり、もはやこの信号レベルではバーコード２の解読は不可能になってしまっている。
【００１８】
即ち、可変利得増幅回路１２は本来バーコード２の受光信号を、２値化回路１５が正確に２値化するための適正な振幅に制御するために設けられているにもかかわらず、このような不要な信号を受光してしまうことにより、バーコード２の読取を不可能にしてしまうという問題がある。
【００１９】
この問題を、解決するためには図１２で示したような反射率の極めて高い、且つレーザ光３が照射される可能性のある部分（ここでは金属製の支柱）に反射率を下げるような措置、例えば黒く塗装したり黒い紙を貼り付けたりする必要があった。
【００２０】
しかしこのような対策だけでは十分ではなく、たとえば、バーコード２が付されている製品自体においてバーコード２以外の部分が高い反射率を有する場合は、上記のような塗装等の対策はできない。
【００２１】
本発明はバーコード２からの受光信号以外の、特に反射率の高い材質からの受光信号をキャンセルする積分回路を備えたバーコード読取装置を提供し読取性能を向上させることを目的とする。
【００２２】
但し、バーコード２自身からの受光信号が非常に大きい場合で且つ上述したような反射率の高い物体がない場合は逆に積極的に増幅率を下げる必要が生じる。
【００２３】
従って、本発明の別の目的はバーコード自身からの受光信号が大きい場合であっても効果的に増幅率の制御が行えるバーコード読取装置の提供を目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明に係るバーコード読取装置は、読取対象となるバーコードにレーザ光を走査して照射し、前記レーザ光の反射光を受光手段により受光信号に変換し、前記受光信号の大きさに基づいて増幅率を変化させ、２値化手段に出力する可変利得増幅手段を有するバーコード読取装置において、所定の基準電圧と受光信号に基づく電気信号を比較する比較手段及び前記電気信号を積分する積分手段を有し、前記比較手段は前記積分手段への積分動作を制御し、前記積分手段は前記可変利得増幅手段の増幅率を制御するとともに、各レーザ光の走査毎に前記電気信号が前記基準電圧を所定回数を超えた時には、前記比較手段は前記基準電圧を前記電気信号に対して相対的に上げることを特徴とするバーコード読取装置。
【００２６】
第１の発明に係るバーコード読取装置は比較手段を積分手段の前段に設けているため、バーコードの受光信号に無関係で且つ必要以上に大きい電気信号を可変利得増幅手段における増幅率に影響を与えないようにできる。
【００２７】
従って、レーザ光がバーコードを走査する前に反射率の高いを走査することにより非常に大きな受光信号を受光しても、この受光信号の振幅の影響を受けることなく適正な可変利得増幅手段の利得となり、２値化手段が２値化できる適切な振幅のバーコードに関する受光信号に基づく電気信号を得ることができる。
【００２９】
又、第１の発明に係るバーコード読取装置は、バーコード以外の受光信号が非常に大きく且つバーコード自体からの受光信号が非常に大きい場合は、２値化するために十分な振幅に増幅率を制御するのに数回の走査が必要になる。即ち２値化できるようになるまで時間がかかることを考慮して、所定回数以上基準電圧を超えた場合は、バーコード自体からの受光信号も非常に大きいものであると見なして基準電圧を相対的に上げて比較手段により積分手段が制御されないようにするものである。
【００３０】
第３の発明に係るバーコード読取装置は、前記所定回数を計数する計数手段と、前記基準電圧を制御する制御手段を有することを特徴とするバーコード読取装置である。
【００３１】
又、第４の発明に係るバーコード読取装置は、前記基準電圧を相対的に上げるための前記所定回数を設定する設定手段を有することを特徴とするバーコード読取装置である。
【００３２】
第３の発明に係るバーコード読取装置は、第１の発明に加えて基準電圧を超えた回数を計数する手段とを更に備え、又、第４の発明に係るバーコード読取装置はその回数を自由に設定できることを特徴として、バーコード読取装置を設置する状態への対応の自由度を向上させる。
【００３３】
第５の発明に係るバーコード読取装置は、第１乃至第４のいずれかの発明のバーコード読取装置において、比較手段による積分手段の制御を不可能にする切換手段を有することを特徴とするものである。
【００３４】
このことにより、元来バーコード以外の不要な受光信号がない場合は、従来通りの積分手段による増幅率の制御を行うことができるので２値化可能な状態により高速に追従できる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の実施例におけるバーコード読取装置１のブロック図を示す。図１のブロック図は積分回路１７の前段に比較回路３２を挿入していることを除いては図８において既に説明したブロック図と同じである。
【００３６】
