JPWO2002097711A1 - 光学的情報読取装置 - Google Patents

Abstract

バーコード記号等の読取対象に光を照射し、その反射光による光像を受光素子によって光電変換し、その電気信号を信号処理してコードデータを出力する装置であり、その信号処理行う部分のうち、少なくとも光電変換された電気信号をデジタル信号に変換するデータ変換部（１３）と、そのデジタル信号を演算処理して読取対象の情報を示すコードデータを生成するデジタル信号演算納処理部（１７）と、そのコードデータを蓄積する入力蓄積部（２０）と、それらの各部の動作タイミングを制御するタイミング制御部（１２）を、一つの基板に集約して設けた多目的処理回路部（１０）として形成する。

Description

技 術 分 野
この発明は、光反射率の異なる部分を有する読取対象の情報を光学的に読み取って、その読取対象の情報を示すコードデータを出力する光学的情報処理装置に関し、特にバーコード記号を読み取るバーコードリーダに適した光学的情報読取装置に関する。
背 景 技 術
一般に、バーコードリーダ等の光学的情報読取装置としては、光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用し、受光素子としてＣＣＤイメージセンサを用いて光電変換し、その変換された電気信号を処理するものと、レーザー光を光源とし、その反射光を受光して光電変換し、その電気信号を処理するもの等が広く採用されている。
これらの光学的情報読取装置は、一般に第４３図に示すように構成されている。すなわち、この光学的情報読取装置１００は、ＬＥＤや半導体レーザ等の光源をもつ発光部１０１と、ＣＣＤイメージセンサ等による受光部１０２と、信号処理部１０３とからなる。
そして、その発光部１０１によってバーコード記号２０１等の光反射率の異なる部分を有する読取対象２００に光を投射し、受光部１０２がその読取対象２００からの反射光を受光して光電変換を行い、その電気信号を信号処理部１０３が処理してバーコード等の情報を認識し、そのコードデータをパーソナルコンピュータ等のホスト装置３００へ送出する。
その信号処理部１０３は、増幅回路１０４と２値化処理回路１０５とデコーダ１０６とインタフェイス１０７とからなっている。そして、従来は一般的に、増幅回路１０４から２値化処理回路１０５までは信号をアナログ処理し、デコーダ１０６とインタフェイス１０７ではデジタル処理をしていた。
そして、デコーダ１０６でバーコード等を認識してコードデータに変換し、そのデータをインタフェイス１０７を介してホスト装置３００へ送出する。
このような光学的情報読取装置１００で、発光部１０１の光源としてＬＥＤを、受光部１０２にＣＣＤイメージセンサを用いたものが、例えば特開平６−１８７４８０号公報に見られる。
また、同様に受光部にＣＣＤイメージセンサを用いる光学的情報読取装置において、受光部で光電変換した電気信号を処理する信号処理部である演算回路部に、対数増幅器とスライス信号発生回路と比較回路を包含させ、広ダイナミックレンジ特性を維持しつつ、過渡的あるいは瞬時的外乱光の変化に即応しうる制御を可能にし、正確な光学情報を読み取るようにしたものが、特開平６−１９５４９６号公報に見られる。
あるいは、発光部の光源として半導体レーザのようなレーザ光源を用いた光学的情報読取装置が、例えば特開平１１−２５９５９２号公報に見られるが、その光学的情報読取装置においても、受光部で光電変換した後の信号処理は、やはり増幅回路と２値化処理回路を用いてアナログ処理し、その後のデコーダとインタフェスではデジタル処理している。
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の光学的情報読取装置における信号処理には、次のような問題があった。
▲１▼増幅率や温度変化等に伴なって処理性能にバラツキを生じ易い。
▲２▼２値化処理回路で２値化する信号をアナログ処理する場合、２値化処理回路の部品のバラツキにより処理性能にバラツキが生じ易い。
▲３▼従来のこの種の処理回路を包含する光学的情報読取装置は、部品点数が多く、品質の精度にもバラツキを発生し易く、比較的大型で、かつコストもかさむ傾向にある。
この発明はこれらの問題を解決するためになされたものであり、上述のような光学的情報読取装置における信号処理性能を向上して、読取対象のバーコード記号等の情報の読み取りの信頼性を高め、しかも読取装置の小型化及びコスト低減を実現することを目的とする。
さらには、その具体的な項目として次のようなことも目的とする。
▲１▼増幅率や温度変化等の変動要因に影響されないようにして、信号処理性能のバラツキをなくすこと。
▲２▼処理回路の部品点数を減らし、処理性能のバラツキをなくすこと。
▲３▼読み取り対象であるバーコード記号等の印字品質（濃淡等）に影響されないようにして、読み取り性能を向上すること。
▲４▼光学的情報読取装置自体の小型化と製造コストの低減を図ること。
▲５▼新たな演算処理回路（多目的処理回路）を採択することにより、種々のデジタル処理を容易に選択できるようにすること。
▲６▼その演算処理回路部分の低電圧化および低消費電力化を図ること。
発 明 の 開 示
この発明は上記の目的を達成するため、光反射率の異なる部分を有する読取対象を照射するための光照射手段と、上記読取対象からの反射光を受光位置に結像されるための光学系と、上記受光位置に配設されて上記反射光による光像を光電変換して電気信号を出力する光電変換手段と、該手段から出力される電気信号を演算処理して前記読取対象の情報を示すコードデータを出力する演算処理手段とを備えた光学的情報読取装置であって、上記演算処理手段を次のように構成したものである。
すなわち、上記演算処理手段は、次の（ａ）から（ｄ）を一つの基板に集約して設けて多目的処理回路を形成する。
（ａ）上記電気信号をデジタル信号に変換するデータ変換部、
（ｂ）該データ変換部によって変換されたデジタル信号を演算処理して上記読取対象の情報を示すコードデータを生成するデジタル信号演算処理部、
（ｃ）該デジタル信号演算処理部によって生成されたコードデータを蓄積する入力蓄積部、
（ｄ）上記光照射手段、光電変換手段，データ変換部、デジタル信号演算処理部、および入力蓄積部の各動作タイミングを制御するタイミング制御部、
上記多目的処理回路には、上記演算処理手段の各部を統括制御する中央演算部（ＣＰＵ）も包含して一つの基板に集約して形成するとよい。
さらに、上記光学的情報読取装置のデジタル信号演算処理部を、上記データ変換部によって変換されたデジタル信号を演算処理する第１の演算処理部と、その第１の演算処理部によって処理されたデータから上記読取対象の情報を示すコードデータを生成する第２の演算処理部と、その第２の演算処理部によって生成されたコードデータを修正するデータ修正部とによって構成することができる。
また、上記第１の演算処理部の処理回路を積算回路で構成し、上記第２の演算処理部の処理回路を微分回路および２値化回路によって構成することができる。
その場合、上記第１の演算処理部および第２の演算処理部の少なくとも一方に、次の▲１▼〜▲６▼の１つ以上を設けるとよい。
▲１▼上記第２の演算処理部の微分回路における微分時間（Δｔ）の可変手段、
▲２▼ノイズを除去又は低減する手段、
▲３▼バッファ選択による合計データの差を最小にする手段、
▲４▼アナログ信号と比較でノイズ成分を除去する手段、
▲５▼任意のパルス幅以下の２値データを消去する手段、
▲６▼所定の長さ以上連続するハイレベル（“Ｈ”）の２値データを強制リセットする手段、
あるいは、上記第１の演算処理部の処理回路を移動平均回路で構成し、上記第２の演算処理部の処理回路を２値化回路によって構成してもよい。
その場合、上記第１の演算処理部に次の（１）〜（１０）の１つ以上を設けるのが望ましい。
（１）移動平均サンプリング幅の変更手段、
（２）荷重移動平均をとる手段、
（３）移動平均回路を２分化する手段、
（４）荷重移動平均における荷重量変更手段、
（５）荷重移動平均における周波数応答変更手段、
（６）移動平均サンプリングデータ内の最大値又は最小値選択手段、
（７）移動平均サンプリングデータの間引き手段、
（８）移動平均サンプリングデータの補間手段、
（９）荷重移動平均の高周波成分合計を低周波成分合計から減ずる手段、
（１０）荷重移動平均のＭ（割る総数）を変化させる手段、
従来の光学的情報読取装置では、２値化処理（バーコード記号の白黒等濃淡印刷データを“１”“０”のデジタル信号に変換する）までをアナログ処理していたのに対し、この発明による光学的情報読取装置では、光電変換した電気信号のアナログ処理を極く一部で行うだけにして、Ａ／Ｄ変換から２値化処理，デコード，インタフェイス処理までを、単一の基板上に形成した多目的処理回路によってデジタル処理するようにして、上記の目的を達成したものである。
なお、この発明でいう「基板」とは、プリント回路基板の基板だけでなく、半導体集積回路（ＩＣやＬＳＩ）を形成する半導体基板も含むものである。
発明を実施するための最良の形態
以下、この発明による光学的情報読取装置の実施形態を図面を参照して具体的に説明する。
第１図は、この発明によるバーコード記号を読み取る光学的情報読取装置の一例を示す側断面概略図であり、発光部の光源に発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いたものである。この光学的情報読取装置は、開口を有する先端部が折れ曲がった形状のケース１内に、光投射手段としての光源であるＬＥＤ２、反射ミラー３、スリット４、レンズ等の結像光学系５、光電変換手段である受光素子（ＣＣＤイメージセンサ）６、および信号処理部７を設けている。
そして、ＬＥＤ２は、ケース１の先端開口部に近い位置に配置されており、直接読み取り対象２００の光反射率の異なる部分を有するバーコード記号２０１に光を投射する。反射ミラー３はケース１内の折れ曲り部付近に配置されており、ＬＥＤ２による投射光によるバーコード記号２０１からの反射光を受けて偏向させ、スリット４を通して結像光学系５に入射させる。結像光学系５はバーコード記号２０１の像を受光素子６の受光面に結像させる。ＣＣＤイメージセンサによる受光素子６はその像の濃淡を電気信号に変換して信号処理部７へ入力させる。
信号処理部７は、アナログ処理部７ａとデジタル処理部７ｂからなり、受光素子６によって光電変換された電気信号をアナログ処理及びデジタル処理し、バーコード記号を認識してそのコードデータをホスト装置に伝送する。
この光学的情報読取装置における信号処理部７は、前述した従来の信号処理部とは異なり、受光素子６によって光電変換された電気信号を増幅する増幅回路と、そのアナログの電気信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部の一部までをアナログ処理部７ａとして構成し、残りのＡ／Ｄ変換部、２値化処理部、デコーダ及びインタフェイスまでの処理回路を、単一の基板上に形成した多目的処理回路を使用してデジタル処理部７ｂとして構成したことに特徴を有している。
その単一の基板は、プリント回路基板の基板でもよいし、半導体集積回路（ＩＣやはＬＳＩ）を構成する半導体基板でもよい。
第２図は、光投射手段である発光部の光源にレーザ光源を用いたこの発明による光学的読取装置の他の例を示す平断面概略図である。この光学的情報読取装置も、側面から見ると第１図に示したケース１と同様に先端部が折れ曲がった形状のケース１′内の先端部寄りに、半導体レーザの発光によりコリメートレンズやスリットを通してレーザビームを出射するレーザ光源８と、反射ミラー３ａ、揺動ミラー３ｂ、折返し反射ミラー３ｃと、受光素子を含む受光ユニット９ａ，９ｂを備え、ケース１′内のその後方に信号処理部７′を設けている。
