(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
任意の情報を反射率の異なる符号で表記するシンボルに対して、ビーム光を照射しつつ走査して、その反射光の強弱から前記情報を読み取るシンボル情報読み取り装置であって、
帰還制御され、前記シンボルからの反射光を情報信号に生成する電流電圧変換手段と、
前記電流電圧変換手段により外乱光が存在する環境下で得られた前記反射光から情報信号を生成する際に、前記外乱光を含む前記反射光から生成した情報信号から前記外乱光により発生する脈流成分のみを抽出し且つ増幅して脈流信号を生成する脈流電流抽出手段と、
前記脈流電流抽出手段から出力された前記脈流信号を直流電圧信号に変換する整流手段と、
前記整流手段からの直流電圧信号を、該直流電圧信号の変換量に比例した抵抗値に経時的に電流（光量）抵抗変換素子で変換し、該抵抗値で前記電流電圧変換手段の帰還制御における帰還抵抗値を可変して、前記脈流成分により発生する出力変動を抑制する出力制御手段と、
を具備することを特徴とする外乱光補正機能を有するシンボル情報読み取り装置。
【請求項２】
任意の情報を反射率の異なる符号で表記するシンボルに対して、ビーム光を照射しつつ走査して、その反射光の強弱から前記情報を読み取るシンボル情報読み取り装置であって、
帰還制御され、前記シンボルからの反射光を情報信号に生成する電流電圧変換手段と、
前記電流電圧変換手段により外乱光が存在する環境下で得られた前記反射光から情報信号を生成する際に、前記外乱光を含む前記反射光から生成した情報信号から前記外乱光により発生する脈流成分のみを抽出し且つ増幅して脈流信号を生成する脈流電流抽出手段と、
前記脈流電流抽出手段から出力された前記脈流信号を直流電圧信号に変換する整流手段と、
前記整流手段からの前記直流電圧信号の変換量に比例して、経時的に前記電流電圧変換手段の帰還制御における帰還電流を電圧抵抗変換素子で可変し、前記脈流成分により発生する出力変動を抑制する出力制御手段と、
を具備することを特徴とする外乱光補正機能を有するシンボル情報読み取り装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バーコード記号等のシンボルを光学的に読み取る走査要素を有する読み取り装置に係り、特に外乱光の影響を受けずに、シンボルの信号成分を読み取るシンボル情報読み取り装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、シンボルにビーム光を照射し、その反射光を電気信号に変換して、記載される情報を読み取る装置が知られている。このシンボルの代表的なものとしては、例えば、複数のバーとスペースを配列して構成したバーコード記号が知られている。このバーコード記号の情報は、光学要素によって所望のスポット径に集光されたレーザビーム光をバーコード記号に照射し走査させて、そのバーコード記号からの反射光を受光し、反射光における反射率の差によって得られる光の強弱を電気信号に変換して読み取っている。一般的に、このような読み取り装置には、光源として半導体レーザダイオード（ＬＤ）が採用されている。
【０００３】
また、バーコード記号は、物品上や物品を梱包する外装に印刷されたり、シール等に印刷されて貼り付けられている。従って、バーコード記号を読み取りは、物品を流通させる場所、例えば屋外、倉庫など、太陽光や何等かの照明の下で行われる場合が多い。このためバーコード記号を読み取りは、バーコード記号表面に本来不要な人工光や太陽光などの外乱光が存在している中で行わなければならず、バーコード記号からの反射光に直流的な不要光が混入し、読み取り装置の電流電圧変換回路において、読み取ったバーコード記号の情報信号に外乱光による信号が重畳してしまい、読み取り性能に大きく影響を与えている。
