JPH0454579A - 自動利得制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、バーコードや文字なとの記号を光学的に読み
取る光学的記号読取装置において用いられる自動利得制
御回路に関する。

〈従来の技術〉 従来から、バーコード読取装置や光学式文字読取装置（
ＯＣＲ）などの光学的記号読取装置は、たとえばコンピ
ュータに対する情報入力装置として広く利用されている
。このような光学的記号読取装置には、たとえばレーザ
光でバーコードや文字なとの記号を形成した記号面を走
査し、この走査時における記号面からの反射光を検出す
るようにしたレーザ方式のものや、記号面を照明してそ
の反射光をイメージセンサて受光し、受光面上に結像さ
れた記号の光学像を電気的に走査するようにしたスキャ
ナ方式のものなどかある。

上記のような光学式記号読取装置において、記号面と装
置との間の距離（読取距離）を成る程度の範囲で変動さ
せた場合でも記号の正確な読取が可能であるためには、
読取距離の変動に伴う記号面からの反射光量の変動を回
路的に吸収する必要がある。このため、従来から可変利
得増幅回路を含む自動利得制御回路（ＡＧＣ回路）を用
いて、フォトダイオードやイメージセンサなどの検出素
子の出力を光量の変動によらずにほぼ一定の振幅の信号
に変換する技術が一般に適用されている。

−船釣なＡＧＣ回路の構成は第３図に示されている。記
号面からの反射光の光量に対応した検出素子からの電気
信号は、可変利得増幅回路ｌに入力され、この可変利得
増幅回路１の出力か当該信号をたとえば適当なスライス
レベルでレベル弁別して［１）またはｒＯＪに二値化す
る二値化回路（図示せず）に与えられる。可変利得増幅
回路】の出力信号はまた、ピークホールド回路２に与え
られ、このピークホールド回路２の出力か可変利得増幅
回路１にその利得を制御するための制御信号として帰還
される。

ピークホールド回路２は入力信号レベルが増大するとこ
れに追随してその出力信号を速やかに増大させ、入力信
号レベルの減少に対しては比較的大きな時定数を育して
出力信号を減少させるものである。これにより、入力信
号の激しい変動によらずに回路動作が安定化される。

このような構成によって、反射光の光量が大きくしたが
って検出素子の出力信号が太き（なったときには可変利
得増幅回路ｌの利得か減少され、また反射光の光量が小
さく検出素子の出力信号が小さくなったときには可変利
得増幅回路］の利得か大きくされる。したかって、可変
利得増幅回路１の出力は、記号面からの反射光の光量の
大小によらずにほぼ一定となる。これにより、読取距離
の変動に伴う検出素子における受光光量の変動を吸収し
て、成る範囲の読取距離で記号の読取を正確に行わせる
ことかできる。

〈発明か解決しようとする課題〉 第４図は第３図の各部の信号の変化を示す波形図であり
、第４図（ａｌは可変利得増幅回路ｌへの入力信号の変
化を示し、第４図（ｂｌはピークホールド回路２の出力
信号の変化を示し、第４図（Ｃ）は可変利得増幅回路１
の出力信号を示している。

期間ＴＩにおいては、入力信号の変動に追随してピーク
ホールド回路２の出力信号が変動し、したがって可変利
得制御回路ｌの利得が入力信号レベルに対応して変動す
るので、第４図（Ｃ）に示されるようにこの可変利得増
幅回路ｌの出力信号はほぼ一定の振幅で記号に対応した
振動を示す。

ところで、記号面に対して入射するレーザ光などの光の
入射方向と、この記号面で反射されて検出素子で検出さ
れる反射光の反射方向とがほぼ正反対の方向となるとき
には、強度の高い正反射光か検出素子に入射することに
なる。すなわち、レーザ光の入射方向と検出素子で検出
される反射光の反射方向とかずれているときには、検出
素子では記号面からの散乱光が検出されるのに対して、
上記の場合には正反射光が受光素子で受光される。

