專利名稱：光學(xué)信息讀取裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在光學(xué)上讀取具有光反射率不同的部分的讀取對(duì)象的信息，輸出表示該讀取對(duì)象的信息的代碼數(shù)據(jù)的光學(xué)信息處理裝置，特別是涉及適合于讀取條形碼的條形碼讀出器的光學(xué)信息讀取裝置。
背景技術(shù)：
一般，作為條形碼讀出器等的光學(xué)信息讀取裝置，廣泛采用使用發(fā)光二極管(LED)作為光源，使用CCD攝象傳感器作為光敏元件，進(jìn)行光電變換，處理變換的電信號(hào)的裝置；以激光為光源，接收它的反射光，進(jìn)行光電變換，處理該電信號(hào)的裝置。
這些光學(xué)信息讀取裝置一般如圖43所示那樣構(gòu)成。即該光學(xué)信息讀取裝置100由具有LED或半導(dǎo)體激光等光源的發(fā)光部101、基于CCD攝象傳感器的光敏部102、信號(hào)處理部103構(gòu)成。
而且，通過(guò)發(fā)光部101，向具有條形碼記號(hào)201等光反射率不同的部分的讀取對(duì)象200投射光，光敏部102接收來(lái)自該讀取對(duì)象200的反射光，進(jìn)行光電變換，信號(hào)處理部103處理該電信號(hào)，識(shí)別條形碼等的信息，把該代碼數(shù)據(jù)向個(gè)人電腦的主機(jī)裝置300發(fā)送。
該信號(hào)處理部103由放大電路104、雙值化處理電路105、譯碼器106、接口107構(gòu)成。而且，以往一般從放大電路104到雙值化處理電路105對(duì)信號(hào)進(jìn)行模擬處理，在譯碼器106、接口107中，進(jìn)行數(shù)字處理。
而且，用譯碼器106識(shí)別條形碼，變換為代碼數(shù)據(jù)，把該數(shù)據(jù)通過(guò)接口107向主機(jī)裝置300發(fā)送。
作為這樣的光學(xué)信息讀取裝置，例如有特開(kāi)平6-187480號(hào)公報(bào)中那樣使用LED作為發(fā)光部101的光源，對(duì)光敏部102使用CCD攝象傳感器的裝置。
此外，同樣作為對(duì)光敏部使用CCD攝象傳感器的光學(xué)信息讀取裝置，有如特開(kāi)平6-195496號(hào)公報(bào)那樣處理用光敏部進(jìn)行了光電變換后的電信號(hào)的信號(hào)處理部即演算電路部，它包含對(duì)數(shù)放大器、限幅信號(hào)發(fā)生電路和比較電路，并一邊維持寬的動(dòng)態(tài)范圍特性，一邊能進(jìn)行適應(yīng)過(guò)渡或瞬時(shí)的外部干擾光的變化的控制，讀取正確的光學(xué)信息。
或者，例如有特開(kāi)平11-259592號(hào)公報(bào)那樣使用半導(dǎo)體激光那樣的激光光源作為發(fā)光部的光源的光學(xué)信息讀取裝置，但是在該光學(xué)信息讀取裝置中，用光敏部進(jìn)行了光電變換之后的信號(hào)處理是使用放大電路和雙值化處理電路進(jìn)行模擬處理，用此后的譯碼器和接口進(jìn)行數(shù)字處理。
可是，在這樣的以往的光學(xué)信息讀取裝置的信號(hào)處理中存在以下的問(wèn)題。
①伴隨著放大率和溫度變化等，在處理性能中任意發(fā)生偏移。
②當(dāng)對(duì)由雙值化處理電路雙值化的信號(hào)進(jìn)行模擬處理時(shí)，由于元件的偏移，在處理性能中容易產(chǎn)生偏移。
③包含以往的這種處理電路的光學(xué)信息讀取裝置的零件數(shù)多，在質(zhì)量的精度上也發(fā)生偏移，存在比較大型、并且成本升高的傾向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決所述問(wèn)題而提出的，其目的在于提高上述光學(xué)信息讀取裝置的信號(hào)處理性能，提高讀取對(duì)象的條形碼記號(hào)等的信息讀取可靠性，并且實(shí)現(xiàn)讀取裝置的小型化和成本下降。
作為其具體的項(xiàng)目，其目的如下。
①不被放大率和溫度變化等變動(dòng)原因影響，消除信號(hào)處理性能的偏移。
②減少處理電路的元件數(shù)，消除處理性能的偏移。
③不被讀取對(duì)象的條形碼記號(hào)等的印刷質(zhì)量(濃淡等)影響，提高讀取性能。
④謀求光學(xué)信息讀取裝置自身的小型化和制造成本的下降。
⑤通過(guò)采用新的演算處理電路(多目的處理電路)，能容易選擇各種數(shù)字處理。
⑥謀求演算處理電路部分的低電壓和低耗電。
本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)所述目的，提供了一種光學(xué)信息讀取裝置，包括用于照射具有光反射率不同的部分的讀取對(duì)象的光照射部件；用于使來(lái)自所述讀取對(duì)象的反射光在受光位置成象的光學(xué)系統(tǒng)；配置在所述受光位置，對(duì)基于所述反射光的光象進(jìn)行光電變換，輸出電信號(hào)的光電變換部件；對(duì)從該部件輸出的電信號(hào)進(jìn)行演算處理，輸出表示所述讀取對(duì)象的信息的代碼數(shù)據(jù)的演算處理部件。所述演算處理部件采用以下結(jié)構(gòu)。
即所述演算處理部件把以下的(a)到(d)集成設(shè)置到一個(gè)襯底上，形成多目的處理電路。
(a)把所述電信號(hào)變換為數(shù)字信號(hào)的數(shù)據(jù)變換部；(b)對(duì)由該數(shù)據(jù)變換部變換的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行演算處理，生成表示所述讀取對(duì)象的信息的代碼數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)演算處理部；(c)存儲(chǔ)由該數(shù)字信號(hào)演算處理部生成的代碼數(shù)據(jù)的輸入存儲(chǔ)部；(d)控制所述光照射部件、光電變換部件、數(shù)據(jù)變換部、數(shù)字信號(hào)演算處理部、輸入存儲(chǔ)部的各動(dòng)作定時(shí)的定時(shí)控制部。
在所述多目的處理電路中也可以包含統(tǒng)一控制所述演算處理部件的各部的中央演算部(CPU)，集成形成在一個(gè)襯底上。
所述光學(xué)信息讀取裝置的數(shù)字信號(hào)演算處理部能由以下部分構(gòu)成對(duì)由所述數(shù)字變換部變換的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行演算處理的第一演算處理部；從由該第一演算處理部處理的數(shù)據(jù)生成表示所述讀取對(duì)象的信息的代碼數(shù)據(jù)的第二演算處理部；修正由該第二演算處理部生成的代碼數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)修正部。
此外，用積分電路構(gòu)成所述第一演算處理部的處理電路，用微分電路和雙值化電路構(gòu)成所述第二演算處理部的處理電路。
這時(shí)，在所述第一演算處理部和所述第二演算處理部至少一方設(shè)置以下的①～⑥中的一個(gè)以上部件。
①所述第二演算處理部的微分電路的微分時(shí)間(Δt)的可變部件；②除去或降低噪聲的部件；③使基于緩存器選擇的合計(jì)數(shù)據(jù)的差為最小的部件；④通過(guò)與模擬信號(hào)的比較，除去噪聲成分的部件；⑤消去任意的脈沖寬度以下的雙值數(shù)據(jù)的部件；⑥強(qiáng)制把給定長(zhǎng)度以上連續(xù)的高電平(“H”)的雙值數(shù)據(jù)復(fù)位的部件。
或者，用移動(dòng)平均電路構(gòu)成所述第一演算處理部的處理電路，由雙值化電路構(gòu)成所述第二演算處理部的處理電路。
這時(shí)，在所述第一演算處理部中設(shè)置以下的(1)～(10)中的一個(gè)以上部件。