そして、レーザ光源８から出射されるレーザビームを反射ミラー３ａによって揺動ミラー３ｂに反射させ、揺動ミラー３ｂの揺動によりそのレーザビームを走査し、折り返しミラー３ｃを介して図示していない読み取り対象のバーコード記号をそのレーザビームで走査する。そのバーコード記号からの反射光を受光ユニット９ａ，９ｂによって受光して光電変換し、その電気的アナログ信号を信号処理部７′に入力させる。
その信号処理部７′は第１図に示した信号処理部７と同様に、アナログ処理部７ａ′とデジタル処理部７ｂ′からなり、受光素子６によって光電変換された電気信号をアナログ処理及びデジタル処理し、バーコード記号を認識してそのコード情報をマイクロコンピュータ等のホスト装置に伝送する。
そのアナログ処理部７ａ′とデジタル処理部７ｂ′の構成および機能も、第１図に示した信号処理部７のアナログ処理部７ａおよびデジタル処理部７ｂと同様である。
第３図は、この発明による第１図に示した光学的情報読取装置における信号処理部７の全体構成例を示すブロック図であり、第４図はその多目的処理回路部の内部構成を示すブロック図である。その多目的処理回路部１０は、以下に説明する各部が単一の基板に集約して設けられ、単一のプリント回路基板あるいは半導体集積回路を形成している。
まず、第４図に示す多目的処理回路部１０の構成を説明する。この多目的処理回路部１０は、中央演算部（ＣＰＵ）１１を中心として、タイミング制御部１２、Ａ／Ｄ変換回路によるデータ変換部（ＡＤＣ）１３、ディジタル信号演算処理部（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ Ｕｎｉｔ：ＤＳＣＵ）１７、入力蓄積部２０、ＳＲＡＭ（Ａ）２１およびＳＲＡＭ（Ｂ）２２とＣＰＵ１１の作動のためのＳＲＡＭ（Ｃ）２３、ＣＰＵ１１と接続し、各特性やデータを入出力したり管理するウオッチドックタイマ（ＷＤＴ）２４、各機能の作動を時間的に監視および指令するプログラマブルタイマ２５、インタフェイスであるＵＡＲＴ（非同期シリアル通信用送受信回路）２６、シリアルインタフェイス（ＳＣＩ）２７、デバック用シリアルインタフェイス（ＤＳＣＩ）２８、インタフェイス（ＷＥＤＧＥ）２９、汎用のＩ／Ｏポート（ＧＰＩＯ）３０、クロックパルス発生部（ＯＳＣ）３１、およびバッファ群４０，４１によって構成されている。そして、これらの各回路が１つの基板上に集約して形成されている。
ディジタル信号演算処理部（ＤＳＣＵ）１７は、例えば積算回路である第１演算処理部１４と、例えば微分回路および２値化回路である第２演算処理部１５と、データ修正部１６とからなる。また、入力蓄積部２０は、ＳＲＡＭ用制御部１８とＳＲＡＭ用計数部１９とからなる。
この多目的処理回路部１０には、第３図に示すように種々の外部回路等が接続される。第３図と第４図を参照して、タイミング制御部１２によって投光用のＬＥＤ２とＣＣＤイメージセンサ６が制御され、そのＣＣＤイメージセンサ６によって光電変換されたアナログの電気信号が、フィルタ４２、増幅回路４３、およびゲイン調整回路４４を通してデータ変換部１３に入力される。
汎用のＩ／Ｏポート（ＧＰＩＯ）３０には、ブザー３８および確認用ＬＥＤ３９が接続されている。
図４に示す中央演算部１１には、それぞれ太線、中細線、および細線で示すデータバス、アドレスバス、およびコントロールバスからなるＣＰＵバス４５によって、内部のタイミング制御部１２、バッファ群４０，４１、ＳＲＡＭ２１，２２，２３、ウオッチドックタイマ（ＷＤＴ）２４、プログラマブルタイマ２５、各インタフェイス２６〜２９、およびＩ／Ｏポート（ＧＰＩＯ）３０が接続されると共に、外部のＦＲＯＭ４７および高速ＵＳＢ（ユニバーサル・システムバス）４６も接続される。
そして、インタフェイスであるＵＡＲＴ２６には、ＣＭＯＳ３２およびＲＳ−２３２−Ｃ４８を駆動するＲＳ−２３２−Ｃ駆動部３３が、シリアルインタフェイス（ＳＣＩ）２７には、低速ＵＳＢ調整部３４とＯＣＩＡ（オプティカル・カップルド・インタフェイス・アダプタ）３５が、インタフェイス（ＷＥＤＧＥ）２９には、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）３６とキーボード（ＫＢ）３７が接続される。
次に、第４図に示した多目的処理回路部１０を構成する各構成要素の詳細を説明する。
中央演算部ＣＰＵ１１は、Ｚ８０のバイナリ互換の高速ＣＰＵであり、特に高速化のためにバスサイクルを４クロックから２クロックに変更し、動作周波数も高速化され、最大２５ＭＨｚで作動するようにしている。
タイミング制御部１２は、第３図に示した投光用ＬＥＤ２、ＣＣＤイメージセンサ６と、そのＣＣＤイメージセンサ６からのアナログ信号をデジタル信号に変換するデータ変換部（ＡＤＣ）１３、そのデータ変換部１３からの信号を演算処理する第１演算処理部１４及び第２演算処理部１５、および入力蓄積部２０等のタイミング制御を行なうタイミングジェネレータである。なお、レーザ光を使用する光学的情報読取装置においては、レーザ光を走査する揺動ミラー、Ａ／Ｄ変換部、そのＡ／Ｄ変換部からの信号を処理する演算処理部、入力蓄積等の作動を制御するタイミング制御部が、このタイミング制御部１２に相当する。
この多目的処理回路部１０における心臓部であり最も特徴とする構成要素が、第１演算処理部１４と第２演算処理部１５及びデータ修正部１６から成るデジタル信号演算処理部（以下「ＤＳＣＵ」という）１７である。
このＤＳＣＵ１７は、データ変換部１３によってＡ／Ｄ変換したバーコードデータからバーコード２値化データを生成する部分であり、ここでは第１演算処理部１４には積算回路を、第２演算処理部１５には微分回路を用いた例について説明する。しかし、このＤＳＣＵ１７としては、光学的情報読取装置の処理性能のバラツキの度合い、処理スピード、低消費電力化等のニーズや目的に応じて、移動平均回路やＦＩＲ（有限インパルス応答）デジタルフィルタ、あるいはＩＩＲ（無限インパルス応答）によってバーコードデータからバーコード２値化データを生成する回路等、種々の回路を任意に選択して採用することができる。
このＤＳＣＵ１７では、ＣＣＤイメージセンサ６の出力信号をデータ変換部１３でＡ／Ｄ変換したデータを、第１演算処理部１４で積算し、第２演算処理部でその積算データを微分して差分を求め、その差分を所定のスライスレベルと比較することによってバーコード２値化データを生成する。さらに、その生成したバーコード２値化データ対してデータ修正部１６によって修正を行ない、ノイズ対策も行なって、その修正後のバーコード２値化データを入力蓄積部２０に対して出力する。
このＤＳＣＵ１７の詳細については後で説明する。
その入力蓄積部（ｉｍｐｕｔ ｃａｐｔｕｒｅ）２０は、ＤＳＣＵ１７からバーコード２値化データ信号を入力して格納する機能を有するもので、ＳＲＡＭのアドレスを調整するＳＲＡＭ用制御部１８と、計測したデータをＳＲＡＭに書き込むタイミングジェネレータ即ちＳＲＡＭ計数部１９とから成り、ＤＳＣＵ１７のＴＴＬ修正部１６が一定時間毎に補正したデータを取り込み、その取り込んだデータを各メモリに自動的に展開する。
データ取り込み用メモリには、ＳＲＡＭ（Ａ）２１とＳＲＡＭ（Ｂ）２２があり、取り込み動作時に交互に使用する。ＣＰＵ１１は取り込み動作中のメモリにアクセスすることはできない。従って、ＳＲＡＭ２２に取り込み動作中は、ＣＰＵ１１はそのＳＲＡＭ２２にはアクセスできないが、取り込み動作中でないＳＲＡＭ２１には自由にアクセスすることが可能である。このＳＲＡＭ２１及びＳＲＡＭ２２は、バーコード２値化データを格納するエリアである。
ＳＲＡＭ（Ｃ）２３は、中央演算部ＣＰＵ１１が作動するのに使用する。アドレスはＤ０００ｈ〜ＤＦＦＦｈの約４Ｋバイトである。
ウォッチドックタイマ（ＷＤＴ）２４は、異常値を時間で監視するタイマであり、各特性およびデータを入出力し、またその際の異常値を管理する。
プログラマブルタイマ２５は、周波数を設定できる１６ビットのタイマとブザー用で周波数及びデューティが設定できる８ビットタイマとから成る。
ＵＡＲＴ（非同期シリアル通信送受信回路）２６は、第３図に示したＣＭＯＳ３２及びＲＳ−２３２−Ｃ駆動部３３とのインタフェイスで、１６５５０互換のＵＡＲＴである。
シリアルインタフェイス（ＳＣＩ）２７は、第３図に示した低速ＵＳＢ調整部３４とＯＣＩＡ（オプチカル・カップルド・インタフェイス・アダプタ）３５とのインタフェイスで、３線式の同期シリアル通信インタフェイスである。そして、例えばＮＥＣ製のＵＳＢファンクションコントローラ（ＵＰＤ７８９８００）による低速ＵＳＢ調整部３４とＯＣＩＡ３５とを接続するのに使用する。
ディバック用シリアルインタフェイス（ＤＳＣＩ）２８は、ディバック用のシリアルコントローラで、内部のディジタル信号演算処理部（ＤＳＣＵ）１７の演算結果またはそれに同期したデータをシリアルに出力する。この出力データは、外部のＤ／Ａ変換回路でアナログ信号に変換され、外部で多目的処理回路部１０内のＤＳＣＵ１７のスライス状態を観測するのに用いられる。
インタフェイス（ＷＥＤＧＥ）２９は、第３図に示した外部のＰＣ（パーソナルコンピュータ）３６とＫＢ（キーボード）３７に接続するためのインタフェイスである。
Ｉ／Ｏポート（ＧＰＩＯ）３０は、第３図に示したブザー３８と確認用ＬＥＤ３９に接続する汎用のＩ／Ｏポートである。
ここで、第４図に示した多目的処理回路部１０内のディジタル信号演算処理部（ＤＳＣＵ）１７の詳細を、第５図〜第１０図によって説明する。
まず、第５図にそのＤＳＣＵ１７の全体の構成例を示す。このＤＳＣＵ１７は、第４図にも示した第１演算処理部１４と第２演算処理部１５およびデータ修正部１６に加えて、第４図には示さなかったリセット部５３とノイズ低減部５５を主たる構成要素としている。
次に、その各部の具体的な構成例を第６図〜第１０図によって説明する。
まず、第１演算処理部１４は、第６図に示すように積算回路を構成しており、データ変換部１３から送られてくるデジタルデータを入力し、それをシフトレジスタ５８により、レベルを設定するレベルバッファ５９，５９′と、オフセットを与えるオフセットバッファ６０に送る。レベルバッファ５９，５９′を経たデータを積算器６３によって積算する。一方、オフセットバッファ６０に送られたデータは、さらにシフトレジスタ６１，レベルバッファ６２，６２′を経て、積算器６４で積算される。その積算器６３，６４で積算したデータを第２演算処理部１５の後述する微分演算器６５へ出力する。
この第１演算処理部１４はまた、データＰ−Ｐ検出部５６を有している。そして、シフトレジスタ５８のデータは、そのデータＰ−Ｐ検出部５６のデータＰ−Ｐ検出器７５によってピーク・ピーク値が検出され、そのデータが比較器７６に送られ、そこでバーコード２値化データ生成時のアナログレベルのデータと比較してＦＦリセット信号を生成し、データ修正部１６の後述する複数のマスク選択部に送られる。
【００３２】
第２演算処理部１５は、第７図に示すように微分回路を構成している。そして、第１演算処理部１４の各積算器６３，６４からの積算データを微分演算器６５に入力して微分演算する。その微分データのピーク値をピーク検出器６６によって検出し、その結果をＦＦ（フリップフロップ回路）６８に送る。
一方、微分演算器６５からの微分データは、比較器６７に取り込まれる。その比較器６７は、その微分データを、高スライスレベルの信号及び低スライスレベルの信号と比較し、その比較結果をＦＦ６８へ出力する。