図２に、本発明の第１の実施例における比較回路３２と積分回路１７を含んだ回路図を示す。入力受光信号Ｖｉｎは抵抗Ｒ１とＲ２で分圧された電圧Ｖｄｉｖと基準電圧であるＶｒと比較される。Ｖｉｎの分圧電圧ＶｄｉｖがＶｒより大きい場合は比較回路３２の出力がローになり抵抗Ｒ１を介して比較回路に電流が流れる。このことにより、ダイオードＤ１のアノードの電圧Ｖｌｉｍはゼロに近くなりコンデンサＣ１への充電は行われない。
【００３７】
従ってｖｏｕｔはゼロとなり、可変利得増幅回路１２の増幅率は大きくＶｉｎに非常に大きな振幅の信号が入力された場合においても、増幅率に影響を与えることはなく、増幅率はその後にＶｉｎとして入力されるバーコード２自身の受光信号に基づく振幅に対応したｖｏｕｔが出力されるため適正な増幅率制御が実現できる。
【００３８】
尚、ここでＶｒは、非常に反射率が高いとき、即ちバーコード２以外で非常に受光信号が高い時の振幅が入力されたとき比較回路の出力がローを出力するように設定されている。
【００３９】
図２に示すように入力信号Ｖｉｎを分圧すると比較的高い振幅の電圧まで取り扱えるが、図５に示すように入力信号ＶｉｎとＶｒを分圧することなく比較することによっても図２と同じ作用効果が得られる。
【００４０】
次に、図２における信号を図３を用いて更に詳細に説明する。
バーコード２を読み取るためにバーコード読取装置から走査しながら照射されるレーザ光が、バーコード２を走査する前に図１２に示される金属製の支柱４に照射されたとする。すると、時間Ｔ２からＴ３までの間の入力電圧Ｖｉｎは、Ｖｒを超えた電圧になる。この時コンデンサＣに充電される電荷は入力電圧Ｖｉｎの分圧電圧Ｖｄｉｖが閾値電圧ＶΓ以下である場合に限られる。この期間はＴ１〜Ｔ２とＴ３〜Ｔ４であり、閾値電圧Ｖｒを超えているＴ２〜Ｔ３の期間の入力信号は比較回路３２の出力がローとなるため、コンデンサＣ１には充電されることがない。従って、コンデンサＣ１の両端に現れる電圧は低く抑えられるため可変利得増幅回路１２の増幅率は必要以上に小さくなることがない。
【００４１】
図２の時間Ｔ６以降に現れている電圧波形はバーコード２自体を読み取った時の波形であり、その入力信号Ｖｉｎは閾値電圧Ｖｒを超えていないためこの信号はコンデンサＣ１に充電される。
【００４２】
一方でコンデンサＣ１と並列に抵抗Ｒ２が接続されいるため、コンデンサＣ１に充電された電荷は時定数Ｃ１Ｒ２により時間とともに放電されることになる。この動作により、バーコード２による読取信号入力Ｖｉｎが入力されたときのみの出力信号Ｖｏｕｔが信号可変利得増幅回路１２に入力され適正な増幅率に調整される。
【００４３】
ここでＶｉｎからの入力信号がなくなれば即ちゼロになれば抵抗Ｒ２によるＣ１の電荷の放電によってＶｏｕｔはゼロになり、増幅率は再び高くなる。
【００４４】
即ち、バーコード２を読み取ってから次のバーコード２がくるまでに、Ｃ１に充電された電荷が放電されるに十分な時間がある場合、可変利得増幅回路１２の増幅率は、Ｖｏｕｔがゼロになるため再び初期値である高いものに戻る。
【００４５】
尚、図２におけるＴ１〜Ｔ２、及びＴ３〜Ｔ４の期間において充電された信号は、閾値電圧Ｖｒによりその大きさが制限されるため、可変利得増幅回路１２の増幅率の調整にはほとんど影響がない。
【００４６】
図４に第２の実施例を示す。図２の回路図と異なる点は入力電圧Ｖｉｎを分圧せずに比較回路３２に入力していることのみである。このととにより、回路構成は簡略化されるが大きな振幅の入力信号Ｖｉｎを入力することができなくなる。しかし、図２の回路と同様の動作をする。
【００４７】
図５に、第３の実施例を示す。図２の回路と比較して以下の点で構成が異なる。まず、分圧された抵抗の一つにアナログスイッチ４１が接続されていることである。このアナログスイッチを開閉することにより比較回路３２の負側入力端子の入力電圧が下がり比較回路３２の出力信号が常にハイの状態を維持する。即ち、入力信号Ｖｉｎの大きさに関わらず、コンデンサＣ１に充電されることになりＶｉｎが十分に大きい場合、可変利得増幅回路の増幅率は急激に下がる。
【００４８】
しかしアナログスイッチ４１は、次の条件の時にのみｏｎされる。アナログスイッチ４１がｏｆｆの時において入力信号Ｖｉｎの大きさにより、所定の回数（図５では２回）比較回路３２の出力信号がローになった時、この回数をＣＰＵ等で計数しておき、次回よりアナログスイッチ４１をｏｎにして比較回路３２の出力がローにならないようにする。アナログスイッチ４１はレーザ光３の１走査が終わる毎にｏｆｆとなり、次の走査においてアナログスイッチは計数により再度決定される。
【００４９】
このように動作させれば、可変利得増幅回路１２の増幅率の調節を高速に行うことができる。これは、以下の理由による。
【００５０】
図６（ａ）に、バーコード２を正確に読み取るために可変利得増幅回路１２の増幅率が調節されていく様子を示す。バーコード２自体の入力信号が大きい場合は可変利得増幅回路１２の増幅率を小さくする必要があるが、この増幅率の調整は瞬時に行えるものではなく、バーコード２を正確に読み取れる信号の大きさになるように増幅率が調節されるようになるには、数回の増幅率の調整が必要になる。
【００５１】