(1)移動(dòng)平均采樣寬度的變更部件；(2)取得負(fù)載移動(dòng)平均的部件；(3)把移動(dòng)平均電路二分化的部件；(4)負(fù)載移動(dòng)平均的負(fù)載量變更部件；(5)負(fù)載移動(dòng)平均的頻率響應(yīng)變更部件；(6)移動(dòng)平均采樣數(shù)據(jù)內(nèi)的最大值或最小值選擇部件；(7)移動(dòng)平均采樣數(shù)據(jù)的減少部件；(8)移動(dòng)平均采樣數(shù)據(jù)的內(nèi)插部件；(9)從低頻成分合計(jì)減去負(fù)載移動(dòng)平均的高頻成分合計(jì)的部件；(10)使負(fù)載移動(dòng)平均的M(除的總數(shù))變化的部件。
在以往的光學(xué)信息讀取裝置，連雙值化處理(把條形碼記號(hào)的黑白等濃淡印刷數(shù)據(jù)變換為“1”、“0”的數(shù)字信號(hào))都用模擬處理，而在本發(fā)明的光學(xué)信息讀取裝置中，通過(guò)只對(duì)一部分進(jìn)行光電變換的電信號(hào)的模擬處理，從A/D變換到雙值化處理、譯碼、接口處理都用形成在單一襯底上的多目的處理電路進(jìn)行數(shù)字化處理，實(shí)現(xiàn)所述目的。
須指出的是，本發(fā)明的“襯底”不僅是印刷電路板的襯底，還包含形成半導(dǎo)體集成電路(IC或LSI)的半導(dǎo)體襯底。


下面簡(jiǎn)要說(shuō)明附圖。
圖1是表示對(duì)發(fā)光部使用LED的本發(fā)明的光學(xué)信息讀取裝置一例的側(cè)剖視概略圖。
圖2是表示對(duì)發(fā)光部使用激光光源的本發(fā)明的光學(xué)信息讀取裝置一例的平剖視概略圖。
圖3是表示基于本發(fā)明的圖1所示的光學(xué)信息讀取裝置中的信號(hào)處理部的整體結(jié)構(gòu)例的框圖。
圖4是表示圖3的多目的處理電路部的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖。
圖5是表示圖4的數(shù)字信號(hào)演算處理部(DSCU)的結(jié)構(gòu)例的框圖。
圖6是表示圖5的第一演算處理部的具體結(jié)構(gòu)例的框圖。
圖7是表示圖5的第二演算處理部的具體結(jié)構(gòu)例的框圖。
圖8是表示圖5的復(fù)位部的具體結(jié)構(gòu)例的框圖。
圖9是表示圖5的數(shù)據(jù)修正部的具體結(jié)構(gòu)例的框圖。
圖10是表示圖5的噪聲減小部的具體結(jié)構(gòu)例的框圖。
圖11是表示圖4的數(shù)字信號(hào)演算處理部(DSCU)的其他結(jié)構(gòu)例的框圖。
圖12是用于微分式的圖。
圖13是表示高通濾波器的線圖。
圖14是表示設(shè)置低通濾波器作為圖11的噪聲濾波器時(shí)的模擬條形碼數(shù)據(jù)和把它雙值化的數(shù)據(jù)的波形圖。
圖15表示該低通濾波器的特性的線圖。
圖16是表示合成了圖13的高通濾波器和圖15的低通濾波器的特性的特性的線圖。
圖17是低通濾波部的低通輸出調(diào)整的概念圖。
圖18是表示基于圖11的數(shù)據(jù)修正部的條形碼雙值化數(shù)據(jù)的修正例的波形圖。
圖19是表示基于圖10所示的噪聲減小部的噪聲除去例的波形圖。
圖20是表示基于圖8所示的復(fù)位部的條形碼雙值化數(shù)據(jù)的強(qiáng)制復(fù)位的例子的波形圖。
圖21是表示本發(fā)明的光學(xué)信息讀取裝置的其他實(shí)施例的多目的處理電路部的數(shù)字信號(hào)處理部的第一演算處理部和第二演算處理部的基本電路結(jié)構(gòu)的框圖。
圖22是表示使用其它移動(dòng)平均電路生成條形碼雙值化數(shù)據(jù)時(shí)的原始信號(hào)(輸入信號(hào))和移動(dòng)平均相乘的信號(hào)和條形碼雙值化數(shù)據(jù)的關(guān)系的波形圖。
圖23是表示單純移動(dòng)平均的原理的結(jié)構(gòu)框圖。
圖24是表示負(fù)載移動(dòng)平均的原理的結(jié)構(gòu)框圖。
圖25是表示謀求圖21所示的實(shí)施例的第一演算處理部的功能提高的離子的框圖。
圖26是采用負(fù)載移動(dòng)平均方式時(shí)的負(fù)載量變化前的輸入信號(hào)和把它與負(fù)載移動(dòng)平均相乘的信號(hào)的波形圖。
圖27是負(fù)載量變化后的輸入信號(hào)和把它與負(fù)載移動(dòng)平均相乘的信號(hào)的波形圖。
圖28是采用負(fù)載移動(dòng)平均方式時(shí)的頻率特性變更前輸入信號(hào)和把它與負(fù)載移動(dòng)平均相乘的信號(hào)的波形圖。
圖29是頻率特性變更后輸入信號(hào)和把它與負(fù)載移動(dòng)平均相乘的信號(hào)的波形圖。
圖30是采用負(fù)載移動(dòng)平均方式時(shí)，附加了采樣數(shù)據(jù)內(nèi)的最大值/最小值選擇功能時(shí)的輸入數(shù)據(jù)與負(fù)載移動(dòng)平均相乘的信號(hào)的最大值電路的波形圖。
圖31是輸入數(shù)據(jù)與負(fù)載移動(dòng)平均相乘的信號(hào)的最小值電路的波形圖。
圖32用于說(shuō)明采樣數(shù)據(jù)減少功能的概念圖。
圖33用于說(shuō)明采樣數(shù)據(jù)內(nèi)插功能的線圖。
圖34是表示當(dāng)附加了從低頻成分合計(jì)減去負(fù)載移動(dòng)平均方式的高頻成分合計(jì)時(shí)，增加高負(fù)載級(jí)時(shí)的原始信號(hào)和把它與負(fù)載移動(dòng)平均相乘的信號(hào)的波形圖。
圖35是表示減少高負(fù)載級(jí)時(shí)的原始信號(hào)和把它與負(fù)載移動(dòng)平均相乘的信號(hào)的波形圖。
圖36是表示使負(fù)載移動(dòng)平均的M(除去的總數(shù))變化時(shí)的輸入數(shù)據(jù)與負(fù)載移動(dòng)平均相乘的信號(hào)的波形圖。
圖37是用于說(shuō)明本發(fā)明的對(duì)于放大率變動(dòng)的效果的放大率大時(shí)的條形碼數(shù)據(jù)和條形碼雙值化數(shù)據(jù)的波形圖。
圖38是放大率小時(shí)的波形圖。
圖39是用于說(shuō)明本發(fā)明的對(duì)于溫度變化的效果的高溫時(shí)條形碼數(shù)據(jù)和條形碼雙值化數(shù)據(jù)的波形圖。
圖40是低溫時(shí)的波形圖。
圖41是用于說(shuō)明本發(fā)明的不被條形碼記號(hào)的印刷質(zhì)量影響的效果的印刷濃度淡時(shí)的條形碼數(shù)據(jù)和條形碼雙值化數(shù)據(jù)的波形圖。
圖42是印刷濃度濃時(shí)的波形圖。
圖43是表示以往的光學(xué)信息讀取裝置的結(jié)構(gòu)例的框圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖具體說(shuō)明本發(fā)明的光學(xué)信息讀取裝置實(shí)施例。
圖1是表示本發(fā)明的讀取條形碼記號(hào)的光學(xué)信息讀取裝置一例的側(cè)剖視概略圖，作為發(fā)光部的光源使用發(fā)光二極管(LED)。本光學(xué)信息讀取裝置在具有開(kāi)口的頂端部折彎的這種形狀的箱1內(nèi)設(shè)置有作為光投射部件的光源即LED2、反射鏡3、狹縫4、透鏡等的成象光學(xué)系統(tǒng)5、光電變換部件的光敏元件(CCD攝象傳感器)6和信號(hào)處理部7。
而且，LED2配置在靠近箱1的頂端開(kāi)口部的位置，直接向讀取對(duì)象200的具有光反射率不同的部分的條形碼記號(hào)201投射光。反射鏡3配置在箱1內(nèi)的折彎部附近，接收基于LED2的投射光的來(lái)自條形碼記號(hào)201的反射光，使其偏轉(zhuǎn)，通過(guò)狹縫4入射到成象光學(xué)系統(tǒng)5上。成象光學(xué)系統(tǒng)5把條形碼記號(hào)201的像在光敏元件6的受光面上成象?；贑CD攝象傳感器的光敏元件6把該像的濃淡變換為電信號(hào)，向信號(hào)處理部7輸入。