この正反射光は散乱反射光に比較して数１０倍〜数１０
０倍の強度を有しており、このため、可変利得増幅回路
ｌへの検出素子からの入力信号は参照符号１１で示すよ
うな大きなピークを示す。ピークホールド回路２はこれ
に追随するので参照符号１２で示すようにその出力が大
きく立ち上がり、このため可変利得増幅回路１の利得は
極端に小さくなる。

ところが、このピークホールド回路ｌは前述のように比
較的大きな時定数を有しているので、検出素子の出力信
号が低くなった後にも、参照符号１３で示すように、そ
の出力信号か大きな値のままで維持され、可変利得増幅
回路ｌの利得が極端に小さな状態が継続する。このため
、第４図ｔｅｌにおいて参照符号１４で示すように、可
変利得増幅回路１の出力信号の振幅が小さくなってしま
い、記号読取を行うことができなくなる。

このように、上記のＡＧＣ回路では、記号面からの正反
射光を受光すると、その後しばらくは、記号読取を行う
ことかできなくなる。

この不具合を解決するために、たとえば検出素子の出力
をリミッタ回路を介して可変利得増幅回路ｌに入力させ
ることが考えられるが、検出素子の出力は受光光量の変
化に対応して大きく変動するので、入力信号を一定の値
でカットすることとすると、却って読取エラーを増大さ
せる結果を招来するおそれがある。

そこで、本発明は、上述の技術的課題を解決し、光学的
記号読取装置において、検出素子に記号面からの正反射
光が入射した場合でも、その後の記号読取動作を良好に
行わせることができるようにした自動利得制御回路を提
供することを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 上記の目的を達成するための本発明の自動利得制御回路
は、記号を形成した記号面を照明してその反射光を検出
素子で検出することにより前記記号を読み取る光学的記
号読取装置に用いられ、前記検出素子の出力信号が入力
され、外部からの制御信号に応答して利得が変動する可
変利得増幅回路と、 二の可変利得増幅回路の出力信号のピークレベルを検出
して保持するピークホールド回路とを有し、 この保持したピークホールドレベルに対応した制御信号
を前記可変利得増幅回路に帰還することによって前記可
変利得増幅回路の出力信号の振幅をほぼ一定に保つ自動
利得制御回路において、前記ピークホールド回路におけ
るピークホールドレベルを、所定回数の記号読取動作毎
に発生するリセット信号によりリセットさせるリセット
回路を備えたものである。

上記所定回数は１回であることが好ましい。

〈作用〉 上記の構成によれば、所定回数（たとえば１回）の記号
読取動作毎にピークホールド回路におけるピークホール
ドレベルがリセットされるので、記号面からの正反射光
のために検出素子の出力信号が一時的に増大し、ピーク
ホールド回路からの制御信号により可変利得増幅回路の
利得が極端に小さくなったときでも、上記のリセット動
作によって可変利得増幅回路の利得を速やかに検出素子
の受光光量に対応した値に復帰させることができる。

〈実施例〉 以下実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例の自動利得制御回路（以下ｒ
ＡＧＣ回路」という）の基本構成を示す電気回路図であ
る。このＡＧＣ回路は、レーザ方式やスキャナ方式のバ
ーコード読取装置および光学式文字読取装置（ＯＣＲ）
などのように、バーコードや文字などの記号を形成した
記号面を照明し、その反射光の検出により記号の読取を
行う光学的記号読取装置において用いられるものである
。

前記反射光を検出するフォトダイオードやイメージセン
サなどを含む検出素子（図示せず）の出力信号は入力端
子ＩＮから可変利得増幅回路１０に入力される。そして
この可変利得増幅回路１０の出力信号は出力端子ＯＵＴ
から、図外の二値化回路などに与えられて、当該信号か
「１」または「０」の二値信号に変換される。

可変利得増幅回路ｌＯの出力信号はまた、ピークホール
ド回路２０に与えられ、このピークホールド回路２０の
出力信号は、可変利得増幅回路ｌＯの利得を制御する制
御信号としてこの可変利得増幅回路１０に入力される。