【０００４】
更に外乱光の反射光量が大きくなると、読み取った情報信号のうち、外乱光の信号が占める割合が大きくなり、最終的には、バーコード記号を読み取っても記載される情報が読み取られない状況になる。
【０００５】
これらの問題を解決する技術として、特開平５−６２００２号公報、特公平５−１９１１４号公報等が提案されている。このうち、特開平５−６２００２号公報には、受光素子で受光した反射光による出力信号を直流電圧信号に変換する電流電圧変換回路に積分回路を付加し、電流電圧回路の出力電圧の直流分を補正する光学読み取り装置が提案されている。
【０００６】
また特公平５−１９１１４号公報には、受光素子の出力信号に低周波成分の帰還を行うコンデンサを含む帰還回路のコンデンサの充放電により帰還電流を生成し、信号成分のみを出力する手法が取られた装置が提案されている。
【０００７】
図４には、従来技術によるバーコード記号等のシンボル情報読み取り装置の概略的な回路構成を示す。
この構成において、バーコード記号を読み取る際には、光源３１に半導体レーザダイオード等の発光素子を使用して、光源駆動回路３２に駆動され、走査ミラー３３に出射ビームを照射する。そして走査ミラー駆動部３４により、走査ミラー３３を揺動させ、出射ビームをバーコード記号３５上で走査させて、そのバーコード記号３５からの反射光を電流電圧変換回路３６にて取り込み、電気信号に変換して得られる出力信号を微分回路３７で微分し、更に増幅・フィルタ回路３８及びＡＧＣ回路３９でノイズ除去を行なって、所定の電圧値に増幅した後に、２値化回路４０で２値化を行ない、データ処理回路４１で読み取ったデータを処理する回路構成が知られている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前述したようなバーコード記号表面に人工光や太陽光などの外乱光が存在している状態でのバーコード記号の読み取りは、図５（ａ）に信号Ｓ1aとして示す信号波形が得られる。この様に、バーコード記号表面からの反射光と同時に不要な外乱光も走査周期毎に受光素子に入射し、その結果、光量変化の変り目で電流電圧変換回路の出力電圧に急峻な振幅変化をもたらしたり、信号Ｓ1bで示す波形の様に信号に大きなうねりを生じさせたりする。
【０００９】
この様に、得られた信号に歪みが生じていると、電流電圧変換回路で正しく変換されないばかりでなく、微分回路でも不要な信号を生成する原因にもなり、２値化回路で正しいデジタルデータ（信号Ｓ1c）が生成されなくなり、デコード性能に大きく影響を与えてしまう。
【００１０】
また、図５（ｂ）は、同図（ａ）に示した外乱光が同時に入射する時を拡大した信号波形を示しており、信号Ｓ2cのＡに示すように、出力されるはずの２値化信号が外乱光の影響により欠落してしまっている。
【００１１】
そこで本発明は、本来不要な人工光や太陽光などの外乱光が入射する環境下であっても、正確にバーコード記号の情報を読み取る外乱光補正機能を有するシンボル情報読み取り装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、任意の情報を反射率の異なる符号で表記するシンボルに対して、ビーム光を照射しつつ走査して、その反射光の強弱から前記情報を読み取るシンボル情報読み取り装置であって、帰還制御され、前記シンボルからの反射光を情報信号に生成する電流電圧変換手段と、前記電流電圧変換手段により外乱光が存在する環境下で得られた前記反射光から情報信号を生成する際に、前記外乱光を含む前記反射光から生成した情報信号から前記外乱光により発生する脈流成分のみを抽出し且つ増幅して脈流信号を生成する脈流電流抽出手段と、前記脈流電流抽出手段から出力された前記脈流信号を直流電圧信号に変換する整流手段と、前記整流手段からの直流電圧信号を、該直流電圧信号の変換量に比例した抵抗値に経時的に電流（光量）抵抗変換素子で変換し、該抵抗値で前記電流電圧変換手段の帰還制御における帰還抵抗値を可変して、前記脈流成分により発生する出力変動を抑制する出力制御手段とを備えるシンボル情報読み取り装置を提供する。