信號(hào)處理部7由模擬處理部7a和數(shù)字處理部7b構(gòu)成，對(duì)由光敏元件6進(jìn)行光電變換的電信號(hào)進(jìn)行模擬處理和數(shù)字處理，識(shí)別條形碼記號(hào)，把該代碼數(shù)據(jù)向主機(jī)裝置傳輸。
該光學(xué)信息讀取裝置的信號(hào)處理部7與所述以往的信號(hào)處理部不同，具有如下特征把放大由光敏元件6光電變換的電信號(hào)的放大電路、把該模擬的電信號(hào)變換為數(shù)字信號(hào)的A/D變換部的一部分作為模擬處理部7a而構(gòu)成，使用形成在單一襯底上的多目的處理電路，把剩下A/D變換部、雙值化處理部、譯碼器和接口的處理電路作為數(shù)字處理部7b而構(gòu)成。
該單一襯底可以是印刷電路板的襯底，也可以是構(gòu)成半導(dǎo)體集成電路(IC或LSI)的半導(dǎo)體襯底。
圖2是表示對(duì)光投射部件的發(fā)光部光源使用激光光源的本發(fā)明的光學(xué)信息讀取裝置的其他例子的平剖視概略圖。本光學(xué)信息讀取裝置如果從側(cè)面觀察，則與圖1所示的箱1同樣，在頂端部折彎的形狀的箱1’內(nèi)的頂端部附近，設(shè)置通過(guò)半導(dǎo)體激光的發(fā)光而通過(guò)準(zhǔn)直透鏡和狹縫出射激光束的激光光源8、反射鏡3a、搖動(dòng)反射鏡3b、折返反射鏡3c、包含光敏元件的受光部件9a、9b，在箱1內(nèi)的后方設(shè)置信號(hào)處理部7’。
而且，從激光光源8出射的激光束通過(guò)反射鏡3a，由搖動(dòng)反射鏡3b反射，通過(guò)搖動(dòng)反射鏡3b的搖動(dòng)，使該激光束掃描，通過(guò)折返反射鏡3c，用該激光束掃描未圖示的讀取對(duì)象的條形碼記號(hào)。由受光部件9a、9b接收來(lái)自該條形碼記號(hào)的反射光，進(jìn)行光電變換，把該電模擬信號(hào)輸入到信號(hào)處理部7’中。
該信號(hào)處理部7’與圖1所示的信號(hào)處理部7同樣，由模擬處理部7a’和數(shù)字處理部7b’構(gòu)成，對(duì)由光敏元件6光電變換的電信號(hào)進(jìn)行模擬處理和數(shù)字處理，識(shí)別條形碼記號(hào)，把該代碼信息傳輸給微型計(jì)算機(jī)等主機(jī)裝置。
模擬處理部7a’、數(shù)字處理部7b’的結(jié)構(gòu)和功能也與圖1所示的信號(hào)處理部7的模擬處理部7a以及數(shù)字處理部7b同樣。
圖3是表示本發(fā)明的圖1所示的光學(xué)信息讀取裝置的信號(hào)處理部7的整體結(jié)構(gòu)例的框圖，圖4是表示該多目的處理電路部11的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖。該多目的處理電路部10把以下說(shuō)明的各部集成設(shè)置在單一襯底上，形成單一的印刷電路板或半導(dǎo)體集成電路。
首先，說(shuō)明圖4所示的多目的處理電路部10的結(jié)構(gòu)。該多目的處理電路部10以中央演算部(CPU)11為中心，由定時(shí)控制部12、基于A/D轉(zhuǎn)換電路的數(shù)據(jù)變換部(ADC)13、數(shù)字信號(hào)演算處理部(Digital Signal Calculation UnitDSCU)17、輸入存儲(chǔ)部20、SRAM(A)21和SRAM(B)22和用于CPU11的工作的SRAM(C)23、與CPU11連接并輸入輸出或管理各特性和數(shù)據(jù)的監(jiān)控定時(shí)器24、在時(shí)間上監(jiān)視和指令各動(dòng)能的動(dòng)作的可編程定時(shí)器25、接口即UART(非同步串行通信用收發(fā)電路)26、串行接口(SCI)27、調(diào)試用串口(DSCI)28、接口(WEDGE)29、通用的I/O端口(GPIO)30、時(shí)鐘脈沖發(fā)生部(OSC)31、緩存器群40、41構(gòu)成。而且，這些電路集成形成在一個(gè)襯底上。
數(shù)字信號(hào)演算處理部(DSCU)17由積分電路即第一演算處理部14、微分電路和雙值化電路即第二演算處理部15、數(shù)據(jù)修正部16構(gòu)成。此外，輸入存儲(chǔ)部20由SRAM用控制部18和SRAM用計(jì)數(shù)部19構(gòu)成。
在該多目的處理電路部10中，如圖3所示，連接各種外部電路。參照?qǐng)D3和圖4，通過(guò)定時(shí)控制部12控制投光用的LED2和CCD攝象傳感器6，由該CCD攝象傳感器6光電變換的模擬電信號(hào)通過(guò)濾波器42、放大電路43、調(diào)整電路44輸入到數(shù)據(jù)變換部13中。
在通用的I/O端口(GPIO)30中連接著蜂鳴器38和確認(rèn)用LED39。
在圖4所示的中央演算部11上，通過(guò)分別由粗線、中細(xì)線、細(xì)線表示的數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線構(gòu)成的CPU總線45，連接內(nèi)部的定時(shí)控制部12、緩存器群40、41、SRAM21、22、23、監(jiān)控定時(shí)器(WDT)24、可編程定時(shí)器25、各接口26～29、I/O端口(GPIO)30，并且也連接外部的FROM47和高速USB(通用串行總線)46。
而且，在接口即UART26上連接驅(qū)動(dòng)CMOS32和RS-232-C48的RS-232-C驅(qū)動(dòng)部33，在串行接口(SCI)27上連接低速USB34和OCIA(光學(xué)耦合接口適配器)35，在接口(WEDGE)29上連接個(gè)人電腦(PC)36和鍵盤(KB)37。
下面，說(shuō)明構(gòu)成圖4所示的多目的處理電路部10的各構(gòu)成要素的細(xì)節(jié)。
中央演算部CPU11是Z80的二進(jìn)制互換的高速CPU，特別是為了高速化，把總線周期從4時(shí)鐘變更為2時(shí)鐘，工作頻率也高速化，以最大25MHz工作。
定時(shí)控制部12是進(jìn)行CCD攝象傳感器6、把來(lái)自該CCD攝象傳感器6的模擬信號(hào)變換為數(shù)字信號(hào)的數(shù)據(jù)變換部(ADC)13、對(duì)來(lái)自該數(shù)據(jù)變換部13的信號(hào)進(jìn)行演算處理的第一演算處理部14和第二演算處理部15、輸入存儲(chǔ)部20的定時(shí)控制的定時(shí)發(fā)生器。須指出的是，在使用激光的光學(xué)信息讀取裝置中，使激光掃描的搖動(dòng)反射鏡、A/D轉(zhuǎn)換部、處理來(lái)自該A/D轉(zhuǎn)換部的演算處理部、控制輸入存儲(chǔ)等工作的定時(shí)控制部相當(dāng)于該定時(shí)控制部12。
多目的處理電路部10的核心部即最具特征的構(gòu)成要素是由第一演算處理部14、第二演算處理部15和數(shù)據(jù)修正部16構(gòu)成的數(shù)字信號(hào)演算處理部(以下，稱作“DSCU”)17。
該DSCU17是通過(guò)數(shù)據(jù)變換部13，從條形碼數(shù)據(jù)生成條形碼雙值化數(shù)據(jù)的部分，這里，說(shuō)明對(duì)第一演算處理部14使用積分電路，對(duì)第二演算處理部15使用微分電路的例子?？墒牵鳛樵揇SCU17，按照光學(xué)信息讀取裝置的處理性能的偏移程度、處理速度、低耗電化等需求或目的，通過(guò)移動(dòng)平均電路或FIR(有限脈沖響應(yīng))數(shù)字濾波器、IIR(無(wú)限脈沖響應(yīng))，任意選擇采用從條形碼數(shù)據(jù)生成條形碼雙值化數(shù)據(jù)的電路等各種電路。
