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JP3548874B2 - Non-adjustable bar code reading circuit - Google Patents
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JP3548874B2 - Non-adjustable bar code reading circuit - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はバーコードを電気的に読み取る回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のバーコード読み取り回路は、ほとんどの場合半固定の調整用抵抗を1〜2個使用し、発光ダイオードと受光素子を含む光学特性の大きなバラツキを補正していた。また無調整型のものは選別してバラツキの非常に少ない光学素子を使用していた。いずれの場合も増幅回路はリニア型であるか、電圧入力型のノンリニア増幅回路を使用していた
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の調整方式のものは発光ダイオードの経年劣化をも含めて光学特性のバラツキを補正するために、調整時に高度なテクニックを必要とし製造コストの上昇要因の一つであった。また半固定の小型の可変抵抗器で調整するため、機械的ショック及び長年月の使用に対する信頼性に問題があった。また従来の無調整型のバ−コ−ド読み取り回路は、特性バラツキを選別した高価な光学素子を使用することからやはりコスト高の要因の一つであった。
【0004】
【課題を解決するための手段】
電流入力によるノンリニアな信号増幅を行い、白ピーク電流保持回路等を備える事で広いダイナミックレンジの上下側を圧縮動作させ、圧縮特性中にあってもバーコード信号に相当する部分は圧縮が解除され、非圧縮となる高効率信号増幅を行う。
【0005】
【作用】
演算増幅器のフィードバック回路中に白ピーク電流保持回路を備え、この白ピーク電流を基準電流としてバーコード信号の変化分のみ非圧縮で出力するノンリニア増幅作用である。
【0006】
【発明の実施の形態】
ペンタイプのバーコードスキャナのみに限らず、本発明回路はCCDタイプの電子スキャンによるバーコード読み取り回路、更には有線または無線によるキャリア周波数をデジタル値で変調伝送する場合の元のデジタル値を復調する回路にも有効使用できる。
【0007】
【実施例】
以下本発明の詳細を添付図を参照して説明する。図1は手動スキャンによるバーコード読み取りペンの外観図であり、ペン1の先端部をバーコード3上でなぞる(スキャンする)ことにより、光学的/電気的にバーコード3の情報を読み取り、その判別結果として電気コードを出力する。サイド押しボタン2は、通常このボタンを押した時のみ読み取り可能とするための、操作者の指により押される押しボタンである。
【0008】
図2は本発明になる無調整型バーコード読み取り回路の基本部分となるノンリニア増幅回路である。発光ダイオード6が印加される電流により発光し、バーコード3を照明しその反射光を光学レンズまたは小さな穴を介して受光素子7が受け、受光量に応じた電流を受光素子7自身に流す。また発光ダイオード6からの光はバーコード3を介さずに受光素子7に届くものもある。従って受光素子7に流れる電流は、常時バイアス電流があり、それとバーコード3面からの反射光による電流が重畳したものとなる。
【0009】
スイッチ4はペン1のサイド押しボタン2が押されたとき導通するスイッチであり、スイッチ4がONしたときのみ発光ダイオード6に電流が流れ発光する。電流供給抵抗5(例えば330Ω)は発光ダイオード6に概ね定電流を流すための電流供給抵抗である。
【0010】
基準電圧源8は、演算増幅器9の正側入力端子へ常時一定電圧[+VR]を供給する。演算増幅器9の負側入力端子は、図2の参照符号10乃至18によるフィードバック回路により、[+VR]と等電圧に常時保持される。従って受光素子7に印加される電圧は常に一定の[+VR]である。安定化コンデンサ10(例えば10PF)は高域周波数での演算増幅器9を含めた系の安定化のための小容量コンデンサである。
【0011】
フィードバック抵抗11(例えば1MΩ)により基本増幅率(電流電圧変換の基本係数)が決まる。参照符号12乃至18による回路がなければ普通の電流電圧変換型のリニア増幅回路である。図2に示す回路は、参照符号12乃至18によるノンリニア要素をフィードバックループに組み込み、ダイナミックレンジの両側を特殊な圧縮動作させることにより非常に広いダイナミックレンジを得ている。
【0012】
ここで本回路のノンリニア動作について詳細に説明する。今、スイッチ4がONし発光ダイオード6が発光し受光素子7が受光を始めたとする。受光素子7に流れる電流が増大するため、演算増幅器9の出力[ノンリニアアナログ出力電圧]が上昇する。受光素子7に流れる電流は、バーコード3面の白地からの反射光を受光する場合が最大となり、そのとき、ダイオード14がONし白ピーク電流保持コンデンサ15(例えば0.22μF)を充電し、更にトランジスタ16をも導通させ電流供給抵抗17(例えば15kΩ)を介して受光素子7に電流供給する。この時の受光素子7に流れる電流は、フィードバック抵抗11を流れる電流と電流供給抵抗17を流れる電流との和である。
【0013】
図3にこの動作特性を示す。横軸は受光素子7に流れる電流値であり、縦軸は出力電圧であり縦横ともリニアスケールである。図示のように[白バー部]の点付近では、[ノンリニアアナログ出力電圧]のほんの少しの上昇でも電流供給抵抗17を流れる電流は急激に増加するために、圧縮増幅動作となる。
【0014】
バーコード読み取りペン1の先端が、バーコード3の白バー部から黒バー部に移動する場合は、受光素子7に入る光量は減少し、受光素子7に流れる電流は減少する。この時に、白ピーク電流保持コンデンサ15の電圧は長い時間保持され、トランジスタ16と電流供給抵抗17により白ピーク時の電流を長い時間流し続けることになり、結局フィードバック抵抗11を流れる電流を減少又は逆向きに流し、トランジスタ16及び電流供給抵抗17を流れる白ピーク保持電流の一部を相殺し、受光素子7の電流減少に合わせることになり、結果として非圧縮により[ノンリニアアナログ出力電圧]が下降する。