ＦＦ６８は、その比較器６７からの比較結果とピーク検出器６６からのピーク値のデータとによってバーコード２値化データを生成し、それをリセット部５３とデータ修正部１６の後述するカウンタ７３へ出力する。
リセット部５３は、第８図に示すようにカウンタ７１と比較器７２からなり、ＦＦ６８から入力するバーコード２値化データがハイレベル“Ｈ”を保持する状態を想定し、その状態が設定した時間を超えた場合にはローレベル“Ｌ”に強制的に変更（リセット）し、第２演算処理部１５のＦＦ６８にそのデータを戻す。設定した時間を超えない場合は、データ修正部１６の後述するＦＦ７８にそのバーコード２値化データを送る。
データ修正部１６は第９図に示すように構成され、第２演算処理部１５のＦＦ６８からのバーコード２値化データをカウンタ７３を介して検出器７４に取り込むとともに、第１演算処理部１４のデータＰ−Ｐ検出部５６からのＦＦリセット信号を取込み、複数のマスク７７及び複数のＦＦ７８を経由させ、バーコード２値化データにおけるアナログレベルが予め設定した値に満たない状態で生成されたような部分のハイレベルのデータをローレベルに修正する。こうしてデータ修正部１６で修正されたバーコード２値化データは、次のノイズ低減部５５へ送られる。
ノイズ低減部５５は、第１０図に示すように縁端検出器７９とカウンタ８０と比較器８１から成る。その縁端検出器７９は、データ修正部５４から送られてくるバーコード２値化データのパルス幅を検出してカウンタ８０に送る。そして、比較器８１によって、そのカウンタ８０のカウントデータ値を予め設定しておいたパルス幅設定値と比較し、設定値以下のパルス幅のデータを消去する。このようにして修正したバーコード２値化データを、第４図に示した入力蓄積部２０へ送る。
次に、デジタル信号演算処理部の他の構成例について、第１１図によって説明する。この第１１図において第５図〜第１０図に示した各部と対応する部分には同一の符号を付している。また、それらの共通部分の多くを図示を省略あるいは簡略化して示している。
この第１１図に示すデジタル信号演算処理部図は、積算回路を用いた第１演算処理部１４と、微分回路を用いた第２演算処理部１５と、データ修正部１６およびノイズ低減部５５からなる。
そして、第１演算処理部１４は、第６図に示した各部の他にノイズフィルタ８３とシフトレジスタ５８を備え、第４図のデータ変換部１３からの入力データに対してＡＣ成分を無くして信号のエッジの傾きだけを残し、そのデータを第２演算処理部１５とデータ修正部１６へ送る。
微分回路による第２演算処理部１５は比較部６７とＪＫ・ＦＦ６８を備え、第１演算処理部１４によって生成されたデータの上限又は下限を切るところでそれぞれ反転するデータを出力する。それがバーコード２値化データになる。
すなわち、第１演算処理部１４からのデータを、上限値である高スライスレベルおよび下限値である低スライスレベルと比較部６７で比較し、その比較結果に応じて、上限値以上になればハイレベル、下限値以下でロウレベルに変化するように、ＪＫ・ＦＦ６８によってバーコード２値化データ信号の反転を行なう。高スライスレベルと低スライスレベルの間ではヒステリシスを持たせ、前の状態を維持する。
この時の微分式は、第１２図に示すΔｔ，Δｄ，Ｘ_ｎ，Ｘ_ｎ−１によって、次式で表される。
Δｄ／Δｔ＝（Ｘ_ｎ−Ｘ_ｎ−１）／｛ｎ−（ｎ−１）｝
また、この時のサンプリング回路および微分回路の基本的構成は、第６図および第７図に示した第１演算処理部１４および第２演算処理部１５と同様であるが、かかる構成はデータのノイズを拾い易い傾向にあるので、次の各機能を付加することにより、デコード能力が各段に向上することが判明した。
▲１▼第２の演算処理部１５の微分回路における微分時間（Δｔ）の可変機能
▲２▼ノイズを除去又は低減する機能
▲３▼バッファ選択による合計データの差を最少にする機能
▲４▼アナログ信号と比較してノイズ成分を除去する機能
▲５▼任意のパルス幅以下の２値データを消去する機能
▲６▼所定の長さ以上連続するハイレベルの２値データを強制リセットする機能
次に、この６つの機能について説明する。
▲１▼の微分時間（Δｔ）の可変機能については、第１演算処理部１４への入力データに対応した周波数特性にするために、第１演算処理部１４と第２演算部１５の間にバッファを夫々２段構成にして設け、前段から後段に渡す時間（Δｔ）を選択できるようにした。
これにより、全体のフィルタ特性が、ノイズフィルタ８３のロウパスフィルタの特性と上記微分時間（Δｔ）の可変によるハイパスフィルタの特性とを合せ特性になり、バンドパスフィルタの機能になる。そのハイパスフィルタの特性は第１３図に示すようになり、通過周波数帯域はΔｔで変化する。
▲２▼のノイズに対応する機能については、ノイズの傾きが大きいと第２演算処理部１５の微分回路で検出の対象となりうるので、第１１図におけるノイズフィルタ８３としてロウパスフィルタをシフトレジスタ５８の前に設けた。
その結果、第１４図の（ａ）に示すようにアナログ状態ではノイズが現れているが、（ｂ）に示すようにバーコード２値化データにした時には、ノイズ部分は全く表れずアナログノイズの影響がバーコード２値化データには発生しないことが判る。
この時のノイズフィルタ８３の特性は第１５図に示すようになり、通過周波数帯域はノイズノイズフィルタを構成するバッファの個数で変化する。入力波形の傾きが小さくなるが、これには時間幅の調節機能で対応することができる。このように、第１１図におけるノイズフィルタ８３の周波数特性を可変にすることにより、種々のノイズに対応が可能である。
従って、前記▲１▼のハイパスフィルタの特性（第１３図）と、▲２▼のロウパスフィルタの特性（第１５図）が合成されると、第１６図に示すような可変通過周波数帯域を有するバンドパスフィルタの特性が得られる。
▲３▼のバッファ選択による合計データの差を最小にする機能については、上述した▲２▼のロウパスフィルタ部では、
Ｇ（ｎ）＝Σ（ｎ−ｋ）
なる合計計算式で合計データを算出している。
かかる場合、係数ｋにより合計値にバラツキを生じ易く、この状態では微分演算（第７図の微分演算器６５による）の値にも影響し、第１１図の第２演算処理部１５における高スライスレベルと低スライスレベルを、係数を変える毎に大幅に変更しなければならない。そこでこの係数に対しｎ倍する構成とした。この時の基準は最大合計数のビット幅とした。
かかる構成により、係数に対して合計出力値の差が小さくなり、スライスレベルを変更する必要がなくなった。この時のロウパス出力の調整は、第１７図に示すように左シフトを行う。
▲４▼のアナログ信号との比較でノイズを除去又は低減することについては、バーコード２値化データの波形には、バンドパスフィルタ（通過帯域制限フィルタ）で除去できないノイズが残ることが多く、入力データレベルの低いデータ波形を除去する機能が必要である。そのために第１１図に示したデータ修正部１６のように、第１演算処理部１４からのデータと外部からのデータ消去レベルとを、比較マスクで選択部８４で比較マスクで選択し、マスク回路８５でマスクしてシフトバッファ７８′（第９図におけるＦＦ７８を多段に接続した回路に相当する）に送る。
ここでは、バーコード２値化データはハイレベルであるが入力データレベルは低い部分（設定値と比較して）は、ノイズと判断してバーコード２値化データの波形をロウレベルにする。アナログの入力データとの比較でバーコード２値化データを形成する波形図は、第１８図に示すようになる。すなわち、そのままの状態でバーコード２値化データ（第１８図ではＢＢＤと略称している）を整形すると、４段目の波形（整形前のＢＢＤ）になる。この波形に対し、入力データのレベルを比較し、一定レベル以下のデータを消去すると３段目の波形となる。
▲５▼の任意のパルス幅以下のＴＴＬを消去する機能については、第１０図に示したノイズ低減部５５の構成によりなされる。ここでは、入力レベルが高いノイズはバーコード２値化データに出力されるので、任意のパルス幅設定値に基づき、比較器８１によってその設定されたパルス幅以下のデータを消去する機能を有する。
また、設定パルス幅以下のバーコード２値化データは変化前のレベルに保持され、それにより、太いバーコード等を読み込んだ時に取り込んでしまう細かいノイズをほぼ除去することができる。これを図示すると、第１９図に示すようになる。この第１９図の（ａ）は整形前のバーコード２値化データの波形である。これに対して、設定パルス幅Ｗ以下のデータはカウントしないようにすると、同図の（ｂ）に示す整形後の波形になる。
次に、▲６▼の一定の長さ以上連続してハイレベル“Ｈ”の状態を保持するデータを強制リセットする機能についてであるが、これは、第８図に示したリセット部５３によってなされる。微分回路の特徴の１つであるが、ノイズでも傾きが急なものは出力データレベルが高くなる。第７図に示した高スライスレベル（上限スレッシュ）にかかるとＴＴＬ波形がハイになり、低スライスレベル（下限スレッシュ）になるまで元に戻らない。しかし、ノイズのため低スライスレベルを切るまでの傾きはないと、データ部になるまでハイを保持する。
そこで一定の時間を経過したときに強制的にロウレベルに落す機能を加えた。これにより、第９図に示したデータ修正部１６の検出器７４による検出データにノイズの影響がなくなった。これを図示すると第２０図に示すようになる。第２０図において、（ａ）はノイズ成分を含む入力データの波形、（ｂ）はその微分データの波形と高スライスレベル（上限スレッシュ）および低スライスレベル（下限スレッシュ）の関係を示し、（ｃ）は整形前のバーコード２値化データ（ＢＢＤ）の波形、（ｄ）は整形後のバーコード２値化データ（ＢＢＤ）の波形をそれぞれ示す。
次に、第５図における第１演算処理部１４に移動平均回路を用いた実施形態を説明する。
移動平均回路部は、基本的にはローパスフィルタの機能を有するので、小さい周波数成分などのノイズを除去して波形を滑らかにする特性を有する。
第２１図は、その光学的情報読取装置における多目的処理回路部の第５図に示したデジタル信号演算処理部における第１演算処理部１４と第２演算処理部１５に相当する部分のみの基本的な回路構成を示すブロック図である。
この実施形態は、デジタル信号演算処理部１７のうち、積算回路による第１演算処理部１４を移動平均回路による第１演算処理部１４０に、微分回路による第２演算処理部１５を２値化回路による第２演算処理部１５０に置き換えたもので、デジタル信号演算処理部（ＤＳＣＵ）の他の部分は、前述した実施形態におけるデジタル信号演算処理部（ＤＳＣＵ）１７と同じである。
第２１図に示す第１演算処理部１４０は移動平均回路を構成しており、バッファ選択機能を有し、複数のバッファであるフリップフロップ回路（ＦＦ）９１と複数の選択部９２，９３、およびＳＵＢ（加算器）９４からなる。
第２演算処理部１５０は２値化回路を構成しており、比較部６７とＪＫ・ＦＦ６８からなり、第７図に示した第２演算処理部１５における微分演算器６５とピーク検出器６６を省いた構成になっている。
この第２１図に示すような第１演算処理部１４０と第２演算処理部１５０により、移動平均回路を使用してバーコード２値化データを生成する場合の、オリジナル信号（入力信号）ＯＲとそれに移動平均をかけた信号ＭＡとバーコード２値化データとの関係は、第２２図に示すようになる。すなわち、入力信号の波形に移動平均をかけた信号と入力信号とを比較し、
入力データ＞移動平均データ のときはＴＴＬはハイレベル
入力データ＜移動平均データ のときはＴＴＬはロウレベル
となる。
移動平均のかけ方については何種類かあるが、この実施形態においては単純移動平均と荷重移動平均とを用いているので、それについて説明する。
単純移動平均は次式で表わされる。