【００１３】
以上のような構成の外乱光補正機能を有するシンボル情報読み取り装置は、バーコード記号を読み取った情報信号光と同時に外乱光が受光素子に入射した際に、電流電圧変換手段の出力電圧に発生する信号のうねりから、外乱光の脈流成分のみ脈流信号を抽出し直流電圧に変換する。そしてこの直流電圧の変換量に比例した抵抗値に変換する電流（光量）抵抗変換素子により、電流電圧変換手段の合成帰還抵抗を可変し、若しくは、電圧抵抗素子により前記直流電圧の変換量に比例して帰還電流を制御し、前記電流電圧変換手段の前記脈流成分により発生する出力変動を抑制する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明による第１の実施形態として、シンボル情報読み取り装置における外乱光の影響を排除し、バーコード記号の情報を読み取る外乱光補正・電流電圧変換回路の構成例を示す図である。本実施形態において、外乱光補正・電流電圧変換回路以外の構成部位は、図４に示した従来の読み取り装置の構成部位と同等であり、本実施形態の説明においては、この特徴部分のみを説明する。
【００１５】
本実施形態の外乱光補正・電流電圧変換回路は、バーコード記号で反射した反射ビーム光を受光し、光電変換によりバーコード情報信号を生成する電流電圧変換回路に相当する回路であり、図４に示す様な従来構成の微分回路の前段に設けられている回路である。
【００１６】
この外乱光補正・電流電圧変換回路は、大別して、バーコード記号からの反射光を電気信号に変換する電流電圧変換部１と、電流電圧変換部１の出力信号に混入する外乱光によって発生した脈流成分（ＡＣ成分）のみを抽出して増幅し、直流電圧に変換して電流（光量）抵抗変換素子により、外乱光の信号強度によって得られる直流電圧の変化量に応じて、電流電圧変換部１の合成帰還抵抗（トランスインピーダンス）r を可変し、電流電圧変換部１からの出力電圧のうねりと急激なＡＣ変化を抑圧して、外乱光の影響を低減する外乱光補正部２とで構成される。
【００１７】
この電流電圧変換部１は、バーコード記号からの反射光を集光する受光光学系３と、集光された反射光を光電変換し光電信号（情報信号）を生成する受光素子（ＰＤ）４と、この情報信号を所定の電流電圧値に増幅する演算増幅器５と、該演算増幅器５の入出力端子に接続される帰還抵抗Ｒ１，Ｒ２およびコンデンザＣ１とで構成される。
【００１８】
前記演算増幅器５の反転入力端子５ａと出力端子５ｂ間に直列接続した抵抗Ｒ１，Ｒ２の合成抵抗値が、電流から電圧に変換する時のトランスインピーダンスになる。これらの抵抗Ｒ１，Ｒ２と並列に接続されているコンデンサＣ１は、信号に含まれている不要な高域成分のノイズを除去するためのＬＰＦ（Low Pass Filter)を形成する。また帰還抵抗の一方の抵抗Ｒ２には、カドニウムセルＣds６内の可変抵抗素子ｒが並列接続されている。このカドニウムセルＣds６は、後述するダイオードブリッジからなる整流部７より整流された直流電圧の変換量に比例した抵抗値に変換する電流（光量）抵抗変換素子の１つである。
【００１９】
前記電流電圧変換部１の出力端子８は、該電流電圧変換部１で出力した情報信号のエッジが強調された微分信号に生成する微分回路３７（図４に示すものと同等）と、前記外乱光補正部２とに接続される。
【００２０】
この外乱光補正部２は、電流電圧変換部１が出力した情報信号から脈流信号（ＡＣ成分）を増幅するための演算増幅部９と、増幅された脈流信号を直流電圧の信号に変換する整流部７と、電流電圧変換部１のトランスインピーダンスに接続し、外乱光の信号強度によって得られる前記直流電圧の変化量に応じて、トランスインピーダンスを可変する前記カドニウムセルＣds６とで構成される。