【0015】
従って、光学系の白バー部に対する電流バラツキが10倍(900%)程度あっても、それは本回路の圧縮特性の中にあり、重要な信号変化部分になると非圧縮で出力電圧が大きく変化し、効率よい増幅動作となっている。
【0016】
更に受光素子7の電流が減少していくと、ダイオード13がONし抵抗12(例えば15kΩ)を介し大きな電流が流れることにより[ノンリニアアナログ出力電圧]は、ここでも圧縮特性を示す(図3参照)。
【0017】
バーコード読み取りペン1の先端が、バーコード3の白と黒バー部を交互にスキャンしている時、図3に示す[白バー部]の点と[黒バー部]の点間の特性曲線上を往復する動作となる。またバーコード読み取りペン1の先端が、バーコード3面から離れ空中に浮上した時、図2の回路の増幅特性は、図3の[空中へ浮上]の点を通り、更に白ピーク電流保持コンデンサ15がトランジスタ16のベース電流により徐々に放電し、トランジスタ16及び電流供給抵抗17を流れる白ピーク保持電流も徐々に小さくなりそして零になり、図3の特性曲線は[空中でSW(スイッチ)ON]の点に戻る。
【0018】
図2の抵抗18は過大電流防止用であり通常動作には関係ない。以上の説明の通り図2の回路は電流入力型のノンリニア動作であるが、演算増幅器9は飽和することはない。受光素子7に流れる電流は多くても10μA程度であるため、ダイオード13,14及びトランジスタ16のVBEの順方向電圧は各0.35V程度であり[ノンリニアアナログ出力電圧]の両圧縮間電圧は図3に示すように約1Vとなる。
【0019】
図4に示す回路図は白/黒判別回路も含めたものであり、また図2のものから少しモデファイもしている。図4の回路図の左半分の部分がノンリニア増幅回路であり、図2のものとの相違点は、抵抗12の代わりにトランジスタ20を図4に示すように接続したことと、微小電流供給抵抗21を追加してあること及び基準電圧源8の代わりに発光ダイオード6のアノード電圧を利用して[+VR]としている点である。
【0020】
バーコード3の白バー部分に関する動作は図2における動作と全く同じなのでここでの説明は省略する。バーコード読み取りペン1の先端が、バーコード3の黒バー部に移動する場合、図2における動作と多少異なり、ダイオード13がONするまで演算増幅器9の出力電圧が下降すると、ダイオード13を流れる電流の99%以上はトランジスタ20のコレクタを流れ、白ピーク電流保持コンデンサ15を放電し、トランジスタ16及び電流供給抵抗17を流れる白ピーク保持電流値が小さくなる。
【0021】
電流供給抵抗17を流れる電流値からフィードバック抵抗11を流れる電流値を差し引いた値が、受光素子7に流れる電流値に等しくなった時点で演算増幅器9の出力電圧[ノンリニアアナログ出力電圧]の電圧下降は停止し、ダイオード13を流れる電流も零となり、トランジスタ20を介して流れた白ピーク電流保持コンデンサ15の放電電流も停止する。この時点が図5(図4の回路の増幅特性図)の[黒バー部]の点である。
【0022】
この時点においても、トランジスタ16及び電流供給抵抗17を流れる電流は、補正されたその値に保持される。ここで演算増幅器9の出力電圧がほんの少しでも下降すると電流供給抵抗17を流れる電流が大きく変化することから、[黒バー部]の点は図5に示すようにやはり圧縮された増幅動作である。
【0023】
ここでまた、バーコード読み取りペン1の先端が、バーコード3の黒バ−から白バー上に移動した時、受光素子7に流れる電流はまた増大し、演算増幅器9の出力を上昇させる。この時ダイオード14がONするまではフィードバック抵抗11を流れる電流のみが変化することになり、非圧縮の増幅特性となる(図5参照)。ダイオード14がONするとそこから圧縮特性となり、白ピーク電流保持コンデンサ15が新たなピーク電圧を保持する。
【0024】
図3に示す特性と異なるのは、図5に示す特性は白/黒バーに対しループを描くヒステリシス特性を持ち、1本毎の各バーに対してピーク電流保持値が更新され、且つ白バーと黒バーに対する特性が基準電圧[+VR]に対して対称となることである。従ってバーコード3の白と黒部分に対する特性上のバランスが大変良く、またバーコード3の途中で光の反射の様子が変わる時でも基準となるピーク保持電流値が即更新されること等のメリットにより、大変信頼性の高いバーコード3の読み取りが可能になる。
【0025】
図4に示す回路の[ノンリニアアナログ出力電圧]の両圧縮間電圧は、図2のものよりトランジスタ20のVBEが加わる分だけ増して、図5に示すように約1.5Vとなる。
【0026】
ここで白/黒判別回路について説明する。図5の特性図からすぐに分かることは、[+VR]の電圧値よりも演算増幅器9の出力電圧[ノンリニアアナログ出力電圧]の方が高いか低いかを判別すればよい。その場合は図4の参照符号22乃至30で構成する回路の代わりに破線で示すように、電圧コンパレータ31の負側入力端子を接続すればよい。普通のバーコードを読み取る場合はこれで充分である。
【0027】
ここで、灰色(コントラスト比の小さい)バーコード3を読み取る場合、またはバーコード読み取りペン1を傾けて使用し光学的フォーカスが悪化し受光素子7の電流変化が少なくなった場合、または発光受光素子6及び7を含めた光学系が経年劣化した場合、またはバーコード読み取りペン1の先端にゴミが付着し受光素子7の電流変化分が少なくなった場合、等の動作を想定してみる。今、代表的に灰色バーコード3を読み取る例で説明すると、図5の特性図の[白バー部]の点から[灰色バー部]の点間を増幅特性点が直線的に往復することになり、例えば[灰色バー部]の点が判別レベルである[+VR]の電圧に近づき、ノイズや信号のデューティ比の悪化等の影響で誤判別し易くなる。または[灰色バー部]の点が[+VR]よりプラス側である場合は、判別できない。
【0028】
これらの場合でも判別できる回路を考案したが、それが参照符号22乃至30で示す回路であり、基本的にはAMエンベロープ検波回路と加算回路である。ダイオード23及び24は特性の揃ったショットキーバリア・ダイオードが望ましい。白レベル保持コンデンサ26(例えば0.22μF)が[白バー部]のレベルを[W]点にアナログ電圧として一時記憶し、黒レベル保持コンデンサ25(例えば0.22μF)が[黒バー部]または[灰色バー部]のレベルを[B]点にアナログ電圧として一時記憶する。