ピークホールド回路２０には、そのピークホールドレベ
ルをリセットするリセット回路３０が接続されている。

このリセット回路３０には、たとえばレーザビームによ
る記号の走査開始やイメージセンサにおける光学像の電
気的走査の開始に応答して同期信号を発生する同期信号
発生回路４０の出力が与えられており、前記同期信号に
応答してピークホールド回路２０のピークホールドレベ
ルがリセットされる。

可変利得増幅回路１０は、演算増幅器１１を有しており
、この演算増幅器１１．の反転入力端子に上記検出素子
からの信号が抵抗１２を介して入力され、またその非反
転入力端子には基準電圧ｖ１が与えられている。また、
その出力は電界効果形トランジスタ１３を介して反転入
力端子に帰還されている。ピークホールド回路２０から
の制御信号は、トランジスタ１３のゲートに入力されて
おり、ゲート電位の変動によりそのソース−ドレイン間
の電気抵抗が変化し、これにより当該可変利得増幅回路
ｌＯの利得が変化する。

ピークホールド回路２０は、可変利得増幅回路ＩＯから
の電流によってダイオード２１を介して速やかに充電さ
れるコンデンサ２２と、このコンデンサ２２に蓄積され
た電荷を比較的大きな時定数（たとえばレーザ光などの
１走査時間程度）で放電させる抵抗２３とを含む時定数
回路を含んで構成されている。コンデンサ２２の両端電
圧は演算増幅器２４によって正相増幅されて上記のトラ
ンジスタ１３のゲートに与えられる。

ダイオード２Ｉと演算増幅器２４とを接続し、また上記
コンデンサ２２などか接続されているライン２５には、
リセット回路３０を構成するＮＰＮトランジスタ３１の
コレクタが接続されている。

このＮＰＮ）ランジスタ３１は、同期信号発生回路４０
からの同期信号に応答して導通し、ライン２５を接地さ
せて、コンデンサ２２を速やかに放電させる。

同期信号発生回路４０は、たとえばレーザ方式のバーコ
ードリーダなどにおいて、当該レーザ光による記号面の
走査の開始タイミングを検出する検出器４１を有してい
る。この検出器４１は、たとえばいわゆるハンドベルト
タイプのバーコードリーダにおいては、レーザ光が出射
する窓の一端部近傍の筐体内に設けた光検出器などによ
って実現することができる。

この検出器４１の出力信号は、増幅器４２で増幅されて
コンパレータ４３に入力される。このコンパレータ４３
は基準電圧Ｖ２と増幅器４２の出力信号との比較により
、走査開始タイミングに対応して検出パルスを導出する
。この検出パルスが同期信号として上記リセット回路３
０のトランジスタ３１に抵抗３２を介して入力される。

第２図は第１図の各部に導出される信号を示す波形図で
あり、第２図（ａｌは入力端子ＩＮから入力される検出
素子の出力信号を示し、第２図（ｂ）は同期信号発生回
路４０が出力する同期信号を示し、第２図（Ｃ）はピー
クホールド回路２０から可変利得増幅回路１０のトラン
ジスタ１３に与えられる制御信号を示し、第２図（山は
可変利得増幅回路ｌＯから出力端子ＯＵＴに導出される
出力信号を示している。

期間Ｔｌｌにおいては、入力信号の変動に追随してピー
クホールド回路２０の出力信号が変動する結果、可変利
得増幅回路１０の利得は、制御信号が高いときには低く
、また低いときには高くなる。これにより、出力端子Ｏ
ＵＴに導出される出力信号はほぼ一定の振幅を有して振
動する信号となる。したがって、出力端子ＯＵＴに接続
された二値化回路では、たとえば一定のスライスレベル
で当該信号をレベル弁別することによって、この信号の
二値化を良好に行うことができる。