ここで、ｋは指数であり、ｋ＝−Ｍ／２〜Ｍ／２としたときの単純移動平均の原理を示すブロック構成図を第２３図に示す。
ここでｋは、サンプリングポイントが負の数の場合は過去型，正の数の場合は未来型である。
一般に移動平均回路部を有するバーコードリーダは、バーコードリーダのデコーダとしてバーコード２値化データにノイズが多くなり易いため、この実施形態では次の各機能あるいは構成を付加する。
（１）移動平均サンプリング幅の変更機能
（２）荷重移動平均方式の採用
（３）移動平均回路を２分化する
（４）荷重移動平均における荷重量変更機能
（５）荷重移動平均における周波数応答変更機能
（６）移動平均サンプルデータ内の最大値／最小値選択機能
（７）移動平均サンプルデータの間引き機能
（８）移動平均サンプルデータの補間機能
（９）荷重移動平均の高周波成分合計を低周波成分合計から減ずる機能
（１０）荷重移動平均のＭ（割る総数）を変化させる機能
まず、（１）の移動平均サンプリング幅の変更機能について説明する。
第２１図に示したように、バッファ選択機能を有する移動平均回路を構成する第１演算処理部１４０は、入力データ（ＤＡＴＡ）を、複数のバッファであるＦＦ９１に順次取り込む。その各ＦＦ９１に取り込まれたデータは、選択９２，９３により、必要なデータを選択してＳＵＢ（加算器）９４に送り、ＳＵＢ９４から次の処理工程である第２演算処理部１５０に送り出す。
移動平均サンプリング幅の変更については、入力データの周波数成分にフィルタの周波数特性を変化させるもので、前述した移動平均式のｋの値を変化させることにより対応でき、回路では総バッファ（ＦＦ）数を変えずに任意のポイントを選択することにより対応している。このようにして、この実施形態は種々の周波数に対応できるものである。
次に、（２）の荷重移動平均方式の採用であるが、この方式は次式で表わされ、その荷重移動平均の原理を示すブロック構成図を第２４図に示す。