【0029】
抵抗27(例えば3.3MΩ)はプルアップ抵抗であり、抵抗28(例えば2.2MΩ)はプルダウン抵抗である。抵抗29及び30(例えば1MΩ)が加算用のサミング抵抗でありその中間点(電圧コンパレータ31の負側入力端子)へ[W]点と[B]点の電圧のちょうど中間値を与える。
【0030】
ダイオード23及び24はそれぞれ順方向の電圧降下を生じるが、サミング抵抗29及び30により加算されると互いにキャンセルされる。従って電圧コンパレータ31の負側入力端子には、図5に示す[白バー部]の電圧と[黒バー部]または[灰色バー部]の電圧の中間レベルの電圧が印加される。電圧コンパレータ31の正側入力端子は、ヒステリシス(シュミット)特性を持たせるため2個の抵抗で接続されている。抵抗32(例えば2.2MΩ)は正帰還抵抗であり、抵抗33(例えば33kΩ)はヒステリシス電圧生成抵抗であり、約80mVのヒステリシス電圧レベルとしている。
【0031】
以上の説明で分かる通り、図4の判別回路は、[ノンリニアアナログ出力電圧]の信号振幅レベルの中間レベルを判別レベルとしている。従って、コントラスト比の小さいバーコード3でも、バーコード読み取りペンが傾いて光学的フォーカスが甘くなったときでも、光学系の経年劣化があり信号レベルが約半分に落ちても、信頼性良くバーコードの読み取りができる。
【0032】
ダイオード22は、判別レベルを図5の[白バー部]の電圧レベルにまで上昇させずにその少し下位の電圧に制限する機能を持ち、バーコード読み取りペン1の先端が最初の黒バー以前の白地上をスキャンしている時の誤判別を防いでいる。
【0033】
参照符号21及び34乃至36で示す回路は、スイッチ4がOFFしている時の[バーコード判別出力]を“低”レベルに固定するためであり、微小電流供給抵抗21(例えば33kΩ)は、演算増幅器9の正側入力端子の入力電圧が零になることを防ぎ、演算増幅器9が飽和することを避けている。尚電圧コンパレータ31は演算増幅器で代用することができる。
【0034】
ここまでの説明はペンタイプのバーコード・スキャナに限定して進めてきたが、この回路はCCDを使用した電子スキャンによるバーコード読み取り回路としても使用できる。その場合は、受光素子7の代わりにCCD出力を電流として入力すればよい。また本回路は有線または無線によるキャリア周波数をデジタル値で変調伝送する場合の元のデジタル値を復調する回路にも使用できる。その場合は、受光素子7の代わりにキャリアの検波出力を電流として入力すればよい。
【0035】
【発明の効果】
本発明になる無調整型バーコード読み取り回路は、従来困難であった無調整化を可能とし、且つシンプルな構成でもあり、製造コストを低下させることができた。また調整箇所がないので耐久性が増し、光学系の経年劣化をも自動補正する。諸条件下での白黒判別バランスが優れているため、出力デューティ比の崩れも少ない。総合的には低コストで且つバーコードの読み取り信頼性が大幅に増し、長期に亘りそれが保持される。
【図面の簡単な説明】
【図1】バーコード読み取りペン
【図2】ノンリニア増幅回路(基本部分)
【図3】ノンリニア増幅特性
【図4】ノンリニア・バーコード読み取り回路
【図5】対称型ノンリニア増幅特性
【符号の説明】
1 バーコード読み取りペン
2 サイド押しボタン
3 バーコード
4 スイッチ
5 電流供給抵抗
6 発光ダイオード
7 受光素子
8 基準電圧源
9 演算増幅器
10 安定化コンデンサ
11 フィードバック抵抗
12 抵抗
13 ダイオード
14 ダイオード
15 白ピーク電流保持コンデンサ
16 トランジスタ
17 電流供給抵抗
18 抵抗
19 フィルターコンデンサ
20 トランジスタ
21 微小電流供給抵抗
22 ダイオード
23 ダイオード
24 ダイオード
25 黒レベル保持コンデンサ
26 白レベル保持コンデンサ
27 プルアップ抵抗
28 プルダウン抵抗
29 サミング抵抗
30 サミング抵抗
31 電圧コンパレータ
32 正帰還抵抗
33 抵抗
34 ダイオード
35 抵抗
36 抵抗
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a circuit for electrically reading a barcode.
[0002]
[Prior art]
In most cases, a conventional bar code reading circuit uses one or two semi-fixed adjusting resistors to correct a large variation in optical characteristics including a light emitting diode and a light receiving element. In addition, the non-adjustable type is selected and uses an optical element with very little variation. Also amplifier circuit each case linear der Luke, have used non-linear amplifier circuit of a voltage input type.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The above-mentioned conventional adjustment method requires advanced techniques at the time of adjustment in order to correct variations in optical characteristics including aging of the light emitting diode, and is one of the factors that increase the manufacturing cost. In addition, since the adjustment is performed with a small variable resistor that is semi-fixed, there is a problem in reliability against mechanical shock and long-term use. Also, the conventional non-adjustable bar code reading circuit is one of the factors of high cost because an expensive optical element whose characteristic variation is selected is used.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
