JPH0454580A - 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ど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ど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で受光し、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
ナ方式のものなどがある。

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１に入力され、この可変利得
増幅回路ｌの出力が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ＮＪまたは「０」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１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の出力が可変利得増幅回
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有して
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。

可変利得増幅回路ｌは、たとえば第４図に示す構成によ
って実現される。すなわち、この可変利得増幅回路ｌは
、検出素子からの出力信号が抵抗３を介してその反転入
力端子に与えられる演算増幅器４を備え、この演算増幅
器４の出力信号を電界効果形トランジスタ５を介して帰
還させるようにしたものである。そして、トランジスタ
５のゲートにピークホールド回路２からの制御信号か入
力される。この構成により、トランジスタのゲート−ソ
ース間に逆バイアス電圧か与えられるようにしてゲート
電位を変化させることによりトランジスタ５のソース−
ドレイン間の電気抵抗を変化させ、このトランジスタ５
をピークホールド回路２の出力信号により制御される可
変抵抗として動作させることによって、当該増幅回路ｌ
の利得が制御される。

上記のようなＡＧＣ回路によって、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大きくなったときに
は可変利得増幅回路１の利得が減少され、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ｌの利得が大きくされる。したがっ
て、可変利得増幅回路ｌ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
行わせることができる。

〈発明が解決しようとする課題〉 第５図は第３図の各部の信号の変化を示す波形図であり
、第５図（ａ）は可変利得増幅回路１への入力信号の変
化を示し、第５図（ｂ）はピークホールド回路２の出力
信号の変化を示し、第５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１の利得が入力信号レベルに対応して変動す
るので、第５図（Ｃ）に示されるようにこの可変利得増
幅回路１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が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が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ｆｌで示すよ
うな大きなピークを示す。ビ−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ｌ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１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
の出力信号が大きな値のままで維持され、可変利得増幅
回路１の利得が極端に小さな状態が継続する。このため
、第５図（Ｃ）において参照符号Ｉ！４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
ことができなくなる。

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。

く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を変動させる
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育し、 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が予め定めた基準値を超えたと
きに、前記ピークホールド回路におけるピークホールド
レベルをリセットさせるリセット回路を備えたものであ
る。

く作用〉 上記の構成によれば、ピークホールド回路におけるピー
クホールドレベルが基準値を超えたときには、上記ピー
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
たときでも、可変利得増幅回路の利得が極端に小さくな
った状態が継続することがない。これにより、記号面か
らの正反射光を検出素子で受光してしまったときでも、
すみやかに正常な読取状態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、当該信号が
ｒｌＪまたは「０」の二値信号に変換される。

可変利得増幅回路１０の出力信号はまた、ビー、クホー
ルド回路２０に与えられ、このピークホ−ルド回路２０
の出力信号は、可変利得増幅回路■０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ためのリセット回路３０が接部され
ている。

可変利得増幅回路ＩＯは、演算項、幅器１１を存してお
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、
その出力はたとえばＮチャンネルの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１
３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１０の利得か変化する。このよ
うに、この可変利得増幅回路】Ｏは電界効果形トランジ
スタ１３を可変抵抗として用いて、その利得を変動させ
るものである。

トランジスタ１３のソース−ドレイン間の抵抗をゲート
電圧の制御により変化させるためには、ゲート−ソース
間には逆バイアス電圧が与えられる必要がある。すなわ
ちトランジスタ１３はＮチャンネルのものであるので、
ゲート電圧■６とソース電圧Ｖ、　　（＝Ｖ　ｌ　）と
が ＶＧ　＜ｖａ　　　　　　　　　　　　・・・　（１）
となるようにピークホールド回路２０の出力信号を設定
しておけば、トランジスタ１３を可変抵抗として動作さ
せることができる。

ピークホールド回路２０は、可変利得増幅回路１０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。演算増幅器２４の
反転入力端子には抵抗２６を介して基準電圧Ｖ２か与え
られており、これにより、通常の状態では、制御信号と
なる演算増幅器２４の出力信号がトランジスタ１３のソ
ース電圧Ｖ、（＝Ｖ１）よりも低くなるようにして、上
記第（１１式の条件を満足させている。