在該DSCU17中，用第一演算處理部14對(duì)由數(shù)據(jù)變換部13把CCD攝象傳感器6的輸出信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)積分，用第二演算處理部把該積分?jǐn)?shù)據(jù)微分，求出差分，通過(guò)把差分與給定的限幅電平比較，生成條形碼雙值化數(shù)據(jù)。對(duì)于生成的條形碼雙值化數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)修正部16進(jìn)行修正，進(jìn)行噪聲對(duì)策，對(duì)輸入存儲(chǔ)部20輸出修正后的條形碼雙值化數(shù)據(jù)。
以后說(shuō)明該DSCU17的細(xì)節(jié)。
輸入存儲(chǔ)部(input capture)20具有從DSCU17輸入條形碼雙值化數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)的功能，由調(diào)整SRAM的地址的SRAM用控制部8、把計(jì)測(cè)的數(shù)據(jù)寫入SRAM中的定時(shí)發(fā)生器即SRAM計(jì)數(shù)部19構(gòu)成，DSCU17的TTL修正部16每一定時(shí)間取入修正的數(shù)據(jù)，把取入的數(shù)據(jù)在各存儲(chǔ)器中自動(dòng)展開(kāi)。
數(shù)據(jù)取入用存儲(chǔ)器有SRAM(A)21和SRAM(B)22，在取入動(dòng)作時(shí)交替使用。CPU11無(wú)法訪問(wèn)正在進(jìn)行取入動(dòng)作的存儲(chǔ)器。因此，在對(duì)SRAM22進(jìn)行取入動(dòng)作時(shí)，CPU11無(wú)法訪問(wèn)該SRAM22，但是能自由訪問(wèn)未在進(jìn)行取入動(dòng)作的SRAM21。該SRAM21和SRAM22是存儲(chǔ)條形碼雙值化數(shù)據(jù)的區(qū)域。
SRAM(C)23在中央演算部CPU11工作時(shí)使用。是地址D000h～DFFFh的約4K字節(jié)。
監(jiān)視定時(shí)器(WDT)24是用時(shí)間監(jiān)視異常值的定時(shí)器，輸入輸出各特性和數(shù)據(jù)，此外管理這時(shí)的異常值。
可編程定時(shí)器25由能設(shè)定頻率的16位的定時(shí)器和用于蜂鳴器并且能設(shè)定頻率和占空比的8位定時(shí)器構(gòu)成。
UART(非同步串行通信收發(fā)電路)26是圖3所示的CMOS32和RS-232-C驅(qū)動(dòng)部33的接口，是16550互換的UART。
串行接口(SCI)27是圖3所示的低速USB調(diào)整部34和OCIA(光學(xué)耦合接口適配器)35的接口，是3線式的同步串行接口。而且，在連接基于例如NCE制造的USB功能控制器(UPD789800)的低速USB調(diào)整部34和OCIA35時(shí)使用。
調(diào)試用串行接口(DSCI)28是調(diào)試用的串行控制器，把內(nèi)部的數(shù)字信號(hào)演算處理部(DSCU)17的演算處理或與此同步的數(shù)據(jù)串行輸出。該輸出數(shù)據(jù)由外部的D/A轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，用于在外部觀測(cè)多目的處理電路部10內(nèi)的DSCU17的限幅狀態(tài)。
接口(WEDGE)29是用于連接到圖3所示的外部PC(個(gè)人電腦)36和KB(鍵盤)37上的接口。
I/O端口(GPIO)30是連接在圖3所示的蜂鳴器38和確認(rèn)用LED上的通用的I/O端口。
這里，根據(jù)圖5～圖10說(shuō)明圖4所示的多目的處理電路部10內(nèi)的數(shù)字信號(hào)演算處理部(DSCU)17的細(xì)節(jié)。
首先，圖5表示該DSCU17整體的結(jié)構(gòu)例。該DSCU17除了圖4所示的第一演算處理部14、第二演算處理部15和數(shù)據(jù)修正部16，以圖4中未表示的復(fù)位部53和噪聲減小部55為主要構(gòu)成要素。
下面，參照?qǐng)D6～圖10說(shuō)明各部分的具體構(gòu)成例。
首先，第一演算處理部14如圖6所示構(gòu)成積分電路，輸入從數(shù)據(jù)變換部13發(fā)來(lái)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，把它通過(guò)移位寄存器58發(fā)送給用于設(shè)定電平的電平緩存器59、59’、用于提供偏移量的偏移量緩存器60。經(jīng)過(guò)電平緩存器59、59’的數(shù)據(jù)由積分器63積分。而發(fā)送給偏移量緩存器60的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)移位寄存器61、電平緩存器62、62’，由積分器64積分。由積分器63、64積分的數(shù)據(jù)向第二演算處理部15的后面描述的微分演算器65輸出。
該第一演算處理部14具有數(shù)據(jù)P-P檢測(cè)部56。而且，移位寄存器58的數(shù)據(jù)通過(guò)該數(shù)據(jù)P-P檢測(cè)部56的數(shù)據(jù)P-P檢測(cè)部75檢測(cè)峰·峰值，把該數(shù)據(jù)發(fā)送給比較器76，因此，與條形碼雙值化數(shù)據(jù)生成時(shí)的模擬電平的數(shù)據(jù)比較，生成FF復(fù)位信號(hào)，發(fā)送給數(shù)據(jù)修正部16的后面描述的多個(gè)掩碼選擇部。
第二演算處理部15如圖7所示構(gòu)成微分電路。而且，把來(lái)自第一演算處理部14的各積分器63、64的積分?jǐn)?shù)據(jù)輸入微分演算器65中，進(jìn)行微分演算。通過(guò)峰值檢測(cè)器66檢測(cè)該微分?jǐn)?shù)據(jù)的峰值，把結(jié)果發(fā)送給FF(雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路)68。
而來(lái)自微分演算器65的微分?jǐn)?shù)據(jù)被比較器67取入。該比較器67把該微分?jǐn)?shù)據(jù)和高限幅電平的信號(hào)以及低限幅電平的信號(hào)比較，把比較結(jié)果向FF68輸出。
FF68根據(jù)來(lái)自比較器67的比較結(jié)果和來(lái)自峰值檢測(cè)器66的峰值的數(shù)據(jù)，生成條形碼雙值化數(shù)據(jù)，把它向復(fù)位部53和數(shù)據(jù)修正部16的后面描述的計(jì)數(shù)器73輸出。
復(fù)位部53如圖8所示由計(jì)數(shù)器71和比較器72構(gòu)成，假定從FF68輸入的條形碼雙值化數(shù)據(jù)保持高電平“H”的狀態(tài)，當(dāng)該狀態(tài)超過(guò)設(shè)定的時(shí)間時(shí)，強(qiáng)制變更(復(fù)位)為“L”，該數(shù)據(jù)返回第二演算處理部15的FF68。當(dāng)不超過(guò)設(shè)定的時(shí)間時(shí)，向數(shù)據(jù)修正部16的后面描述的FF78發(fā)送該條形碼雙值化數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)修正部16按圖9所示構(gòu)成，通過(guò)計(jì)數(shù)器把來(lái)自第二演算處理部15的FF68的條形碼雙值化數(shù)據(jù)取入檢測(cè)器74中，并且取入來(lái)自第一演算處理部14的數(shù)據(jù)P-P檢測(cè)部56的FF復(fù)位信號(hào)，經(jīng)由多個(gè)掩碼77和多個(gè)FF78，把在條形碼雙值化數(shù)據(jù)的模擬電平未達(dá)到預(yù)先設(shè)定的值的狀態(tài)下生成的部分的高電平數(shù)據(jù)修正為低電平數(shù)據(jù)。這樣由數(shù)據(jù)修正部16修正的條形碼雙值化數(shù)據(jù)向噪聲減小部55發(fā)送。