【００２１】
この演算増幅部９は、外乱光によって発生したＡＣ成分のみを増幅する非反転タイプの交流増幅器１０を備え、この増幅度は、抵抗Ｒ３，Ｒ４で決定される。抵抗Ｒ３に並列接続されるコンデンサＣ２は、前記コンデンサＣ１と同等であり、信号に含まれている不要な高域成分のノイズを除去する。また、抵抗Ｒ４に接続するコンデンサＣ３は、直流電流を阻止するためのコンデンサであり、通過周波数を決定する。この交流増幅器１０の周波数帯域は、出射ビームのスキャン周波数近傍を通過域とし、前記情報信号の周波数を阻止域となる様な時定数で構成されている。
【００２２】
前記交流増幅器１０で適度に増幅された外乱光の信号成分をダイオードｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４がブリッジ接続された整流部７で全波整流を行い、略直流に整流し、Ｃds６内部の発光素子に抵抗Ｒ５を通して電流を供給する。前記整流部７のダイオードｄ１，ｄ２の共通カソード端子と、ダイオードｄ３，ｄ４の共通アノード端子間に接続されたコンデンサＣ４は、略直流電圧を更に安定させるためのデカップ用コンデンザである。整流部７で整流されて、Ｃds６内部の発光素子に流れる電流は、外乱光の強さに比例する。外乱光の信号成分が大きい場合は、Ｃds６内部の発光素子の発光光量が増え、等価的にＣds６内部の可変抵抗素子の抵抗値を減少させる。この結果、電流電圧変換部１の一方の帰還抵抗Ｒ２の合成抵抗を低下させるため、全帰還抵抗（トランスインピーダンス）が下がり、電流電圧変換部１の出力電圧が低下する。この出力電圧の低下は、同時に、情報信号の電圧低下にもつながるが、外乱光が受光部に影響を与える近視野での信号光量は、比較的十分得られる点と、更には後段の自動利得調整回路（図４に示すＡＧＣ回路３９）で適正な信号振幅に増幅することにより、読み取り性能が悪化することはない。
【００２３】
よって、バーコード記号の読み取りの際に、外乱光が存在しても外乱光補正・電流電圧変換回路の出力信号が飽和したり、信号波形の大きなうねりが抑圧可能となるため、次段の微分回路における微分信号変換時に不要な信号波形を発生することなしに適正な微分信号が得られる。
【００２４】
この様に構成された第１の実施形態の外乱光補正・電流電圧変換回路により、図３に示す信号Ｓ3aのような外乱光に影響されない出力信号が得られ、後段の２値化回路から信号Ｓ3cに示すような２値化信号を得ることが出来る。
【００２５】
従って、本実施形態によれば、受光素子に入射する外乱光によって電流電圧変換部で変換された出力信号（情報信号）から脈流信号（ＡＣ成分）を検出して、直流電圧に変換し、この直流電圧に基づく電流（光量）抵抗変換素子による帰還抵抗値の可変により、電流電圧変換部の出力電圧を制御して、本来不要な人工光や太陽光などの外乱光の成分を除去し、外乱光が存在する悪条件下でも、バーコード記号の読み取りの際に、バーコード記号の情報信号が外乱光に影響されず、正確に情報を読み取ることが可能となる。
【００２６】
図２は、本発明による第２の実施形態として、シンボル情報読み取り装置の外乱光補正・電流電圧変換回路の構成例を示す図である。本実施形態は、前述した第１の実施形態における電流（光量）抵抗変換素子を電圧抵抗変換素子に置き換えた実施形態であり、他の構成及び作用はほぼ同じである。なお、本実施形態において外乱光補正・電流電圧変換回路以外の構成部位は、図４に示した従来の読み取り装置の構成部位と同等であり、ここでは特徴部分のみを説明する。
【００２７】