Performs non-linear signal amplification by current input, and provides white peak current holding circuit etc. to perform compression operation on the upper and lower sides of a wide dynamic range, and the part corresponding to bar code signal is decompressed even during compression characteristics Perform high-efficiency signal amplification that is not compressed.
[0005]
[Action]
This is a non-linear amplification operation in which a white peak current holding circuit is provided in the feedback circuit of the operational amplifier, and only the amount of change in the bar code signal is output uncompressed using the white peak current as a reference current.
[0006]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The circuit of the present invention is not limited to the pen type bar code scanner, and the circuit of the present invention demodulates the original digital value in the case where the carrier frequency is modulated and transmitted by a digital value by a wired or wireless carrier frequency. It can also be used effectively in circuits.
[0007]
【Example】
The details of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is an external view of a bar code reading pen by manual scanning. By tracing (scanning) the tip of the pen 1 on the bar code 3, information on the bar code 3 is read optically / electrically, and the information is read. An electric code is output as a result of the determination. The side push button 2 is a push button normally pressed by an operator's finger to enable reading only when the button is pressed.
[0008]
FIG. 2 shows a non-linear amplifier circuit which is a basic part of the non-adjustable bar code reading circuit according to the present invention. The light emitting diode 6 emits light by the applied current, illuminates the bar code 3, receives the reflected light through the optical lens or a small hole, and the light receiving element 7 flows a current corresponding to the amount of received light to the light receiving element 7 itself. Some light from the light emitting diode 6 reaches the light receiving element 7 without passing through the bar code 3. Therefore, the current flowing through the light receiving element 7 always has a bias current, and the current due to the light reflected from the bar code 3 surface is superimposed on the bias current.