即ち、バーコード２自体の入力信号が大きい場合には増幅率を下げる必要があるが、図２のような構成にすると、振幅の大きい入力信号Ｖｉｎは比較回路３２でコンデンサＣ１への充電に寄与しなくなるため、増幅率を高速に下げることができない為徐々にしか増幅率を下げることができない。従って、結果的に増幅率の調整に時間がかかる。
【００５２】
そこで、同じバーコード２を何回も走査することにより、増幅率を収束させるように調節しているが、２値化回路１５がバーコード２を２値化できるようになるには、最初の何回かの走査は単に増幅率の調整の為だけに費やされる。
【００５３】
バーコード２の移動速度が遅い場合は１つのバーコード２の走査回数を多く取ることができるが、バーコード２の速度の上昇につれて走査回数は減少してゆき、増幅率の調節の為の走査に多くの回数を割り当てることができなくなる。
【００５４】
そこで、バーコード２の受光信号自体の振幅が大きい場合は所定回数だけ、コンデンサＣ１への充電をやめて、必要以上に増幅率が下がることを防止しながら、且つ、その後はＣ１への充電を行わせ直流出力電圧Ｖｏｕｔを大きくしてバーコード２の受光信号に対する高速な増幅率の調整（ここでは増幅率の減少）を可能にしている。
【００５５】
図６（ｂ）はこの入力信号波形Ｖｉｎと比較回路３２の出力を示しており、各レーザ光３の各走査において最初の２回のみ閾値電圧Ｖｒを超えた時の比較回路３２の出力はローになっているが、それ以外では出力はハイのままであるため、コンデンサＣ１に高速に電荷が充電されている。
【００５６】
従って、次のレーザ光３の走査時の入力信号Ｖｉｎの振幅は短時間に下がり、２値化回路１５で正確に２値化できる振幅にすることができる。
【００５７】
尚、通常バーコード２上をレーザ光３が１回走査する毎に走査信号が出力されているので、各走査においてバーコード２以外の不要な受光信号を排除することができる。
【００５８】
又、上記説明において排除する信号の回数を２回としたが、この回数を別途設定する手段を設けて、バーコード読取装置が走査するレーザ光の状態を考慮した上で排除する回数を決定できるようにしてもよい。
【００５９】
又、逆にバーコード読取装置の設置場所によってはこれら上述の動作が不要になる場合もあるので、これらの処理動作を取り消す手段を用いてもよい。
【００６０】
例えば上記実施例では排除する信号の回数を２回としていたが、この回数をゼロとすると、上記処理動作を不可能として積分手段の制御を切り換える手段を実現することができる。
【００６１】
【発明の効果】
以上のように、本発明のバーコード読取装置においてはバーコード２以外の不要な受光信号を受光した場合、閾値電圧より大きい場合はその受光信号を排除することができる。
【００６２】
又、バーコード２以外の不要な受光信号とともにバーコード２自体の受光信号をも大きい場合は、不要な信号を選択的に排除することができるという効果を奏する。
【００６３】
この為、本発明のバーコード読取装置は、読取対象であるバーコード２を読み取る場所を選ばなくなり、バーコード読取装置を設置する自由度が格段に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例におけるバーコード読取装置のブロック図である。
【図２】  本発明の第１の実施例における比較回路及び積分回路である。
【図３】  図２の回路動作を説明するためのバーコード以外の振幅大きい受光信号を含むバーコードの受光信号及び、この信号を積分したときの出力信号である。
【図４】  本発明の第２の実施例における比較回路及び積分回路である。
【図５】  本発明の第３の実施例における比較回路及び積分回路である。
【図６】  バーコード読取装置における２値化回路の入力信号波形である。
【図７】  バーコード読取装置から照射された走査レーザ光がバーコードを読み取っている状態を示した図である。
【図８】  従来のバーコード読取装置のブロック図である。
【図９】  従来の積分回路である。
【図１０】  図９における入力信号及び出力信号である。
【図１１】  可変利得増幅回路である。
【図１２】  バーコード読取装置から照射された走査レーザ光がバーコードを走査する前に金属の支柱を走査している状態を示した図である。
【図１３】  バーコード以外の振幅大きい受光信号を含むバーコードの受光信号及び、この信号を積分したときの出力信号である。
【図１４】  図１３の出力信号により増幅率が調節された後の受光信号である。
【符号の説明】
１  バーコード読取装置
２  バーコード
３  レーザ光
４  金属製の支柱
１１  受光回路
１２  初段増幅回路
１３  フィルタ回路
１４  増幅回路
１５  ２値化回路
１６  マイコン
１７  積分回路
２４、４１  アナログスイッチ
２９  デュアルゲートＦＥＴ
３２  比較回路
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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