噪聲減小部55如圖10所示，由緣端檢測(cè)器79、計(jì)數(shù)器80和比較器81構(gòu)成。各緣端檢測(cè)器79檢測(cè)從數(shù)據(jù)修正部16發(fā)送的條形碼雙值化數(shù)據(jù)的脈沖寬度，向計(jì)數(shù)器80發(fā)送。而且，通過(guò)比較器81，把該計(jì)數(shù)器80的計(jì)數(shù)值與預(yù)先設(shè)定的脈沖寬度設(shè)定值比較，消去設(shè)定值以下的脈沖寬度的數(shù)據(jù)。把這樣修正的條形碼雙值化數(shù)據(jù)向圖4所示的輸入存儲(chǔ)部20發(fā)送。
下面，參照?qǐng)D11說(shuō)明數(shù)字信號(hào)演算處理部的其他結(jié)構(gòu)例。在圖11中，對(duì)與圖5～圖10所示的各部對(duì)應(yīng)的部分付與同一符號(hào)。此外，對(duì)于這些公共部分的大部分省略或簡(jiǎn)化了圖示。
該圖11所示的數(shù)字信號(hào)演算處理部由使用積分電路的第一演算處理部14、使用微分電路的第二演算處理部15、數(shù)據(jù)修正部16和噪聲減小部55構(gòu)成。
而且，第一演算處理部14除了圖6所示的各部分，還具有噪聲濾波器83和移位寄存器58，對(duì)于來(lái)自圖4的數(shù)據(jù)變換部13的輸入數(shù)據(jù)，消除AC成分，只剩下信號(hào)沿的傾斜部分，把該數(shù)據(jù)向第二演算處理部15和數(shù)據(jù)修正部16發(fā)送。
基于微分電路的第二演算處理部15具有比較部67、JK·FF68，在達(dá)到由第一演算處理部14生成的數(shù)據(jù)的上限或下限的地方，分別輸出反向的數(shù)據(jù)。它變?yōu)闂l形碼雙值化數(shù)據(jù)。
即用比較部67把來(lái)自第一演算處理部14的數(shù)據(jù)與上限值的高限幅電平以及下限值的低限幅電平比較，按照比較結(jié)果，如果變?yōu)樯舷拗狄陨希蜑楦唠娖?，如果為下限值以下，就為低電平，通過(guò)JK·FF68，進(jìn)行條形碼雙值化數(shù)據(jù)信號(hào)的反向。使高限幅電平和低限幅電平之間具有滯后，維持以前的狀態(tài)。
這時(shí)的微分式通過(guò)圖12所示的Δt、Δd、Xn、Xn-1，由以下表達(dá)式表示。
Δd/Δt＝(Xn-Xn-1)/{n-(n-1)}此外，這時(shí)的采樣電路和微分電路的基本結(jié)構(gòu)與圖6以及圖7所示的第一演算處理部14以及第二演算處理部15同樣，但是相關(guān)的結(jié)構(gòu)存在容易取得數(shù)據(jù)噪聲的傾向，所以通過(guò)附加以下的功能，借此解碼能力明顯得到提高。
①第二演算處理部15的微分電路的微分時(shí)間(Δt)的可變功能；②除去或減少噪聲的功能；③使基于緩存器選擇的合計(jì)數(shù)據(jù)的差為最小的功能；④與模擬信號(hào)比較，除去噪聲成分的功能；⑤消去任意的脈沖寬度以下的雙值數(shù)據(jù)的功能；⑥強(qiáng)制把給定長(zhǎng)度以上連續(xù)的高電平的雙值數(shù)據(jù)復(fù)位的功能。
關(guān)于①的微分時(shí)間(Δt)的可變功能，為了成為與向第一演算處理部14的輸入數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的頻率特性，在第一演算處理部14和第二演算部15之間把緩存器分別設(shè)置為2級(jí)結(jié)構(gòu)，能選擇從前級(jí)到后級(jí)的時(shí)間(Δt)。
據(jù)此，整體的濾波器特性成為組合噪聲濾波器83的特性和基于所述微分時(shí)間(Δt)的可變的高通濾波器的特性的特性，成為帶通濾波器的功能。該高通濾波器的特性變?yōu)閳D13所示，通帶頻率以Δt變化。
關(guān)于②的與噪聲對(duì)應(yīng)的功能，如果噪聲的傾向大，就在第二演算處理部15能成為檢測(cè)的對(duì)象，所以作為圖11的噪聲濾波器83，在移位寄存器58之前設(shè)置低通濾波器。
結(jié)果，如圖14(a)所示，在模擬狀態(tài)下，出現(xiàn)噪聲，但是如圖(b)所示，當(dāng)為條形碼雙值化數(shù)據(jù)時(shí)，完全不出現(xiàn)噪聲部分，可知模擬噪聲的影響在條形碼雙值化數(shù)據(jù)中不發(fā)生。
這時(shí)的噪聲濾波器83的特性如圖15所示，通帶頻率以構(gòu)成噪聲濾波器的緩存器的個(gè)數(shù)變化。輸入波形的傾斜變小，但是它能用時(shí)間寬度的調(diào)節(jié)功能對(duì)應(yīng)。這樣，通過(guò)使圖11的噪聲濾波器83的頻率特性可變，能與各種噪聲對(duì)應(yīng)。
因此，如果合成所述①的高通濾波器的特性(圖13)和②的低通濾波器的特性(圖15)，就取得具有圖16所示的可變通帶的帶通濾波器的特性。
關(guān)于③的使基于緩存器選擇的合計(jì)數(shù)據(jù)的差為最小的功能，在上述的低通濾波部中，由以下合計(jì)計(jì)算式計(jì)算合計(jì)數(shù)據(jù)。
G(n)＝∑(n-k)這時(shí)，由于系數(shù)k，在合計(jì)值中容易產(chǎn)生偏移，在該狀態(tài)下，也影響微分演算(圖7的微分演算器65)的值，每次改變系數(shù)，必須大幅度變更圖11的第二演算處理部15的高限幅電平和低限幅電平。因此，對(duì)于該系數(shù)，為n倍的結(jié)構(gòu)。這時(shí)的基準(zhǔn)為最大合計(jì)數(shù)的位寬度。
根據(jù)相關(guān)結(jié)構(gòu)，對(duì)于系數(shù)，合計(jì)輸出值的差減小，沒(méi)必要變更限幅電平。這時(shí)的低通輸出的調(diào)整如圖17所示，進(jìn)行左移。
關(guān)于④的通過(guò)與模擬信號(hào)的比較而除去或減少噪聲的功能，在條形碼雙值化數(shù)據(jù)中殘留著很多無(wú)法由帶通濾波器(通帶限制濾波器)除去的噪聲，從而需要除去輸入數(shù)據(jù)電平低的數(shù)據(jù)波形的功能。因此，如圖11所示的數(shù)據(jù)修正部16那樣，在選擇部84用比較掩碼選擇來(lái)自第一演算處理部14的數(shù)據(jù)和來(lái)自外部的數(shù)據(jù)消去電平，用掩碼電路85進(jìn)行屏蔽，向移位緩存器78’(相當(dāng)于把圖9的FF78連接為多級(jí)的電路)發(fā)送。
這里，條形碼雙值化數(shù)據(jù)是高電平，但是輸入數(shù)據(jù)電平低的部分(與設(shè)定值比較)判斷為噪聲，使條形碼雙值化數(shù)據(jù)的波形為低電平。通過(guò)與模擬的輸入數(shù)據(jù)的比較，形成條形碼雙值化數(shù)據(jù)的波形圖變?yōu)閳D18所示。即在這樣的狀態(tài)下，如果對(duì)條形碼雙值化數(shù)據(jù)(圖18中，簡(jiǎn)稱為BBD)整形，則變?yōu)榈谒募?jí)的波形(整形前的BBD)。對(duì)于該波形，與輸入數(shù)據(jù)的電平比較，如果消取一定電平以下的數(shù)據(jù)，就成為第三級(jí)的波形。
關(guān)于⑤的消去任意的脈沖寬度以下的TTL的功能，由圖10所示的噪聲減少部55的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。這里，輸入電平高的噪聲輸出到條形碼雙值化數(shù)據(jù)中，所以具有根據(jù)任意的脈沖寬度設(shè)定值，消去由比較器81設(shè)定的脈沖寬度以下的數(shù)據(jù)的功能。