この方式を採用することにより、入力データの波形に含まれる外的要因、例えば傾き等を除去することができる。また移動平均の式を重ねることにより、種々の周波数成分を組み合わせることで、入力波形の特徴に適合したフィルタを作成することができる。
この実施形態における留意点としては、個々のポイントに対して縦からみて２の乗数にすることで、次段の処理を速やかに行なうことができることである。
次に、（３）の移動平均回路の２分化構造であるが、ここれは、第２５図の第１演算処理部１４１に示すように、移動平均回路をバッファ（ＦＦ）３個の前段移動平均回路９６とバッファ（ＦＦ）２個の後段移動平均回路９７とで構成することによって実現する。
ここで前段移動平均の式は下記の上の式で、後段移動平均の式は下の式で示される。

これは、移動平均は低周波数特性に合わせる場合回路が大きくなる傾向があるので、フィルタ回路構成を変更したものである。この場合、バッファ（ＦＦ）が５個のフィルタを使うよりも、２つに分割し、３個と２個のフィルタを組み合せることにより、その組み合わせ効果が増大する。この後段移動平均の式からみてバッファ６個分の機能と同じであることが明らかであり、かくして回路規模を大幅に縮小することができる利点を有する。
次に、（４）の荷重移動平均方式における荷重量変更機能の付加である。この時の荷重量変更式は次式で示される。

これは、入力データ自体のレベルが低く、また波形自体が歪んでいる場合、波形の追従性がなくなるので、荷重量を変化させ、その追従機能を向上させるための機能である。これにより、データレベルの比率が悪い部分にスレッシュがかかるようになり、ノイズにも追従する傾向にあるので、次の（５）の周波数応答変更機能と併用している。
この荷重量変更機能を付加したことにより、荷重量変化前の入力信号（オリジナル信号）ＯＲとそれに荷重移行平均をかけた信号ＭＡの波形の特徴が第２６図に示すような場合、荷重量変化後の入力信号ＯＲとそれに荷重移行平均をかけた信号ＭＡの波形の特徴は第２７図に示すようになる。
次に、（５）の荷重移動平均方式における周波数応答変更機能の付加であるが、上記（４）の荷重量変更機能の項でも一部説明したが、周波数応答変更機能はノイズや搖らぎ等を除去するものである。
周波数応答特性変更式は、次式で表わされる。

この機能は、入力データの中には種々の周波数特性を持った波形が混在しているので、その特徴に対応するためにフィルタの周波数応答を変更するものである。これによりノイズとか搖らぎ等を除去される。この機能を付加したことにより、周波数特性の変更前の入力信号（オリジナル信号）ＯＲとそれに荷重移行平均をかけた信号ＭＡの波形の特徴が第２８図に示すような場合、周波数特性の変更後の入力信号ＯＲとそれに荷重移行平均をかけた信号ＭＡの波形の特徴は第２９図に示すようになる。
次に、（６）のサンプルデータ内の最大値／最小値選択機能の付加であるが、移動平均式による影響が生じ易い特異点への対策としてこれを付加した。
ここで採用する方式は、最大値ｍａｘ（ｎ）と最小値数ｍｉｎ（ｎ）を次式によって求め、ｎ個内で最大もしくは最小のポイントをとることにより、サンプルデータ内にある特異点（ノイズ）の影響を除去する。

ここで入力データＯＲの特徴により最大値／最小値を選択する。これを波形で示すと最大値回路を通した波形は第３０図に破線で示すようになり、最小値回路を通した波形は第３１図に破線で示すようになる。これらの図において、ＯＲは入力データ、ＭＡは荷重移行平均をかけた信号、ｍａｘは最大値、ｍｉｎは最小値を示す。
次に、（７）のサンプルデータ間引き機能の付加である。これは、単位長あたりの画素数を少なくする機能で、その概念を第３２図に示す。
これは、ＣＣＤスキャナの解像度を落とした状態と同様な効果がある。これは理論的には、任意のデータ間隔でスキップしてサンプリングを行なうことであるが、低解像度のバーコードリーダに有効である。
（８）のサンプルデータ補間機能の付加についてであるが、これはバーコード２値化データのパルス幅は、サンプルレートによる影響が大きいためにＮａｒｒｏｗ／Ｗｉｄｅ比が若干異なるので、擬似的に解像度を上げるようにデータ間に補間データを入れるものである。その補間式は次式で表され、補間データは前後のデータを加えて２で除したものである。