[0009]
The switch 4 is a switch that conducts when the side push button 2 of the pen 1 is pressed, and a current flows through the light emitting diode 6 to emit light only when the switch 4 is turned on. The current supply resistor 5 (for example, 330Ω) is a current supply resistor for allowing a substantially constant current to flow through the light emitting diode 6.
[0010]
The reference voltage source 8 always supplies a constant voltage [+ VR] to the positive input terminal of the operational amplifier 9. The negative input terminal of the operational amplifier 9 is always held at the same voltage as [+ VR] by a feedback circuit denoted by reference numerals 10 to 18 in FIG. Therefore, the voltage applied to the light receiving element 7 is always a constant [+ VR]. The stabilizing capacitor 10 (for example, 10PF) is a small-capacitance capacitor for stabilizing the system including the operational amplifier 9 at a high frequency.
[0011]
A basic amplification factor (a basic coefficient of current-voltage conversion) is determined by the feedback resistor 11 (for example, 1 MΩ). If there is no circuit denoted by reference numerals 12 to 18, it is a normal current-voltage conversion type linear amplification circuit. The circuit shown in FIG. 2 obtains a very wide dynamic range by incorporating non-linear elements denoted by reference numerals 12 to 18 into a feedback loop and performing a special compression operation on both sides of the dynamic range.
[0012]
Here, the non-linear operation of the present circuit will be described in detail. Now, it is assumed that the switch 4 is turned on, the light emitting diode 6 emits light, and the light receiving element 7 starts receiving light. Since the current flowing through the light receiving element 7 increases, the output [non-linear analog output voltage] of the operational amplifier 9 increases. The current flowing through the light receiving element 7 is maximized when light reflected from a white background of the bar code 3 is received. At that time, the diode 14 is turned on and the white peak current holding capacitor 15 (for example, 0.22 μF) is charged. Further, the transistor 16 is also turned on to supply current to the light receiving element 7 via the current supply resistor 17 (for example, 15 kΩ). The current flowing through the light receiving element 7 at this time is the sum of the current flowing through the feedback resistor 11 and the current flowing through the current supply resistor 17.
[0013]
FIG. 3 shows this operating characteristic. The horizontal axis represents the value of the current flowing through the light receiving element 7, the vertical axis represents the output voltage, and the vertical and horizontal axes are linear scales. As shown in the figure, in the vicinity of the [white bar portion], even if the [non-linear analog output voltage] slightly increases, the current flowing through the current supply resistor 17 sharply increases.
[0014]
When the tip of the barcode reading pen 1 moves from the white bar portion to the black bar portion of the barcode 3, the amount of light entering the light receiving element 7 decreases, and the current flowing through the light receiving element 7 decreases. At this time, the voltage of the white peak current holding capacitor 15 is held for a long time, and the current at the time of the white peak continues to flow for a long time by the transistor 16 and the current supply resistor 17, so that the current flowing through the feedback resistor 11 is reduced or reversed. In this case, a part of the white peak holding current flowing through the transistor 16 and the current supply resistor 17 is canceled, and the current is reduced in accordance with the decrease in the current of the light receiving element 7. As a result, the [non-linear analog output voltage] decreases due to non-compression. .
[0015]
Therefore, even if the current variation with respect to the white bar portion of the optical system is about 10 times (900%), it is in the compression characteristic of this circuit, and when it becomes an important signal change portion, the output voltage changes largely without compression. And an efficient amplification operation.
[0016]
When the current of the light receiving element 7 further decreases, the diode 13 turns on and a large current flows through the resistor 12 (for example, 15 kΩ), so that the [non-linear analog output voltage] also shows a compression characteristic (see FIG. 3). ).
[0017]
When the tip of the barcode reading pen 1 scans the white and black bar portions of the barcode 3 alternately, the characteristic curve between the point of [white bar portion] and the point of [black bar portion] shown in FIG. It is an operation of reciprocating above. When the tip of the barcode reading pen 1 floats away from the surface of the barcode 3 and rises in the air, the amplification characteristic of the circuit in FIG. 2 passes through the point [floating in the air] in FIG. 15 gradually discharges due to the base current of the transistor 16, the white peak holding current flowing through the transistor 16 and the current supply resistor 17 also gradually decreases to zero, and the characteristic curve of FIG. Return to point.
[0018]
The resistor 18 in FIG. 2 is for preventing an excessive current and is not related to a normal operation. As described above, the circuit shown in FIG. 2 performs the current input type nonlinear operation, but the operational amplifier 9 does not saturate. Since the current flowing through the light receiving element 7 is at most about 10 μA, the forward voltage of VBE of each of the diodes 13 and 14 and the transistor 16 is about 0.35 V, and the voltage between the two non-linear analog output voltages is shown in FIG. As shown in FIG.