一方、時刻ｔｌｌからの期間に、たとえばレーザ光の記
号面への入射方向と、検出素子で受光される反射光の反
射方向とがほぼ正反対の方向となると、記号面からの正
反射光が検出素子で受光されることにより、入力信号は
第２図（ａｌにおいて参照符号／１１で示すようなピー
クを示す。これによりピークホールド回路２０ではコン
デンサ２２が直ちに充電され、トランジスタ１３に与え
られる制御信号は第２図（ｂ）において参照符号／１２
で示すように速やかに立ち上がる。この結果、可変利得
増幅回路ｌＯの利得は極端に小さくなり、出力信号は第
２図（山において参照符号ｆ１３で示すようないわば潰
れた状態となる。

コンデンサ２２に蓄積された電荷は抵抗２３を介して比
較的大きな時定数で放電されるのて、ピークホールド回
路２０の出力信号は、入力信号が立ち下がった後にも直
ちには低（ならず、参照符号Ｉ！１４で示すように高い
状態に維持される。

このままの状態であれば、可変利得増幅回路ＩＯの利得
が小さい状態か長時間にわたって続くので、しばらくの
間は記号の読取か行えないのであるが、本実施例では、
第２図の時刻ｔ１２において同期信号発生回路４０か出
力する検出パルスｐｌによってリセット回路３０がピー
クホールド回路２０のピークホールドレベルを参照符号
Ｉ！１５で示すようにリセットするので、これ以後の期
間には、ピークホールド回路２０からの制御信号は再び
検出素子の出力信号の変化に追随して変化するものとな
る。この結果、検出パルスｐｌがリセット回路３０に与
えられた後には、記号の読取を正確に行える状態に復帰
する。

同期信号発生回路４０は検出パルスをレーザ光の走査の
度毎に出力するので、−回の走査期間内で検出素子が記
号面からの正反射光を受光しても、次の走査が行われる
期間には、記号の読取を正確行うことができるように可
変利得増幅回路ＩＯの利得が制御されることになる。

なお、本発明は上述の実施例に限定されるものではない
。たとえば上記の実施例では、同期信号発生回路４０か
レーザ光による走査開始のタイミングで同期信号を発生
するようにしているが、イメージセンサを用いて光学像
を電気的に走査する構成においては当該電気的走査の開
始時に同期信号か発生されるようにしてもよい。また、
同期信号は走査の終了に応答して発生されてもよい。ま
た、上記の実施例では、走査の度毎にピークホールドレ
ベルのリセットが行われるようにしたが、たとえば２回
以上の走査に対してピークホールドレベルのリセットを
１回ずつ行うようにしてもよい。その他本発明の要旨を
変更しない範囲内において、種々の設計変更を施すこと
が可能である。

〈発明の効果〉 以上のように本発明の自動利得制御回路によれば、検出
素子に記号面からの正反射光が入射した結果、可変利得
増幅回路の利得が極端に小さくなった場合であっても、
ピークホールド回路のピークホールドレベルのリセット
により、この状態を速やかに解除して記号の読取が良好
に行える状態に復帰させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の自動利得制御回路の基本構
成を示す電気回路図、 第２図は第１図の各部に導出される信号を示す波形図、 第３図は従来技術の構成を示すブロック図、第４図は第
３図の各部に導出される信号を示す波形図である。 １０・・・可変利得増幅回路、２０・・・ピークホール
ド回路、３０・・・リセット回路、４０・・・同期信号
発生回路 第１図 ２、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、記号を形成した記号面を照明してその反射光を検出
   素子で検出することにより前記記号を読み取る光学的記
   号読取装置に用いられ、前記検出素子の出力信号が入力
   され、外部からの制御信号に応答して利得が変動する可
   変利得増幅回路と、 この可変利得増幅回路の出力信号のピークレベルを検出
   して保持するピークホールド回路とを有し、 この保持したピークホールドレベルに対応した制御信号
   を前記可変利得増幅回路に帰還することによって前記可
   変利得増幅回路の出力信号の振幅をほぼ一定に保つ自動
   利得制御回路において、 前記ピークホールド回路におけるピークホールドレベル
   を、所定回数の記号読取動作毎に発生するリセット信号
   によりリセットさせるリセット回路を備えたことを特徴
   とする自動利得制御回路。