前記外乱光補正・電流電圧変換回路は、大別して、バーコード記号からの反射光を電気信号に変換する電流電圧変換部１１と、外乱光によって発生したＡＣ成分のみを電流電圧変換部１１からの出力信号から抽出して増幅し、直流電圧に変換する例えば、電界効果トランジスタ等の電圧抵抗変換素子により、外乱光の信号強度によって得られる直流電圧の変化量に応じて、電流電圧変換部１１の合成帰還抵抗（トランスインピーダンス）r を可変し、電流電圧変換部１１からの出力電圧のうねりと急激なＡＣ変化を抑圧して、外乱光の影響を低減する外乱光補正部１２とで構成される。
【００２８】
この電流電圧変換部１１は、バーコード記号からの反射光を集光する受光光学系１３と、集光された反射光を光電変換し光電信号（情報信号）を生成する受光素子（ＰＤ）１４と、この情報信号を所定の電流電圧値に増幅する演算増幅器１５とで構成される。演算増幅器１５の反転入力端子には後述する帰還抵抗Ｒ１１およびコンデンザＣ１１が接続される。このコンデンサＣ１１は、信号に含まれている高域成分のノイズを除去するためのＬＰＦを形成する。
【００２９】
前記電流電圧変換部１１の出力端子１６は、該電流電圧変換部１１で出力した情報信号のエッジが強調された微分信号に生成する微分回路３７（図４に示すものと同等）と、前記外乱光補正部１２とに接続される。
【００３０】
この外乱光補正部１２は、電流電圧変換部１１が出力した情報信号から脈流信号（ＡＣ成分）を増幅するための演算増幅部１７と、増幅された脈流信号を直流電圧の信号に変換する整流部１８と、電流電圧変換部１１の前記帰還抵抗Ｒ１１およびコンデンザＣ１１に接続し、電流電圧変換部１１に掛かる帰還電流を可変する帰還電流可変部１９とで構成される。
【００３１】
前記演算増幅部１７は、バーコード記号からの反射光に外乱光の成分が存在する場合に、前記電流電圧変換部１１からの出力信号から脈流信号（ＡＣ成分）を抽出し増幅する非反転タイプの交流増幅器２０を備える。
【００３２】
この交流増幅器２０は、外乱光によって発生したＡＣ成分のみを増幅し、外乱光のうねり成分のみを抽出する機能を有する。この交流増幅器２０の周波数帯域は、抵抗Ｒ１２，Ｒ１３及びコンデンサＣ１２，Ｃ１３が接続され、出射ビームのスキャン周波数近傍を通過域に設定し、得られた情報信号の周波数を阻止域に設定するような時定数で構成されている。
【００３３】
更に整流部１８は、コンデンサＣ１４，Ｃ１５とダイオードＤ１１，Ｄ１２による半波整流形の倍電圧整流回路として構成され、演算増幅部１７で適度に増幅された脈流信号（外乱光の信号成分）を略直流電圧に生成し、その出力電圧を帰還電流可変部１９のＦＥＴトランジスタ２１のゲートに印加する。
【００３４】
この帰還電流可変部１９は、ＦＥＴトランジスタ２１と、抵抗Ｒ１５，Ｒ１６とで構成され、前記帰還抵抗Ｒ１１およびコンデンザＣ１１に接続し、外乱光の信号強度によって得られる前記直流電圧の変化量に応じて、電流電圧変換部１１に掛かる帰還電流を可変する。ＦＥＴトランジスタ２１は、直流印加電圧に比例して、ドレイン，ソース間のオン抵抗Ｒdsが変化するＰチャンネルタイプのＭＯＳＦＥＴを採用する。
【００３５】
ここでのトランスインピーダンスは、演算増幅器１５の反転入力端子と出力端間に接続された、抵抗Ｒ１１，Ｒ１５と、更には抵抗Ｒ１６とＦＥＴトランジスタ２１のドレイン、ソース間で決まるオン抵抗Ｒdsの並列接続で構成される合成抵抗により決定される。また、ＦＥＴトランジスタ２１のゲートとＧＮＤ間に挿入している抵抗Ｒ１４は、ＦＥＴトランジスタ２１のオフ時にゲートに掛かる電位を規定し、且つコンデンサＣ１５に蓄積された電荷の放電時間を決定する。
【００３６】
このような構成により、外乱光補正・電流電圧変換回路から出力される情報信号の電圧は、外乱光の信号成分が大きい場合は、ＦＥＴトランジスタ２１のゲート端子に印加される電圧が増加するため、等価的にドレイン，ソース間のオン抵抗Ｒdsが増加し、電流電圧変換部の帰還抵抗の合成抵抗が小さくなるため、外乱光補正・電流電圧変換回路の出力電圧が低下する。