[0019]
The circuit diagram shown in FIG. 4 also includes a white / black discriminating circuit, and is slightly modified from that of FIG. The left half of the circuit diagram of FIG. 4 is a non-linear amplifier circuit, which is different from that of FIG. 2 in that a transistor 20 is connected in place of the resistor 12 as shown in FIG. 21 and the point that [+ VR] is set using the anode voltage of the light emitting diode 6 instead of the reference voltage source 8.
[0020]
The operation relating to the white bar portion of the barcode 3 is exactly the same as the operation in FIG. When the tip of the barcode reading pen 1 moves to the black bar portion of the barcode 3, the operation in FIG. 2 is slightly different from the operation in FIG. 99% or more flows through the collector of the transistor 20, discharges the white peak current holding capacitor 15, and the white peak holding current flowing through the transistor 16 and the current supply resistor 17 decreases.
[0021]
When the value obtained by subtracting the value of the current flowing through the feedback resistor 11 from the value of the current flowing through the current supply resistor 17 becomes equal to the value of the current flowing through the light receiving element 7, the voltage of the output voltage [non-linear analog output voltage] of the operational amplifier 9 falls. Stops, the current flowing through the diode 13 also becomes zero, and the discharge current of the white peak current holding capacitor 15 flowing through the transistor 20 also stops. This point corresponds to the point of [black bar] in FIG. 5 (amplification characteristic diagram of the circuit of FIG. 4).
[0022]
At this time, the current flowing through the transistor 16 and the current supply resistor 17 is maintained at the corrected value. Here, if the output voltage of the operational amplifier 9 drops even a little, the current flowing through the current supply resistor 17 changes greatly. Therefore, the point of [black bar] is a compressed amplification operation as shown in FIG. .
[0023]
Here, when the tip of the bar code reading pen 1 moves from the black bar to the white bar of the bar code 3, the current flowing through the light receiving element 7 increases again, and the output of the operational amplifier 9 rises. At this time, only the current flowing through the feedback resistor 11 changes until the diode 14 is turned on, resulting in an incompressible amplification characteristic (see FIG. 5). When the diode 14 is turned on, the compression characteristic starts from there, and the white peak current holding capacitor 15 holds a new peak voltage.
[0024]
The characteristic shown in FIG. 5 is different from the characteristic shown in FIG. 3 in that the characteristic shown in FIG. 5 has a hysteresis characteristic that draws a loop for white / black bars, the peak current holding value is updated for each bar, and the white bar And black bars are symmetrical with respect to the reference voltage [+ VR]. Therefore, there is a merit that the characteristic balance between the white and black portions of the barcode 3 is very good, and even when the state of light reflection changes in the middle of the barcode 3, the reference peak holding current value is immediately updated. This makes it possible to read the barcode 3 with very high reliability.
[0025]
The voltage between the two non-linear analog output voltages of the circuit shown in FIG. 4 becomes larger than that of FIG. 2 by the addition of the VBE of the transistor 20, and becomes about 1.5 V as shown in FIG.
[0026]
Here, the white / black discrimination circuit will be described. What is immediately apparent from the characteristic diagram of FIG. 5 is to determine whether the output voltage [non-linear analog output voltage] of the operational amplifier 9 is higher or lower than the voltage value of [+ VR]. In that case, the negative input terminal of the voltage comparator 31 may be connected as shown by a broken line instead of the circuit constituted by reference numerals 22 to 30 in FIG. This is sufficient for reading ordinary barcodes.
[0027]
Here, when reading the gray (small contrast ratio) bar code 3, or when the bar code reading pen 1 is used at an angle to deteriorate the optical focus and reduce the current change of the light receiving element 7, or the light emitting and receiving element It is assumed that the optical system including 6 and 7 has deteriorated over time, or that dust has adhered to the tip of the barcode reading pen 1 and the amount of change in the current of the light receiving element 7 has been reduced. Now, a typical example of reading the gray bar code 3 will be described. The amplification characteristic point linearly reciprocates between the point of [white bar part] and the point of [gray bar part] in the characteristic diagram of FIG. For example, the point of the [gray bar portion] approaches the voltage of [+ VR], which is the determination level, and is likely to be erroneously determined due to the influence of noise, deterioration of the signal duty ratio, and the like. Alternatively, when the point of [gray bar portion] is on the plus side of [+ VR], it cannot be determined.
[0028]
Although a circuit that can discriminate in these cases has been devised, the circuits indicated by reference numerals 22 to 30 are basically an AM envelope detection circuit and an addition circuit. Preferably, the diodes 23 and 24 are Schottky barrier diodes having uniform characteristics. The white level holding capacitor 26 (for example, 0.22 μF) temporarily stores the level of the [white bar portion] as an analog voltage at the point [W], and the black level holding capacitor 25 (for example, 0.22 μF) outputs the [black bar portion] or The level of the [gray bar portion] is temporarily stored as an analog voltage at the point [B].