此外，設(shè)定脈沖寬度以下的條形碼雙值化數(shù)據(jù)保持在變化前的電平，據(jù)此，幾乎能除去讀入粗的條形碼時(shí)取入的細(xì)的噪聲。如果把它圖示，則變?yōu)閳D19所示。該圖19的(a)是整形前的條形碼雙值化數(shù)據(jù)的波形。而如果不計(jì)算設(shè)定脈沖寬度以下的數(shù)據(jù)，就變?yōu)閳D9的(b)所示的整形后的波形。
下面，是關(guān)于⑥的強(qiáng)制把一定長(zhǎng)度以上連續(xù)保持高電平“H”的數(shù)據(jù)復(fù)位的功能，但是，它由圖8所示的復(fù)位部53進(jìn)行。雖然是微分電路的特征之一，但是在噪聲中，傾斜急的噪聲的輸出數(shù)據(jù)電平提高。如果達(dá)到圖7所示的高限幅電平(上限閾值)，則TTL波形變?yōu)楦?，在變?yōu)榈拖薹娖?下限閾值)之前不復(fù)原?？墒?，如果因?yàn)樵肼?，沒(méi)有到達(dá)低限幅電平之前的傾斜，則在變?yōu)閿?shù)據(jù)部之前，保持高。
因此，附加了經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間時(shí)，強(qiáng)制變?yōu)榈碗娖降墓δ堋?jù)此，在基于圖9所示的數(shù)據(jù)修正部16的檢測(cè)部74的檢測(cè)數(shù)據(jù)中沒(méi)有噪聲的影響。如果把它圖示，則如圖20所示。在圖20中，(a)是包含噪聲成分的數(shù)據(jù)的波形，(b)是表示該微分?jǐn)?shù)據(jù)的波形和高限幅電平(上限閾值)以及低限幅電平(下限閾值)的關(guān)系，(c)表示整形前的條形碼雙值化數(shù)據(jù)(BBD)的波形，(d)表示整形后的條形碼雙值化數(shù)據(jù)的波形。
下面，說(shuō)明使用圖5的第一演算處理部14的移動(dòng)平均電路的實(shí)施例。
移動(dòng)平均電路部基本上具有低通濾波器的功能，所以具有除去小的頻率成分的噪聲，使波形平滑的特性。
圖21是表示相當(dāng)于光學(xué)信息讀取裝置的多目的處理電路部的圖5所示的數(shù)字信號(hào)演算處理部的第一演算處理部14、第二演算處理部15的部分的基本電路結(jié)構(gòu)的框圖。
本實(shí)施例在數(shù)字信號(hào)演算處理部17中，基于積分電路的第一演算處理部14置換為基于移動(dòng)平均電路的第一演算處理部140，把基于微分電路的第二演算處理部15置換為基于雙值化電路的第二演算處理部150，數(shù)字信號(hào)演算處理部(DSCU)的其他部分與所述實(shí)施例的數(shù)字信號(hào)演算處理部(DSCU)17相同。
圖21所示的第一演算處理部140構(gòu)成移動(dòng)平均電路，具有緩存器選擇功能，由多個(gè)緩存器即雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路(FF)91和多個(gè)選擇部92、93以及USB(加法器)94構(gòu)成。
第二演算處理部150構(gòu)成雙值化電路，由比較部67、JK與FF68構(gòu)成，為省略了圖7所示的第二演算處理部15的微分演算器65和峰值檢測(cè)器66的結(jié)構(gòu)。
通過(guò)圖21所示的第一演算處理部140和第二演算處理部150，使用移動(dòng)平均電路生成條形碼雙值化數(shù)據(jù)時(shí)的原始信號(hào)(輸入信號(hào))OR、把它乘以移動(dòng)平均的信號(hào)MA、條形碼雙值化數(shù)據(jù)的關(guān)系變?yōu)閳D22所示。即比較在輸入信號(hào)的波形乘以移動(dòng)平均的信號(hào)和輸入信號(hào)，當(dāng)輸入數(shù)據(jù)＞移動(dòng)平均數(shù)據(jù)時(shí)，TTL為高電平，當(dāng)輸入數(shù)據(jù)＜移動(dòng)平均數(shù)據(jù)時(shí)，TTL為低電平。
關(guān)于移動(dòng)平均的相乘方法，有幾種，但是在本實(shí)施例中，使用單純移動(dòng)平均和負(fù)載移動(dòng)平均，所以就此加以說(shuō)明。
單純移動(dòng)平均由以下表達(dá)式表示。
y[n]=1M+1Σx[n+k]]]>這里，k是指數(shù)，圖23表示k＝-M/2～M/2時(shí)的單純移動(dòng)平均的原理的結(jié)構(gòu)框圖。
這里，k在采樣點(diǎn)為負(fù)數(shù)時(shí)，是過(guò)去型，為正數(shù)時(shí)，是未來(lái)型。
一般，具有移動(dòng)平均電路部的條形碼讀出器中，作為條形碼讀出器的譯碼器，在條形碼雙值化數(shù)據(jù)中噪聲容易增多，所以在本實(shí)施例中，附加以下的各功能或結(jié)構(gòu)。
(1)移動(dòng)平均采樣寬度的變更功能(2)采用負(fù)載移動(dòng)平均方式(3)把移動(dòng)平均電路2分化(4)負(fù)載移動(dòng)平均的負(fù)載量變更功能(5)負(fù)載移動(dòng)平均的頻率變更功能(6)移動(dòng)平均采樣數(shù)據(jù)內(nèi)的最大值/最小值選擇功能
(7)移動(dòng)平均采樣數(shù)據(jù)的減少功能(8)移動(dòng)平均采樣數(shù)據(jù)的內(nèi)插功能(9)從低頻成分合計(jì)減去負(fù)載移動(dòng)平均的高頻成分合計(jì)的功能(10)使負(fù)載移動(dòng)平均的M(除去的總數(shù))變化的功能首先，說(shuō)明(1)的移動(dòng)平均采樣寬度的變更功能。
如圖21所示，構(gòu)成具有緩存器選擇功能的移動(dòng)平均電路的第一演算處理部140依次把輸入數(shù)據(jù)(DATA)取入多個(gè)緩存器即FF91中。取入各FF91中的數(shù)據(jù)通過(guò)選擇92、93，選擇必要的數(shù)據(jù)，向SUB(加法器)94發(fā)送，從SUB94向接著的處理步驟即第二演算處理部150發(fā)送。
關(guān)于移動(dòng)平均采樣寬度的變更，在輸入數(shù)據(jù)的頻率成分中使濾波器的頻率特性變化，通過(guò)使所述移動(dòng)平均式的k值變化而對(duì)應(yīng)。這樣，本實(shí)施例能與各種頻率對(duì)應(yīng)。
接著，是(2)的負(fù)載移動(dòng)平均方式的采用，但是本方式由以下表達(dá)式表示，圖24表示負(fù)載移動(dòng)平均的原理的結(jié)構(gòu)框圖。
y[n]=1NΣk=M2M2akx[n+k]]]>N=Σk=M2M2ak]]>通過(guò)采用該方式，能除去輸入數(shù)據(jù)的波形中包含的外在原因，苦如傾斜等。此外，通過(guò)對(duì)移動(dòng)平均的表達(dá)式加權(quán)，組合各種頻率成分，能生成適合于輸入波形的特性的濾波器。
作為本實(shí)施例的留意點(diǎn)，對(duì)于各點(diǎn)，從縱向觀察，通過(guò)為2的乘數(shù)，能快速進(jìn)行下一級(jí)的處理。
下面，為(3)的負(fù)載移動(dòng)平均的2分化構(gòu)造，這里，如圖25的第一演算處理部141那樣，通過(guò)用三個(gè)緩存器(FF)的前級(jí)移動(dòng)平均電路96和兩個(gè)緩存器(FF)的后級(jí)移動(dòng)平均電路97構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)平均電路。
這里，所述前級(jí)移動(dòng)平均的表達(dá)式由以下的上方的表達(dá)式表示，后級(jí)移動(dòng)平均的表達(dá)式由下方的表達(dá)式表示。
Y0=(X-1+X0+X+1)3]]>Z0=Y-1+Y02=(X-2+X-1+X0)3+(X-1+X0+X+1)32]]>這是因?yàn)橐苿?dòng)平均在匹配低頻特性時(shí)，有電路增大的傾向，所以變更濾波器電路結(jié)構(gòu)。這時(shí)，與緩存器(FF)使用5個(gè)濾波器相比，還是通過(guò)分割為2，組合3個(gè)和2個(gè)濾波器，該組合效果增大。從該后級(jí)移動(dòng)平均的表達(dá)式觀察，可知與6個(gè)緩存器的功能相同，因此具有能大幅度減小電路規(guī)模的優(yōu)點(diǎn)。