このサンプルレートがＴＴＬに与える影響を図示すると第３３図に示すようになり、クロスポイントにより近くサンプル部がくることになり、ＴＴＬの幅をより正確に抽出できる。第３３図における黒丸は通常ポイントを、三角は補間ポイントを示す。
次に、（９）の荷重移動平均方式の高周波成分合計を低周波成分合計から減ずる機能の付加であるが、これは、データ自体の変化量が少ない場合、スレッシュレベルを移動させてもノイズが生じてしまう場合がある。このような場合は高周波数のデータ合計を、低周波合計から減ずるものである。これにより、低周波特性を残しながら高周波成分のみが位相逆転の波形となる。
そして、高荷重段を加えた時の波形は、
ｙ（ｎ）＝（ｙ１＋ｙ２＋ｙ３＋ｙ４）／総ポイント数
で表わされ、そのオリジナル信号ＯＲに対する荷重移行平均をかけた信号ＭＡは第３４図に示すような波形になる。
また、高荷重段を減じた時の波形は、
ｙ（ｎ）＝｛（ｙ１＋ｙ２）−（ｙ３＋ｙ４）｝／総ポイント数
で表わされ、そのオリジナル信号ＯＲに対する荷重移行平均をかけた信号ＭＡは第３５図に示すような波形になる。
最後に、（１０）の荷重移動平均のＭ（割る総数）を変化させる機能の付加について説明する。これは、幅の広いバーコードデータ内部に特異点（ノイズ）が多くあるとスレッシュレベルと交差してしまい、波形に悪影響を及ぼすのでこれを防止するため、この時の係数Ｍを実際の総数より大きくすることにより、移動平均値のスレッシュ幅が小さくなり、入力データ振幅の中心に集まるようになり、スレッシュレベルを切る位置まで特異点の影響を受けることがなくなる。
ここで係数Ｍの変化に対する波形を示すと、第３６図に示すようになる。この図において、ＩＤは入力データ、ＭＡ１は割る総数が実数の場合の荷重移行平均をかけた信号、ＭＡ２は割る総数を２倍にした場合の荷重移行平均をかけた信号の波形をそれぞれ示す。
以上、この願発明による多目的処理回路部を有する光学情報読取装置について、特にそのディジタル信号演算処理部の構成および機能について詳細に説明した。
また、そのディジタル信号演算処理部の構成の中で、特にその第１の演算処理部及び第２の演算処理部の具体的な構成例とその作用および各種の付加機能などについて説明した。その実施形態として微分回路を用いた例と移動平均回路を用いた例について説明したが、これ以外に、第１の演算処理部に、ＦＩＲ（ｆｉｎｉｔｅ ｉｍｐｕｌｓｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ：有限インパルス応答）ディジタルフィルタを用いて構成したり、ＩＩＲ（ｉｎｆｉｎｉｔｅ ｉｍｐｕｌｓｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ：無限インパルス応答）ディジタルフィルタを用いて構成することもできる。
また、これまでに説明した実施形態においては、多目的処理回路部を、中央演算部を包含して単一の基板上に形成した構造について説明したが、中央演算部のみを別体に構成すること、あるいは、前述した多目的処理回路部の一部を別体として形成した構造の光学的情報読取装置であっても、この発明の目的，効果において差異のない構成を持つものであれば、この発明の実施形態となり得ることを否定するものではない。
産業上の利用可能性
以上説明してきたたように、この発明による光学的情報読取装置は、ＡＤ変換、２値化処理、デコーダ、およびインタフェイス等の処理回路を、単一の基板上に形成して多目的処理回路とし、これを用いることにより次のような効果が得られる。
（１）増幅率や温度変化等の変動要素に影響されることがなく、処理性能のバラツキを解消できる。これを図に示すと次のようになる。以下各図において、アナログのバーコードデータをＢＣＤで、バーコード２値化データをＢＢＤで示している。
▲１▼増幅率の大小によるＴＴＬへの影響は、
ａ）増幅率大の場合は第３７図
ｂ）増幅率小の場合は第３８図
にそれぞれ示すような波形になり、顕著なな効果が得られる。すなわち、増幅率大の場合はバーコードデータは大きく、増幅率が小の場合はバーコードデータは小さいが、この発明の処理回路を用いて演算処理したバーコード２値化データはいずれも同様な大きさになり、バラツキを生じない。
▲２▼温度変化によるＴＴＬへの影響は
ａ）の高温（＋４５℃）の場合は第３９図
ｂ）低温（−５℃）の場合は第４０図
にそれぞれ示すような波形になり、顕著な効果が得られる。すなわち、高温の場合はバーコードデータは比較的小さく、低温の場合は大きいが、この発明の処理回路を用いて演算処理したバーコード２値化データはいずれも同様な大きさになり、バラツキを生じない。
（２）バーコード記号の印字品質（濃淡等）に影響されない処理能力の向上が図れ、ＴＴＬのバラツキも生じない。
ａ）印字濃度が淡い場合は第４１図
ｂ）印字濃度が濃い場合は第４２図
にそれぞれ示すような波形になり、バーコード記号の印字品質に濃淡があり、バーコードデータにバラツキがあっても、この発明の処理回路を用いて演算処理したバーコード２値化データは、いずれも同様な大きさのデータとなり、バラツキは生じない。
（３）演算処理方式を選択することにより、種々のデジタル処理方式を目的に対応して任意にかつ容易に選択することができ、処理能力のスピード化が図れる。
（４）光学的情報読取装置全体の小型化，低価格化，低消費電力化が図れる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、発光部にＬＥＤを用いたこの発明による光学的情報読取装置の一例を示す側断面該略図である。
第２図は、発光部にレーザ光源を用いたこの発明による光学的情報読取装置の一例を示す平断面該略図である。
第３図は、この発明による第１図に示した光学的情報読取装置における信号処理部の全体構成例を示すブロック図である。
第４図は、第３図における多目的処理回路部の内部構成を示すブロック図である。
第５図は、第４図におけるディジタル信号演算処理部（ＤＳＣＵ）の構成例を示すブロック図である。
第６図は、第５図における第１演算処理部の具体的な構成例を示すブロック図である。
第７図は、第５図における第２演算処理部の具体的な構成例を示すブロック図である。
第８図は、第５図におけるリセット部の具体的な構成例を示すブロック図である。
第９図は、第５図におけるデータ修正部の具体的な構成例を示すブロック図である。
第１０図は、第５図におけるノイズ低減部の具体的な構成例を示すブロック図である。
第１１図は、第４図におけるディジタル信号演算処理部（ＤＳＣＵ）の他の構成例を示すブロック図である。
第１２図は、微分式の説明のための図である。
第１３図は、ハイパスフィルタの特性を示す線図である。
第１４図は、第１１図におけるノイズフィルタとしてロウパスフィルタを設けたときのアナログのバーコードデータとそれを２値化したデータを示す波形図である。
第１５図は、同じくそのロウパスフィルタの特性を示す線図である。
第１６図は、第１３図のハイパスフィルタの特性と第１５図のロウパスフィルタの特性を合成した特性を示す線図である。
第１７図は、ロウパスフィルタ部でのロウパス出力調整の概念図である。
第１８図は、第１１図におけるデータ修正部によるバーコード２値化データの修正例を示す波形図である。
第１９図は、第１０図に示したノイズ低減部によるノイズ除去例を示す波形図である。
第２０図は、第８図に示したリセット部によるバーコード２値化データの強制リセットの例を示す波形図である。
第２１図は、この発明による光学的情報読取装置の他の実施形態における多目的処理回路部のデジタル信号演算処理部における第１演算処理部と第２演算処理部のみの基本的な回路構成を示すブロック図である。
第２２図は、その移動平均回路を使用してバーコード２値化データを生成する場合の、オリジナル信号（入力信号）と移動平均をかけた信号とバーコード２値化データとの関係を示す波形図である。
第２３図は、単純移動平均の原理を示すブロック構成図である。
第２４図は、荷重移動平均の原理を示すブロック構成図である。
第２５図は、第２１図に示した実施形態における第１の演算処理部の機能向上を図った例を示すブロック図である。
第２６図は、荷重移動平均方式を採用した場合の荷重量変化前の入力信号とそれに荷重移動平均をかけた信号の波形図である。
第２７図は、同じく荷重量変化後の入力信号とそれに荷重移動平均をかけた信号の波形図である。
第２８図は、荷重移動平均方式を採用した場合の周波数特性の変更前の入力信号とそれに荷重移動平均をかけた信号の波形図である。
第２９図は、同じく周波数特性の変更後の入力信号とそれに荷重移動平均をかけた信号の波形図である。
第３０図は、荷重移動平均方式を採用した場合にサンプルデータ内の最大値／最小値選択機能を付加したときの入力データと荷重移動平均をかけた信号の最大値回路を通した波形図である。
第３１図は、同じく入力データと荷重移動平均をかけた信号の最小値回路を通した波形図である。
第３２図は、サンプルデータ間引き機能の説明のための概念図である。
第３３図は、サンプルデータ補間機能の説明のための線図である。
第３４図は、荷重移動平均方式の高周波成分合計を低周波成分合計から減ずる機能を付加した場合に高荷重段を加えた時のオリジナル信号とそれに荷重移行平均をかけた信号を示す波形図である。
第３５図は、同じく高荷重段を減じた時のオリジナル信号とそれに荷重移動平均をかけた信号を示す波形図である。
第３６図は、荷重移動平均のＭ（割る総数）を変化させたときの入力データと荷重移動平均をかけた信号の波形図である。
第３７図は、この発明による増幅率の変動に対する効果を説明するための増幅率大の場合のバーコードデータとバーコード２値化データの波形図である。
第３８図は、同じくその増幅率小の場合の波形図である。
第３９図は、この発明による温度変化に対する効果を説明するための高温の場合のバーコードデータとバーコード２値化データの波形図である。
第４０図は、同じく低温の場合の波形図である。
第４１図は、この発明によるバーコード記号の印字品質に影響されない効果を説明するための印字濃度が薄い場合のバーコードデータとバーコード２値化データの波形図である。
第４２図は、同じく印字濃度が濃い場合の波形図である。
第４３図は、従来の光学的情報読取装置の構成例を示すブロック図である。

【０００３】
さらには、その具体的な項目として次のようなことも目的とする。
▲１▼増幅率や温度変化等の変動要因に影響されないようにして、信号処理性能のバラツキをなくすこと。
▲２▼処理回路の部品点数を減らし、処理性能のバラツキをなくすこと。
▲３▼読み取り対象であるバーコード記号等の印字品質（濃淡等）に影響されないようにして、読み取り性能を向上すること。
▲４▼光学的情報読取装置自体の小型化と製造コストの低減を図ること。
▲５▼新たな演算処理回路（多目的処理回路）を採択することにより、種々のデジタル処理を容易に選択できるようにすること。
▲６▼その演算処理回路部分の低電圧化および低消費電力化を図ること。
発明の開示
この発明は上記の目的を達成するため、光反射率の異なる部分を有する読取対象を照射するための光照射手段と、上記読取対象からの反射光を受光位置に結像されるための光学系と、上記受光位置に配設されて上記反射光による光像を光電変換して電気信号を出力する光電変換手段と、該手段から出力される電気信号を演算処理して前記読取対象の情報を示すバーコード２値化データを出力する演算処理手段とを備えた光学的情報読取装置であって、上記演算処理手段を次のように構成したものである。
すなわち、上記演算処理手段は、次の（ａ）から（ｄ）を一つの基板に集約して設けて多目的処理回路を形成する。
（ａ）上記電気信号をデジタル信号に変換するデータ変換部、
（ｂ）該データ変換部によって変換されたデジタル信号を演算処理してバーコード２値化データを生成する演算処理部と、そのバーコード２値化データを修正するデータ修正部と及びノイズを低減するノイズ低減部とを有し、読取対象の情報を示すバーコード２値化データを生成するデジタル信号演算処理部、
（ｃ）該デジタル信号演算処理部から出力されるバーコード２値化データを蓄積する

【０００４】
入力蓄積部、
（ｄ）上記光照射手段、光電変換手段，データ変換部、デジタル信号演算処理部、および入力蓄積部の各動作タイミングを制御するタイミング制御部、
上記多目的処理回路には、上記演算処理手段の各部を統括制御する中央演算部（ＣＰＵ）も包含して一つの基板に集約して形成するとよい。
さらに、上記演算処理部を、上記データ変換部によって変換されたデジタル信号を演算処理する第１の演算処理部と、その第１の演算処理部によって処理されたデータから上記バーコード２値化データを生成する第２の演算処理部とによって構成することができる。
また、上記第１の演算処理部の処理回路を積算回路で構成し、上記第２の演算処理部の処理回路を微分回路および２値化回路によって構成することができる。
その場合、上記第１の演算処理部および第２の演算処理部の少なくとも一方に、次の▲１▼〜▲６▼の１つ以上を設けるとよい。
▲１▼上記第２の演算処理部の微分回路における微分時間（Δｔ）の可変手段、
▲２▼ノイズを除去又は低減する手段、
▲３▼バッファ選択による合計データの差を最小にする手段、
▲４▼アナログ信号と比較でノイズ成分を除去する手段、
▲５▼任意のパルス幅以下の２値データを消去する手段、
▲６▼所定の長さ以上連続するハイレベル（“Ｈ”）の２値データを強制リセットする手段、
あるいは、上記第１の演算処理部の処理回路を移動平均回路で構成し、上記第２の演算処理部の処理回路を２値化回路によって構成してもよい。
その場合、上記第１の演算処理部に次の（１）〜（１０）のうちの複数の手段を設けるのが望ましい。
（１）移動平均サンプリング幅の変更手段、
（２）荷重移動平均をとる手段、
（３）移動平均回路を２分化する手段、