[0029]
The resistor 27 (for example, 3.3 MΩ) is a pull-up resistor, and the resistor 28 (for example, 2.2 MΩ) is a pull-down resistor. The resistors 29 and 30 (for example, 1 MΩ) are summing resistors for addition, and apply an intermediate value between the voltages at the points [W] and [B] to an intermediate point (a negative input terminal of the voltage comparator 31).
[0030]
Diodes 23 and 24 each cause a forward voltage drop, but when summed by summing resistors 29 and 30, cancel each other. Therefore, the voltage at the intermediate level between the voltage of [white bar portion] and the voltage of [black bar portion] or [gray bar portion] shown in FIG. 5 is applied to the negative input terminal of the voltage comparator 31. The positive-side input terminal of the voltage comparator 31 is connected by two resistors so as to have a hysteresis (Schmitt) characteristic. The resistance 32 (for example, 2.2 MΩ) is a positive feedback resistance, and the resistance 33 (for example, 33 kΩ) is a hysteresis voltage generation resistance, and has a hysteresis voltage level of about 80 mV.
[0031]
As can be understood from the above description, the discrimination circuit in FIG. 4 uses the intermediate level of the signal amplitude level of [non-linear analog output voltage] as the discrimination level. Therefore, even if the bar code 3 has a small contrast ratio, the bar code reading pen is tilted and the optical focus is weakened, and even if the optical system deteriorates due to aging and the signal level drops to about half, the bar code 3 can be reliably used. Can be read.
[0032]
The diode 22 has a function of limiting the discrimination level to a voltage slightly lower than the voltage level of the [white bar portion] in FIG. 5 without increasing the discrimination level. This prevents erroneous determination when scanning a white background.
[0033]
The circuits indicated by reference numerals 21 and 34 to 36 are for fixing the [bar code discrimination output] to the “low” level when the switch 4 is OFF, and the minute current supply resistor 21 (for example, 33 kΩ) The input voltage of the positive input terminal of the operational amplifier 9 is prevented from becoming zero, and the operational amplifier 9 is prevented from being saturated. The voltage comparator 31 can be replaced by an operational amplifier.
[0034]
Although the description so far has been limited to the pen-type barcode scanner, this circuit can also be used as a barcode reading circuit by electronic scanning using a CCD. In that case, the CCD output may be input as a current instead of the light receiving element 7. This circuit can also be used for a circuit that demodulates the original digital value when a wired or wireless carrier frequency is modulated and transmitted with a digital value. In that case, the detection output of the carrier may be input as a current instead of the light receiving element 7.
[0035]
【The invention's effect】
The non-adjustable bar code reading circuit according to the present invention enables non-adjustment, which has been difficult in the past, has a simple configuration, and has reduced manufacturing costs. Also, since there are no adjustment points, the durability is increased, and the aging of the optical system is automatically corrected. Since the black-and-white determination balance under various conditions is excellent, the output duty ratio is less likely to collapse. Overall, the barcode reading reliability is greatly increased at a low cost, and is maintained for a long time.
[Brief description of the drawings]
Fig. 1 Bar code reading pen Fig. 2 Non-linear amplifier circuit (basic part)
[Fig. 3] Non-linear amplification characteristics [Fig. 4] Non-linear barcode reading circuit [Fig. 5] Symmetric non-linear amplification characteristics [Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 bar code reading pen 2 side push button 3 bar code 4 switch 5 current supply resistor 6 light emitting diode 7 light receiving element 8 reference voltage source 9 operational amplifier 10 stabilizing capacitor 11 feedback resistor 12 resistor 13 diode 14 diode 15 white peak current holding capacitor Reference Signs List 16 transistor 17 current supply resistor 18 resistor 19 filter capacitor 20 transistor 21 minute current supply resistor 22 diode 23 diode 24 diode 25 black level holding capacitor 26 white level holding capacitor 27 pull-up resistor 28 pull-down resistor 29 summing resistor 30 summing resistor 31 voltage comparator 32 Positive feedback resistance 33 Resistance 34 Diode 35 Resistance 36 Resistance

Claims (5)