接著，是(4)的負(fù)載移動(dòng)平均方式的負(fù)載量變更功能的附加。這時(shí)的負(fù)載量變更式由以下表達(dá)式表示。
y(i)=ΣJ-0Nx(n+j)+aΣK=0Mx(n+k)N+aM]]>因?yàn)檩斎霐?shù)據(jù)自身的電平低，此外波形自身變形時(shí)，波形的跟蹤性消失，所以是用于使負(fù)載量變化，提高該跟蹤性能的功能。據(jù)此，在數(shù)據(jù)電平的比率差的部分存在閾值，對(duì)噪聲也由跟蹤的傾向，所以與以下的(5)的頻率特性變更功能并用。
通過(guò)附加該負(fù)載量變更功能，負(fù)載量變化前的輸入信號(hào)(輸入信號(hào))OR和把它與負(fù)載移動(dòng)平均相乘的信號(hào)MA的波形特征如圖26所示，負(fù)載量變化后的輸入信號(hào)(輸入信號(hào))OR和把它與負(fù)載移動(dòng)平均相乘的信號(hào)MA的波形特征如圖27所示。
下面，是(5)負(fù)載移動(dòng)平均方式的頻率響應(yīng)變更性能的附加，但是在所述(4)的負(fù)載量變更功能的項(xiàng)目中說(shuō)明了一部分，但是頻率響應(yīng)變更功能除去噪聲或搖動(dòng)等。
頻率響應(yīng)特性變更式由以下表達(dá)式表示。
y(i)=ΣJ-0Nx(n+j)+ΣK=0Mx(n+k)N+M]]>本功能在輸入數(shù)據(jù)中混合具有各種頻率特性的波形，所以為了與該特性對(duì)應(yīng)，變更濾波器的頻率響應(yīng)。據(jù)此，除去噪聲或搖動(dòng)等。通過(guò)附加該功能，頻率特性的變更前的輸入信號(hào)(原始信號(hào))OR和把它與負(fù)載移動(dòng)平均相乘的信號(hào)MA的波形特征如圖28所示，頻率特性的變更后的輸入信號(hào)OR和把它與負(fù)載移動(dòng)平均相乘的信號(hào)MA的波形特征如圖29所示。
下面，是(6)的采樣數(shù)據(jù)內(nèi)的最大值/最小值選擇功能的附加，但是作為對(duì)容易發(fā)生移動(dòng)平均導(dǎo)致的影響的特異點(diǎn)的對(duì)策，附加了它。
這里采用的方式通過(guò)以下表達(dá)式求出最大值max(n)和最小值min(n)，在n個(gè)內(nèi)取得最大或最小的點(diǎn)，除去位于采樣數(shù)據(jù)內(nèi)的特異點(diǎn)(噪聲)。
max(n)=MAk=0nXx(n+k)]]>min(n)=MIk=0nNx(n+k)]]>這里，根據(jù)輸入數(shù)據(jù)OR的特征，選擇最大值/最小值。如果用波形表示它，則通過(guò)最大值電路的波形變?yōu)閳D30中的虛線所示，通過(guò)最小值電路的波形變?yōu)閳D31中的虛線所示。在這些圖中，OR表示輸入數(shù)據(jù)，MA表示乘上負(fù)載移動(dòng)平均的信號(hào)，max表示最大值，min表示最小值。
接著，是(7)的采樣數(shù)據(jù)減少功能的附加。它是減少單位長(zhǎng)度的象素?cái)?shù)的功能，圖32表示了它的概念。
它具有與降低CCD掃描儀的析像度的狀態(tài)同樣的效果。它是在邏輯上以任意的數(shù)據(jù)間隔跳躍進(jìn)行采樣，但是對(duì)于低析像度的條形碼讀出器是有效的。
是(8)的采樣數(shù)據(jù)內(nèi)插功能的附加，但是條形碼雙值化數(shù)據(jù)的脈沖寬度是基于采樣率的影響大，所以Narrow/Wide比有若干不同，所以為了模擬地提高析像度，在數(shù)據(jù)間插入內(nèi)插數(shù)據(jù)。該內(nèi)插式由以下表達(dá)式表示，內(nèi)插數(shù)據(jù)是把前后的數(shù)據(jù)相加除以2。
y(h)＝(y(n)+y(n-1))/2h＝n-1/2如果圖示對(duì)TTL的影響，則該采樣率變?yōu)閳D33所示，通過(guò)交叉點(diǎn)，采樣部靠近，能更正確地抽出TTL的寬度。圖33的黑圈表示通常點(diǎn)，三角表示內(nèi)插點(diǎn)。
接著，是(9)的從低頻成分合計(jì)減去負(fù)載移動(dòng)平均方式的高頻成分合計(jì)的功能的附加，但是在數(shù)據(jù)自身的變化量小時(shí)，有時(shí)使閾值電平移動(dòng)，也會(huì)產(chǎn)生噪聲。這時(shí)，從低頻合計(jì)減去高頻數(shù)據(jù)合計(jì)。據(jù)此，留下低頻特性，只有高頻成分變?yōu)橄辔活嵉沟牟ㄐ巍?br> 而且，加高負(fù)載級(jí)時(shí)的波形由以下表達(dá)式表示。
y(n)＝(y1+y2+y3+y4)/總點(diǎn)數(shù)乘上對(duì)于該原始信號(hào)OR的負(fù)載移動(dòng)平均的信號(hào)MA變?yōu)閳D34所示的波形。
此外，減去高負(fù)載級(jí)時(shí)的波形由以下表達(dá)式表示。
y(n)＝{(y1+y2)-(y3+y4)}/總點(diǎn)數(shù)乘上對(duì)于該原始信號(hào)OR的負(fù)載移動(dòng)平均的信號(hào)MA變?yōu)閳D35所示的波形。
最后，說(shuō)明(10)的使負(fù)載移動(dòng)平均的M(除去的總數(shù))變化的功能的附加。在寬度寬的條形碼數(shù)據(jù)內(nèi)部如果特異點(diǎn)(噪聲)多，則與閾值電平交叉，對(duì)波形噪聲不良影響，所以為了防止它，通過(guò)使此時(shí)的系數(shù)比實(shí)際的總數(shù)大，移動(dòng)平均值的閾值寬度減小，集中到輸入數(shù)據(jù)的振幅中心，在到達(dá)閾值電平的位置之前不受特異點(diǎn)的影響。
這里，如果表示對(duì)于系數(shù)M的變化的波形，就如圖36所示。在該圖中，ID是輸入數(shù)據(jù)，MA1表示除去的總數(shù)為實(shí)數(shù)時(shí)的乘上負(fù)載移動(dòng)平均的信號(hào)，MA2表示表示除去的總數(shù)為2倍時(shí)的乘上負(fù)載移動(dòng)平均的信號(hào)。
以上，說(shuō)明了本發(fā)明的具有多目的處理電路部的光學(xué)信息讀取裝置，特別是詳細(xì)說(shuō)明了數(shù)字信號(hào)演算處理部的結(jié)構(gòu)和功能。
此外，在該數(shù)字信號(hào)演算處理部的結(jié)構(gòu)中，說(shuō)明了第一演算處理部和第二演算處理部的具體結(jié)構(gòu)例以及它的作用和各種附加功能等。作為該實(shí)施例，說(shuō)明使用微分電路的例子和使用移動(dòng)平均電路的例子，但是此外，對(duì)第一演算處理部使用FIR(finite impulseresponse有限脈沖響應(yīng))數(shù)字濾波器構(gòu)成，或使用IIR(infiniteimpulse response無(wú)限脈沖響應(yīng))數(shù)字濾波器構(gòu)成。
此外，在此前說(shuō)明的實(shí)施例中，說(shuō)明了包含中央演算部，在單一襯底上形成多目的處理電路部的構(gòu)造，但是即使在只另外構(gòu)成中央演算部，或者另外形成多目的處理電路部的一部分的構(gòu)造的光學(xué)信息讀取裝置中，如果是本發(fā)明的目的、效果上沒(méi)有差異的結(jié)構(gòu)，則并不否定能變?yōu)楸景l(fā)明的實(shí)施例。
如上所述，本發(fā)明的光學(xué)信息讀取裝置在單一襯底上形成AD轉(zhuǎn)換、雙值化處理、譯碼器、接口等處理電路，通過(guò)使用它，取得以下的效果。
(1)不受放大率或溫度變化的變動(dòng)要素影響，能消除處理性能的偏移。如果用圖表示它，則如下所示。在以下各圖中，用BCD表示模擬的條形碼數(shù)據(jù)，用BBD表示條形碼雙值化數(shù)據(jù)。