【００１３】
このＤＳＣＵ１７の詳細については後で説明する。
その入力蓄積部（ｉｍｐｕｔ ｃａｐｔｕｒｅ）２０は、ＤＳＣＵ１７からバーコード２値化データ信号を入力して格納する機能を有するもので、ＳＲＡＭのアドレスを調整するＳＲＡＭ用制御部１８と、計測したデータをＳＲＡＭに書き込むタイミングジェネレータ即ちＳＲＡＭ計数部１９とから成り、ＤＳＣＵ１７のデータ修正部１６が一定時間毎に補正したデータを取り込み、その取り込んだデータを各メモリに自動的に展開する。
データ取り込み用メモリには、ＳＲＡＭ（Ａ）２１とＳＲＡＭ（Ｂ）２２があり、取り込み動作時に交互に使用する。ＣＰＵ１１は取り込み動作中のメモリにアクセスすることはできない。従って、ＳＲＡＭ２２に取り込み動作中は、ＣＰＵ１１はそのＳＲＡＭ２２にはアクセスできないが、取り込み動作中でないＳＲＡＭ２１には自由にアクセスすることが可能である。このＳＲＡＭ２１及びＳＲＡＭ２２は、バーコード２値化データを格納するエリアである。
ＳＲＡＭ（Ｃ）２３は、中央演算部ＣＰＵ１１が作動するのに使用する。アドレスはＤ０００ｈ〜ＤＦＦＦｈの約４Ｋバイトである。
ウォッチドックタイマ（ＷＤＴ）２４は、異常値を時間で監視するタイマであり、各特性およびデータを入出力し、またその際の異常値を管理する。
プログラマブルタイマ２５は、周波数を設定できる１６ビットのタイマとブザー用で周波数及びデューティが設定できる８ビットタイマとから成る。
ＵＡＲＴ（非同期シリアル通信送受信回路）２６は、第３図に示したＣＭＯＳ３２及びＲＳ−２３２−Ｃ駆動部３３とのインタフェイスで、１６５５０互換のＵＡＲＴである。
シリアルインタフェイス（ＳＣＩ）２７は、第３図に示した低速ＵＳＢ調整部３４とＯＣＩＡ（オプチカル・カップルド・インタフェイス・アダプタ）３５とのインタフェイスで、３線式の同期シリアル通信インタフェイスである。そして、例えばＮＥＣ製のＵＳＢファンクションコントローラ（ＵＰＤ７８９８００）による低速ＵＳＢ

【００１５】
シフトレジスタ５８のデータは、そのデータＰ−Ｐ検出部５６のデータＰ−Ｐ検出器７５によってピーク・ピーク値が検出され、そのデータが比較器７６に送られ、そこでバーコード２値化データ生成時のアナログレベルのデータと比較してＦＦリセット信号を生成し、データ修正部１６の後述する複数のマスク選択部に送られる。
第２演算処理部１５は、第７図に示すように微分回路を構成している。そして、第１演算処理部１４の各積算器６３，６４からの積算データを微分演算器６５に入力して微分演算する。その微分データのピーク値をピーク検出器６６によって検出し、その結果をＦＦ（フリップフロップ回路）６８に送る。
一方、微分演算器６５からの微分データは、比較器６７に取り込まれる。その比較器６７は、その微分データを、高スライスレベルの信号及び低スライスレベルの信号と比較し、その比較結果をＦＦ６８へ出力する。
ＦＦ６８は、その比較器６７からの比較結果とピーク検出器６６からのピーク値のデータとによってバーコード２値化データを生成し、それをリセット部５３とデータ修正部１６の後述するカウンタ７３へ出力する。
リセット部５３は、第８図に示すようにカウンタ７１と比較器７２からなり、ＦＦ６８から入力するバーコード２値化データがハイレベル“Ｈ”を保持する状態を想定し、その状態が設定した時間を超えた場合にはローレベル“Ｌ”に強制的に変更（リセット）し、第２演算処理部１５のＦＦ６８にそのデータを戻す。設定した時間を超えない場合は、データ修正部１６の後述するＦＦ７８にそのバーコード２値化データを送る。
データ修正部１６は第９図に示すように構成され、第２演算処理部１５のＦＦ６８からのバーコード２値化データをカウンタ７３を介して検出器７４に取り込むとともに、第１演算処理部１４のデータＰ−Ｐ検出部５６からのＦＦリセット信号を取込み、複数のマスク７７及び複数のＦＦ７８を経由させ、バーコード２値化データにおけるアナログレベルが予め設定した値に満たない状態で生成されたような部分のハイレベ

【００１９】
が必要である。そのために第１１図に示したデータ修正部１６のように、第１演算処理部１４からのデータと外部からのデータ消去レベルとを、比較マスクで選択部８４で比較マスクで選択し、マスク回路８５でマスクしてシフトバッファ７８′（第９図におけるＦＦ７８を多段に接続した回路に相当する）に送る。
ここでは、バーコード２値化データはハイレベルであるが入力データレベルは低い部分（設定値と比較して）は、ノイズと判断してバーコード２値化データの波形をロウレベルにする。アナログの入力データとの比較でバーコード２値化データを形成する波形図は、第１８図に示すようになる。すなわち、そのままの状態でバーコード２値化データ（第１８図ではＢＢＤと略称している）を整形すると、４段目の波形（整形前のＢＢＤ）になる。この波形に対し、入力データのレベルを比較し、一定レベル以下のデータを消去すると３段目の波形となる。
▲５▼の任意のパルス幅以下の２値データを消去する機能については第１０図に示したノイズ低減部５５の構成によりなされる。ここでは、入力レベルが高いノイズはバーコード２値化データに出力されるので、任意のパルス幅設定値に基づき、比較器８１によってその設定されたパルス幅以下のデータを消去する機能を有する。
また、設定パルス幅以下のバーコード２値化データは変化前のレベルに保持され、それにより、太いバーコード等を読み込んだ時に取り込んでしまう細かいノイズをほぼ除去することができる。これを図示すると、第１９図に示すようになる。この第１９図の（ａ）は整形前のバーコード２値化データの波形である。これに対して、設定パルス幅Ｗ以下のデータはカウントしないようにすると、同図の（ｂ）に示す整形後の波形になる。
次に、▲６▼の一定の長さ以上連続してハイレベル“Ｈ”＞の状態を保持するデータを強制リセットする機能についてであるが、これは、第８図に示したリセット部５３によってなされる。微分回路の特徴の１つであるが、ノイズでも傾きが急なものは出力データレベルが高くなる。第７図に示した高スライスレベル（上限スレッシュ）にかか

【００２０】
るとバーコード２値化データの波形がハイになり、低スライスレベル（下限スレッシュ）になるまで元に戻らない。しかし、ノイズのため低スライスレベルを切るまでの傾きはないと、データ部になるまでハイを保持する。
そこで一定の時間を経過したときに強制的にロウレベルに落す機能を加えた。これにより、第９図に示したデータ修正部１６の検出器７４による検出データにノイズの影響がなくなった。これを図示すると第２０図に示すようになる。第２０図において、（ａ）はノイズ成分を含む入力データの波形、（ｂ）はその微分データの波形と高スライスレベル（上限スレッシュ）および低スライスレベル（下限スレッシュ）の関係を示し、（ｃ）は整形前のバーコード２値化データ（ＢＢＤ）の波形、（ｄ）は整形後のバーコード２値化データ（ＢＢＤ）の波形をそれぞれ示す。
次に、第５図における第１演算処理部１４に移動平均回路を用いた実施形態を説明する。
移動平均回路部は、基本的にはローパスフィルタの機能を有するので、小さい周波数成分などのノイズを除去して波形を滑らかにする特性を有する。
第２１図は、その光学的情報読取装置における多目的処理回路部の第５図に示したデジタル信号演算処理部における第１演算処理部１４と第２演算処理部１５に相当する部分のみの基本的な回路構成を示すブロック図である。
この実施形態は、デジタル信号演算処理部１７のうち、積算回路による第１演算処理部１４を移動平均回路による第１演算処理部１４０に、微分回路による第２演算処理部１５を２値化回路による第２演算処理部１５０に置き換えたもので、デジタル信号演算処理部（ＤＳＣＵ）の他の部分は、前述した実施形態におけるデジタル信号演算処理部（ＤＳＣＵ）１７と同じである。
第２１図に示す第１演算処理部１４０は移動平均回路を構成しており、バッファ選択機能を有し、複数のバッファであるフリップフロップ回路（ＦＦ）９１と複数の選択部９２，９３、およびＳＵＢ（加算器）９４からなる。
第２演算処理部１５０は２値化回路を構成しており、比較部６７とＪＫ・ＦＦ６８

【００２１】
からなり、第７図に示した第２演算処理部１５における微分演算器６５とピーク検出器６６を省いた構成になっている。
この第２１図に示すような第１演算処理部１４０と第２演算処理部１５０により、移動平均回路を使用してバーコード２値化データを生成する場合の、オリジナル信号（入力信号）ＯＲとそれに移動平均をかけた信号ＭＡとバーコード２値化データとの関係は、第２２図に示すようになる。すなわち、入力信号の波形に移動平均をかけた信号と入力信号とを比較し、
入力データ＞移動平均データ のときはバーコード２値化データはハイレベル
入力データ＜移動平均データ のときはバーコード２値化データはロウレベルとなる。
移動平均のかけ方については何種類かあるが、この実施形態においては単純移動平均と荷重移動平均とを用いているので、それについて説明する。
単純移動平均は次式で表わされる。