演算増幅器と、該演算増幅器の正側入力端子に基準電圧を印加する電圧源と、前記演算増幅器の負側入力端子とグランド間に接続され、バーコード面からの光を受光し光・電流変換する受光素子と、前記演算増幅器の出力端子と負側入力端子の間に接続されたフィードバック抵抗と、前記演算増幅器の出力端子電圧が前記基準電圧に回路によって設定された一定電圧を加えた電圧より高くなった時に、そのピーク値に応じた電流を前記演算増幅器の負側入力端子に向かって流し、且つ一定時間定電流保持する電流供給回路と、前記演算増幅器の出力端子電圧が前記基準電圧から回路によって設定された一定電圧を引いた電圧より低くなった時に、その瞬時値に応じた電流を前記演算増幅器の負側入力端子から流出させる回路とからなることを特徴とする電流入力型ノンリニア増幅回路を備えた無調整型バーコード読み取り回路。An operational amplifier, a voltage source for applying a reference voltage to a positive input terminal of the operational amplifier, and a light source connected between the negative input terminal of the operational amplifier and the ground for receiving light from a bar code surface and performing light / current conversion A light receiving element, a feedback resistor connected between the output terminal and the negative input terminal of the operational amplifier, and a voltage obtained by adding a constant voltage set by a circuit to the output terminal voltage of the operational amplifier to the reference voltage. A current supply circuit for flowing a current corresponding to the peak value toward the negative input terminal of the operational amplifier when the voltage becomes high, and for maintaining a constant current for a certain period of time; A circuit that causes a current corresponding to the instantaneous value to flow out from the negative input terminal of the operational amplifier when the voltage becomes lower than a voltage obtained by subtracting a constant voltage set by the circuit. No adjustment bar code reading circuit having a current input type non-linear amplifier circuit according to symptoms. 演算増幅器と、該演算増幅器の正側入力端子に基準電圧を印加する電圧源と、前記演算増幅器の負側入力端子とグランド間に接続され、バーコード面からの光を受光し光・電流変換する受光素子と、前記演算増幅器の出力端子と負側入力端子間に接続されたフィードバック抵抗と、前記演算増幅器の出力端子電圧が前記基準電圧に回路によって設定された一定電圧を加えた電圧より高くなった時に、そのピーク値に応じた電流を前記演算増幅器の負側入力端子に向かって流し、且つ一定時間定電流保持する電流供給回路と、前記演算増幅器の出力端子電圧が前記基準電圧から回路によって設定された一定電圧を引いた電圧より低くなった時に、前記電流供給回路の保持電流値を減少させる保持電流補正回路とからなることを特徴とする電流入力型ノンリニア増幅回路を備えた無調整型バーコード読み取り回路。An operational amplifier, a voltage source for applying a reference voltage to a positive input terminal of the operational amplifier, and a light source connected between the negative input terminal of the operational amplifier and the ground for receiving light from a bar code surface and performing light / current conversion A light receiving element, a feedback resistor connected between the output terminal and the negative input terminal of the operational amplifier, and an output terminal voltage of the operational amplifier higher than a voltage obtained by adding a constant voltage set by a circuit to the reference voltage. A current supply circuit that supplies a current corresponding to the peak value toward the negative input terminal of the operational amplifier and holds a constant current for a certain period of time; when it becomes lower than the voltage obtained by subtracting a predetermined voltage set by the current, characterized in that comprising a holding current correction circuit for reducing the holding current value of the current supply circuit oN No adjustment bar code reading circuit with type non-linear amplifier circuit. 前記ノンリニア増幅回路の出力電圧を印加する、ダイオードとコンデンサによる正極性AMエンベロープ検波回路と、前記ノンリニア増幅回路の出力電圧を印加する、ダイオードとコンデンサによる負極性AMエンベロープ検波回路と、前記正極性AMエンベロープ検波回路の出力電圧と前記負極性AMエンベロープ検波回路の出力電圧とを加算し中間電圧を出力する、直列接続された2個の抵抗回路と、前記中間電圧と前記ノンリニア増幅回路の出力電圧とを比較し、バーコード判別出力する電圧コンパレータとからなる電圧レベル判別回路を備えたことを特徴とする請求項2記載の無調整型バーコード読み取り回路。A positive polarity AM envelope detection circuit using a diode and a capacitor for applying the output voltage of the non-linear amplifier circuit, a negative polarity AM envelope detection circuit using a diode and a capacitor for applying the output voltage of the non-linear amplifier circuit, and the positive polarity AM Two resistor circuits connected in series, which add an output voltage of an envelope detection circuit and an output voltage of the negative polarity AM envelope detection circuit and output an intermediate voltage, the intermediate voltage, an output voltage of the non-linear amplifier circuit, 3. A non-adjustable bar code reading circuit according to claim 2, further comprising a voltage level discriminating circuit comprising a voltage comparator for comparing and outputting a bar code. 前記負極性AMエンベロープ検波回路の出力電圧が前記基準電圧に一定電圧を加えた電圧より高くならなくするダイオードによる制限回路を備えたことを特徴とする請求項3記載の無調整型バーコード読み取り回路。4. The non-adjustable barcode reading circuit according to claim 3, further comprising a diode limiting circuit for preventing an output voltage of the negative polarity AM envelope detection circuit from being higher than a voltage obtained by adding a constant voltage to the reference voltage. . 前記基準電圧を印加する電圧源が発光ダイオードであることを特徴とする請求項2記載の無調整型バーコード読み取り回路。3. The non-adjustable bar code reading circuit according to claim 2, wherein the voltage source for applying the reference voltage is a light emitting diode.
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