①放大率的大小引起的對(duì)TTL的影響a)放大率大時(shí)，變?yōu)閳D37所示的波形；b)放大率小時(shí)，變?yōu)閳D38所示的波形；取得了顯著的效果。即放大率大時(shí)，條形碼數(shù)據(jù)大，放大率小時(shí)，條形碼數(shù)據(jù)小，但是使用本發(fā)明的處理電路進(jìn)行演算處理的條形碼雙值化數(shù)據(jù)都變?yōu)橥瑯拥拇笮?，不產(chǎn)生偏移。
②溫度變化對(duì)TTL的影響
a)的高溫(+45℃)時(shí)，變?yōu)閳D39所示的波形；b)的低溫(-5℃)時(shí)，變?yōu)閳D40所示的波形。
取得了顯著的效果。即高溫時(shí)，條形碼數(shù)據(jù)比較小，低溫時(shí)大，使用本發(fā)明的處理電路進(jìn)行演算處理的條形碼雙值化數(shù)據(jù)都變?yōu)橥瑯拥拇笮。划a(chǎn)生偏移。
(2)謀求不受條形碼記號(hào)的打印質(zhì)量(濃淡等)影響處理能力的提高，不發(fā)生TTL的偏移。
a)當(dāng)打印濃度淡時(shí)，變?yōu)閳D41所示的波形；b)當(dāng)打印濃度濃時(shí)，變?yōu)閳D42所示的波形。
即使條形碼極好的打印質(zhì)量中存在濃淡，在條形碼數(shù)據(jù)中存在偏移，使用本發(fā)明的處理電路進(jìn)行演算處理的條形碼雙值化數(shù)據(jù)都變?yōu)橥瑯哟笮〉臄?shù)據(jù)，不產(chǎn)生偏移。
(3)通過(guò)選擇演算處理方式，使各種數(shù)字處理方式與目的對(duì)應(yīng)，能任意并且容易地選擇各種數(shù)字處理方式，謀求處理能力的高速化。
(4)謀求光學(xué)信息讀取裝置整體的小型化、低價(jià)格化、低耗電化。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)信息讀取裝置，包括用于照射具有光反射率不同的部分的讀取對(duì)象的光照射部件；用于使來(lái)自所述讀取對(duì)象的反射光在受光位置成象的光學(xué)系統(tǒng)；配置在所述受光位置，對(duì)基于所述反射光的光象進(jìn)行光電變換，輸出電信號(hào)的光電變換部件；對(duì)從該部件輸出的電信號(hào)進(jìn)行演算處理，輸出表示所述讀取對(duì)象的信息的代碼數(shù)據(jù)的演算處理部件；其特征在于所述演算處理部件在一個(gè)襯底上集成設(shè)置以下各部分，從而形成多目的處理電路部把所述電信號(hào)變換為數(shù)字信號(hào)的數(shù)據(jù)變換部；對(duì)由該數(shù)據(jù)變換部變換的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行演算處理，生成表示所述讀取對(duì)象的信息的代碼數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)演算處理部；存儲(chǔ)由該數(shù)字信號(hào)演算處理部生成的代碼數(shù)據(jù)的輸入存儲(chǔ)部；控制所述光照射部件、光電變換部件、數(shù)據(jù)變換部、數(shù)字信號(hào)演算處理部、以及輸入存儲(chǔ)部的各動(dòng)作定時(shí)的定時(shí)控制部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)信息讀取裝置，其特征在于在所述多目的處理電路中也包含統(tǒng)一控制所述演算處理部件的各部分的中央演算部(CPU)，并集成形成在一個(gè)襯底上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)信息讀取裝置，其特征在于所述數(shù)字信號(hào)演算處理部由以下部分構(gòu)成對(duì)由所述數(shù)字變換部變換的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行演算處理的第一演算處理部；根據(jù)由該第一演算處理部處理的數(shù)據(jù)而生成表示所述讀取對(duì)象的信息的代碼數(shù)據(jù)的第二演算處理部；修正由該第二演算處理部生成的代碼數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)修正部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)信息讀取裝置，其特征在于所述第一演算處理部的處理電路為積分電路；用微分電路和雙值化電路構(gòu)成所述第二演算處理部的處理電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學(xué)信息讀取裝置，其特征在于所述第一演算處理部和所述第二演算處理部的至少一方中設(shè)置以下①～⑥中的一個(gè)以上部件。①所述第二演算處理部的微分電路的微分時(shí)間的可變部件；②除去或降低噪聲的部件；③使基于緩存器選擇的合計(jì)數(shù)據(jù)的差為最小的部件；④通過(guò)與模擬信號(hào)的比較，除去噪聲成分的部件；⑤消去任意的脈沖寬度以下的雙值數(shù)據(jù)的部件；⑥強(qiáng)制把預(yù)定長(zhǎng)度以上連續(xù)的高電平的雙值數(shù)據(jù)復(fù)位的部件。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)信息讀取裝置，其特征在于所述第一演算處理部的處理電路是移動(dòng)平均電路；由雙值化電路構(gòu)成所述第二演算處理部的處理電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光學(xué)信息讀取裝置，其特征在于在所述第一演算處理部中設(shè)置以下(1)～(10)中的一個(gè)以上部件。(1)移動(dòng)平均采樣寬度的變更部件；(2)取得負(fù)載移動(dòng)平均的部件；(3)把移動(dòng)平均電路二分化的部件；(4)負(fù)載移動(dòng)平均時(shí)的負(fù)載量變更部件；(5)負(fù)載移動(dòng)平均時(shí)的頻率響應(yīng)變更部件；(6)移動(dòng)平均采樣數(shù)據(jù)內(nèi)的最大值或最小值選擇部件；(7)移動(dòng)平均采樣數(shù)據(jù)的減少部件；(8)移動(dòng)平均采樣數(shù)據(jù)的內(nèi)插部件；(9)從低頻成分合計(jì)減去負(fù)載移動(dòng)平均的高頻成分合計(jì)的部件；(10)使負(fù)載移動(dòng)平均的M(除的總數(shù))變化的部件。
全文摘要
提供一種光學(xué)信息讀取裝置。是向條形碼等讀取對(duì)象照射光，通過(guò)光敏元件把基于反射光的光像光電變換，對(duì)該電信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理，輸出代碼數(shù)據(jù)的裝置，把進(jìn)行該信號(hào)處理的部分中至少把光電變換的電信號(hào)變換為數(shù)字信號(hào)的數(shù)據(jù)變換部(13)、對(duì)該數(shù)字信號(hào)進(jìn)行演算處理并生成表示讀取對(duì)象的信息的代碼數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)演算處理部(17)、存儲(chǔ)該代碼數(shù)據(jù)的輸入存儲(chǔ)部(20)、控制各部的動(dòng)作定時(shí)的定時(shí)控制部(12)集成設(shè)置在一個(gè)襯底上，形成多目的處理部(10)。
文檔編號(hào)G06K7/10GK1529868SQ0281060
公開(kāi)日2004年9月15日 申請(qǐng)日期2002年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月25日
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