【００３７】
従って、外乱光が存在しても、外乱光補正・電流電圧変換回路の出力信号が飽和したり、信号波形の大きなうねりを抑圧するため、微分回路における変換時に不要な信号波形を発生せずに適正な微分信号を生成することが出来る。
【００３８】
以上説明したように、本実施形態によれば、信号光と同時に外乱光が受光素子に入射する際に、電流電圧変換部の出力電圧に発生する信号のうねりから、外乱光の脈流成分のみを抽出し、その脈流信号を整流して直流電圧に変換し、電流（光量）抵抗変換素子で前記直流電圧の変換量に比例した抵抗値に変換することにより、外乱光の信号強度によって得られる直流電圧の変化量に応じて、電流電圧変換部の合成帰還抵抗（トランスインピーダンス）を可変し、若しくは電圧抵抗変換素子により前記直流電圧の変換量に比例して帰還電流を可変し、外乱光補正・電流電圧変換回路の出力電圧のうねりと急激なＡＣ変化を抑圧する。同時に外乱光の入射があっても、電流電圧変換回路のシグナルヘッドルームが縮小するのを回避する。
【００３９】
従って、周囲の外乱光の信号の強さに応じて電流電圧変換回路の出力変動を抑制したことにより、読取り走査時に周囲の外乱光が信号光と同時に受光素子に入射しても、信号が飽和したり急峻な信号変化により不要な信号波形を発生させることが無くなり読取られた情報の精度が向上する。
【００４０】
以上の実施形態について説明したが、本明細書には以下のような発明も含まれている。
（１）物品に貼られたり或いは読み取りタグ等に印刷されたバーコード記号にレーザ光を走査し、その反射率の異なる部分の記号を検出し、電流電圧変換回路で信号電圧に変換し、更に微分回路で信号のエッジを強調し、更に自動利得調整回路（ＡＧＣ回路）により、所望の信号電圧に増幅し、２値化して情報を読み取るバーコード記号の情報を読み取る装置において、
前記電流電圧変換回路の帰還抵抗の抵抗値を信号振幅に重畳した外乱光の脈流（ＡＣ）成分に比例した略直流電圧に変換する直流電圧変換手段と、
この直流電圧の変換量に比例して前記電流電圧変換回路の帰還抵抗の抵抗値を可変する電流（光量）抵抗変換手段とを具備することを特徴とするバーコード情報読み取り装置。
【００４１】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、本来不要な人工光や太陽光などの外乱光が入射する環境下であっても、正確にバーコード記号の情報を読み取る外乱光補正機能を有するシンボル情報読み取り装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による第１の実施形態として、シンボル情報読み取り装置の外乱光補正・電流電圧変換回路の構成例を示す図である。
【図２】本発明による第２の実施形態として、シンボル情報読み取り装置の外乱光補正・電流電圧変換回路の構成例を示す図である。
【図３】バーコード記号の読み取り時に、外乱光が存在しない場合に読み取られた信号波形を示す図である。
【図４】従来技術によるシンボル情報読み取り装置の概略的な回路構成を示す図である。
【図５】バーコード記号の読み取り時に、外乱光が存在した場合に読み取られた信号波形を示す図である。
【符号の説明】
１…電流電圧変換部
２…外乱光補正部
３…受光光学系
４…受光素子（ＰＤ）
５…演算増幅器
５ａ…反転入力端子
５ｂ…出力端子
６…カドニウムセルＣds（電流（光量）抵抗変換素子）
７…整流部
８…出力端子
９…演算増幅部
１０…交流増幅器
２１…ＦＥＴトランジスタ（電圧抵抗変換素子）
３７…微分回路
【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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