ダイオード２１と演算増幅器２４とを接続し、また上記
コンデンサ２２などが接続されているライン２５には、
リセット回路３０のＮＰＮ）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、可
変利得増幅回路１０のトランジスタ１３のゲート電圧Ｖ
６と、演算増幅器１１の非反転入力端子に与えられてい
る基準電圧ｖ１とを比較する比較器３２の出力により導
通／遮断制御される。演算増幅器１１０２つの入力端子
間の電圧は等しいので、基準電圧Ｖｌはトランジスタ１
３のソース電圧Ｖ、に等しく、シたがって比較器３２は
ゲート電圧Ｖ。とソース電圧Ｖ、とを比較することにな
る。

この比較器３２は、ゲート電圧Ｖ。が基準電圧Ｖｌより
も高いとき（このときにはトランジスタ１３のゲート−
ソース間は順方向にバイアスされることになる。）にＮ
ＰＮ）ランジスタ３１のベースに抵抗３３を介して電流
を与え、これによりＮＰＮ）ランジスタ３１が導通する
。これによって、ライン２５が接地されるので、コンデ
ンサ２２に蓄積された電荷が速やかに放電され、ピーク
ホールド回路２０におけるピークホールドレベルがリセ
ットされる。このようにして、制御信号が基準電圧Ｖｌ
よりも高くなったとき、すなわちピークホールド回路２
０のピークホールドレベルが基準電圧ｖ１に対応した所
定の基準値を超えたときに、リセット回路３０は上記ピ
ークホールドレベルをリセットさせる。

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（ｂｌはピークホールド
回路２０から可変利得増幅回路ＩＯのトランジスタ１３
に与えられる制御信号を示し、第２図（Ｃ）は可変利得
増幅回路１０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Ａｌｌ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ｆ１２
で示すように速やかに立ち上がる。

ところか、ピークホールド回路２０からの制御信号が立
ち上がって、基準電圧Ｖｌに至ると、比較器３２の出力
がローレベルからハイレベルに反転し、このためトラン
ジスタ３１が導通してコンデンサ２２が放電される。こ
のようにして、制御信号が基準電圧ｖ１を上回ろうとす
る期間Δにはトランジスタ３１は導通されてピークホー
ルド回路２０におけるピークホールドレベルがリセット
される。検出素子の出力信号が立ち下がると制御信号も
参照符号ｌ１１３で示すように立ち下がり、これにより
トランジスタ３１は遮断され、ピークホールド回路２０
はリセット状態から復帰する。

このようにして期間Δが経過した後の期間には、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り、この結果可
変利得増幅回路１０の出力はその振幅か一定に保たれる
。このように、検出素子で正反射光が受光されたときに
は、ピークホールド回路２０のピークホールドレベルが
リセットされるので、引き続き記号の読取を良好に行う
ことができる。

なお、本実施例においてトランジスタ１３のゲート電圧
ｖ０がそのソース電圧Ｖｓ　　（＝Ｖ　ｌ）よりも高く
なったときに、ピークホールドレベルをリセットするこ
ととしているのは、この場合にはトランジスタ１３のグ
ー１−ソース間が順方向にバイアスされるので、もはや
このトランジスタ１３は可変抵抗として動作することが
できず、したがってこの場合には異常動作が生じた場合
であると考えられるからである。

なお、本発明は上述の実施例に限定されるものではない
。たとえば前述の実施例では、可変利得増幅回路１０で
用いられる電界効果形トランジスタとしてＮチャンネル
のものを用いた場合を例にとったが、Ｐチャンネルのも
のを用いた構成も容易に実現される。ただし、この場合
には、ピークホールド回路からの制御信号の極性を第１
図図示の場合とは反転させる必要がある。

また、第１図に示された構成では、リセット回路３０は
比較器３２およびトランジスタ３１を含んで構成されて
いるが、オーブンコレクタ出力の比較器を適用すれば、
出力トランジスタは必要ではない。ただし、このときに
は論理が逆転するので、比較器の反転入力と非反転入力
とを第１図図示の場合とは入れ換える必要がある。

さらに、上述の実施例では、ピークホールド回路２０が
出力する制御信号がトランジスタ１３のソース電圧Ｖ、
に等しい基準電圧ｖ１を超えるときにピークホールドレ
ベルをリセットすることとしたが、リセット回路３０を
動作させるための基準電圧は、トランジスタＩ３のソー
ス電圧とは異なる値であってもよい。

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ときには、ピー
クホールド回路のピークホールドレベルがリセットされ
るので、その後の記号読取を引き続き良好に行うことが
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図は可
変利得増幅回路の一例を示す電気回路図、 第５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、３２・・・比較器、
ｖｌ・・・基準電圧

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を変動させる
   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
   が予め定めた基準値を超えたときに、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。