ここで、ｋは指数であり、ｋ＝−Ｍ／２〜Ｍ／２としたときの単純移動平均の原理を示すブロック構成図を第２３図に示す。
ここでｋは、サンプリングポイントが負の数の場合は過去型，正の数の場合は未来型である。
一般に移動平均回路部を有するバーコードリーダは、バーコードリーダのデコーダとしてバーコード２値化データにノイズが多くなり易いため、この実施形態では次の各機能あるいは構成を付加する。
（１）移動平均サンプリング幅の変更機能
（２）荷重移動平均方式の採用
（３）移動平均回路を２分化する
（４）荷重移動平均における荷重量変更機能

【００２５】

ここで入力データＯＲの特徴により最大値／最小値を選択する。これを波形で示すと最大値回路を通した波形は第３０図に破線で示すようになり、最小値回路を通した波形は第３１図に破線で示すようになる。これらの図において、ＯＲは入力データ、ＭＡは荷重移行平均をかけた信号、ｍａｘは最大値、ｍｉｎは最小値を示す。
次に、（７）のサンプルデータ間引き機能の付加である。これは、単位長あたりの画素数を少なくする機能で、その概念を第３２図に示す。
これは、ＣＣＤスキャナの解像度を落とした状態と同様な効果がある。これは理論的には、任意のデータ間隔でスキップしてサンプリングを行なうことであるが、低解像度のバーコードリーダに有効である。
（８）のサンプルデータ補間機能の付加についてであるが、これはバーコード２値化データのパルス幅は、サンプルレートによる影響が大きいためにＮａｒｒｏｗ／Ｗｉｄｅ比が若干異なるので、擬似的に解像度を上げるようにデータ間に補間データを入れるものである。その補間式は次式で表され、補間データは前後のデータを加えて２で除したものである。

このサンプルレートがバーコード２値化データに与える影響を図示すると第３３図に示すようになり、クロスポイントにより近くサンプル部がくることになり、バーコード２値化データの幅をより正確に抽出できる。第３３図における黒丸は通常ポイントを、三角は補間ポイントを示す。
次に、（９）の荷重移動平均方式の高周波成分合計を低周波成分合計から減ずる機能の付加であるが、これは、データ自体の変化量が少ない場合、スレッシュレベルを移動させてもノイズが生じてしまう場合がある。このような場合は高周波数のデータ合

【００２７】
有限インパルス応答）ディジタルフィルタを用いて構成したり、ＩＩＲ（ｉｎｆｉｎｉｔｅ ｉｍｐｕｌｓｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ：無限インパルス応答）ディジタルフィルタを用いて構成することもできる。
また、これまでに説明した実施形態においては、多目的処理回路部を、中央演算部を包含して単一の基板上に形成した構造について説明したが、中央演算部のみを別体に構成すること、あるいは、前述した多目的処理回路部の一部を別体として形成した構造の光学的情報読取装置であっても、この発明の目的，効果において差異のない構成を持つものであれば、この発明の実施形態となり得ることを否定するものではない。
産業上の利用可能性
以上説明してきたたように、この発明による光学的情報読取装置は、ＡＤ変換、２値化処理、デコーダ、およびインタフェイス等の処理回路を、単一の基板上に形成して多目的処理回路とし、これを用いることにより次のような効果が得られる。
（１）増幅率や温度変化等の変動要素に影響されることがなく、処理性能のバラツキを解消できる。これを図に示すと次のようになる。以下各図において、アナログのバーコードデータをＢＣＤで、バーコード２値化データをＢＢＤで示している。
▲１▼増幅率の大小によるバーコード２値化データへの影響は、
ａ）増幅率大の場合は第３７図
ｂ）増幅率小の場合は第３８図
にそれぞれ示すような波形になり、顕著なな効果が得られる。すなわち、増幅率大の場合はバーコードデータは大きく、増幅率が小の場合はバーコードデータは小さいが、この発明の処理回路を用いて演算処理したバーコード２値化データはいずれも同様な大きさになり、バラツキを生じない。
▲２▼温度変化によるバーコード２値化データへの影響は
ａ）の高温（＋４５℃）の場合は第３９図
ｂ）低温（−５℃）の場合は第４０図

【００２８】
にそれぞれ示すような波形になり、顕著な効果が得られる。すなわち、高温の場合はバーコードデータは比較的小さく、低温の場合は大きいが、この発明の処理回路を用いて演算処理したバーコード２値化データはいずれも同様な大きさになり、バラツキを生じない。
（２）バーコード記号の印字品質（濃淡等）に影響されない処理能力の向上が図れ、バーコード２値化データのバラツキも生じない。
ａ）印字濃度が淡い場合は第４１図
ｂ）印字濃度が濃い場合は第４２図
にそれぞれ示すような波形になり、バーコード記号の印字品質に濃淡があり、バーコードデータにバラツキがあっても、この発明の処理回路を用いて演算処理したバーコード２値化データは、いずれも同様な大きさのデータとなり、バラツキは生じない。
（３）演算処理方式を選択することにより、種々のデジタル処理方式を目的に対応して任意にかつ容易に選択することができ、処理能力のスピード化が図れる。
（４）光学的情報読取装置全体の小型化，低価格化，低消費電力化が図れる。

Claims (7)

1. 光反射率の異なる部分を有する読取対象を照射するための光照射手段と、
   前記読取対象からの反射光を受光位置に結像させるための光学系と、
   前記受光位置に配設されて前記反射光による光像を光電変換して電気信号を出力する光電変換手段と、
   該手段から出力される電気信号を演算処理して前記読取対象の情報を示すコードデータを出力する演算処理手段とを備えた光学的情報読取装置であって、
   前記演算処理手段は、
   前記電気信号をデジタル信号に変換するデータ変換部と、
   該データ変換部によって変換されたデジタル信号を演算処理して前記読取対象の情報を示すコードデータを生成するデジタル信号演算処理部と、
   該デジタル信号演算処理部によって生成されたコードデータを蓄積する入力蓄積部と、
   前記光照射手段、前記光電変換手段、前記データ変換部、前記デジタル信号演算処理部、および前記入力蓄積部の各動作タイミングを制御するタイミング制御部とを、
   一つの基板に集約して設けて多目的処理回路を形成していることを特徴とする光学的情報読取装置。
2. 請求の範囲第１項記載の光学的情報読取装置であって、
   前記多目的処理回路には、前記演算処理手段の各部を統括制御する中央演算部（ＣＰＵ）も包含して一つの基板に集約して形成されていることを特徴とする光学的情報読取装置。
3. 請求の範囲第１項又は第２項記載の光学的情報読取装置であって、
   前記デジタル信号演算処理部が、
   前記データ変換部によって変換されたデジタル信号を演算処理する第１の演算処理部と、
   該第１の演算処理部によって処理されたデータから前記読取対象の情報を示すコードデータを生成する第２の演算処理部と、
   該第２の演算処理部によって生成されたコードデータを修正するデータ修正部とによって構成されていることを特徴とする光学的情報読取装置。
4. 請求の範囲第３項記載の光学的情報読取装置であって、
   前記第１の演算処理部の処理回路が積算回路であり、
   前記第２の演算処理部の処理回路が微分回路および２値化回路によって構成されていることを特徴とする光学的情報読取装置。
5. 請求の範囲第４項記載の光学的情報読取装置であって、
   前記第１の演算処理部および前記第２の演算処理部の少なくとも一方に、次の
   ▲１▼〜▲６▼の１つ以上を設けたことを特徴とする光学的情報読取装置。
   ▲１▼前記第２の演算処理部の微分回路における微分時間（Δｔ）の可変手段、
   ▲２▼ノイズを除去又は低減する手段、
   ▲３▼バッファ選択による合計データの差を最小にする手段、
   ▲４▼アナログ信号と比較してノイズ成分を除去する手段、
   ▲５▼任意のパルス幅以下の２値データを消去する手段、
   ▲６▼所定の長さ以上連続するハイレベル（“Ｈ”）の２値データを強制リセットする手段、
6. 請求の範囲第３項記載の光学的情報読取装置であって、
   前記第１の演算処理部の処理回路が移動平均回路であり、
   前記第２の演算処理部の処理回路が２値化回路によって構成されていることを特徴とする光学的情報読取装置。
7. 請求の範囲第６項記載の光学的情報読取装置であって、
   前記第１の演算処理部に、次の（１）〜（１０）の１つ以上を設けたことを特徴とする光学的情報読取装置。
   （１）移動平均サンプリング幅の変更手段、
   （２）荷重移動平均をとる手段、
   （３）移動平均回路を２分化する手段、
   （４）荷重移動平均における荷重量変更手段、
   （５）荷重移動平均における周波数応答変更手段、
   （６）移動平均サンプリングデータ内の最大値又は最小値選択手段、
   （７）移動平均サンプリングデータの間引き手段、
   （８）移動平均サンプリングデータの補間手段、
   （９）荷重移動平均の高周波成分合計を低周波成分合計から減ずる手段、
   （１０）荷重移動平均のＭ（割る総数）を変化させる手段、

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