條形碼讀取器所用的可變增益放大器的制造方法
【專利摘要】公開了一種用于控制條形碼讀取器中的放大器的系統(tǒng)和方法，其中所述方法可以包括以下步驟：在所述條形碼讀取器內(nèi)的光電二極管處，從由利用掃描馬達提供動力的掃描鏡所掃描的條形碼接收光；將所接收到的光轉(zhuǎn)換成初始電信號；判斷步驟，用于判斷所述掃描馬達是否正經(jīng)歷方向變化；基于所述判斷步驟的結果來確定所述放大器的增益值；以及使用所確定的增益值來將所述初始電信號放大至放大后的信號。
【專利說明】條形碼讀取器所用的可變增益放大器
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請涉及2012年2月I日提交的標題為“System and Method for NoiseReduct1n in a Bar Code Signal”的美國申請序列號13/363，894[代理人案號576-89US1]，在此通過引用包含其全部內(nèi)容。

【背景技術】
[0003]在包括零售商店、辦公室、倉庫、醫(yī)院和私人住宅的各種環(huán)境中，正在發(fā)生從熒光和其它形式的傳統(tǒng)照明到發(fā)光二極管(LED)照明的轉(zhuǎn)變。LED照明可以提供低電力消耗、低運行成本、長壽命和高顏色渲染效果以及其它期望特征的有益效果。由于環(huán)境原因，一些國家如今正取締傳統(tǒng)燈泡的更多制造。
[0004]在包括便利店和超市等的零售環(huán)境中通常使用條形碼讀取器。通常，激光掃描型條形碼讀取器通過使通常具有650nm波長的激光束掃過條形碼并且接收從該條形碼反射來的光能來進行工作，其中處理該光能以生成條形碼信號。在典型應用中，根據(jù)條形碼的分辨率和讀取距離(從條形碼到條形碼讀取器的距離)，使用10Hz的掃描速率的激光束將產(chǎn)生頻率范圍為30kHz (千赫)?200kHz的信號。
[0005]為了抑制電力消耗，通常以約30kHz?10kHz的范圍內(nèi)的頻率來驅(qū)動LED燈泡，其中該范圍與許多條形碼信號的頻率重疊。如果這兩個信號類型的頻率范圍重疊，則條形碼讀取器難以將來自環(huán)境光的光能與來自條形碼信號的光能區(qū)分開。為了消除環(huán)境光與條形碼讀取器的干涉，通過引用包含于此的美國專利6，811，087公開了如下技術，其中該技術用以使用脈沖式激光器以2MHz (兆赫茲)的頻率掃描條形碼，并且使用同步檢測器來檢測該頻率且優(yōu)選不檢測其它頻率。該技術明顯去除了具有恒定強度的環(huán)境光(諸如太陽光等)和來自高頻L.E.D.照明的光能。然而，在存在與條形碼信號共通的環(huán)境光頻率成分的情況下，條形碼讀取器內(nèi)的解碼器可能將環(huán)境光誤讀取為條形碼信號的一部分，而這可能導致信號讀取失敗。
[0006]此外，如以下所論述的，在條形碼讀取環(huán)境中可能存在其它可能的噪聲源。激光掃描型條形碼讀取器通常具有由玻璃或塑料(即，聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯材料)制成的出射窗口以保護讀取器殼體內(nèi)的感測部分。盡管涂覆有抗反射膜，但出射窗口上的灰塵或指紋將呈現(xiàn)光學阻擋，這導致大量背向散射光指向光傳感器。在回歸反射型條形碼讀取器中，光的背向反射將更為嚴重，其中在該回歸反射型條形碼讀取器中，出射激光束和該讀取器所接收到的收集光束共用相同的光路。而來自距離300?500mm處的條形碼的信號強度的大小約為0.1uW(微瓦)，背向散射光的大小可以達到luW，這是條形碼信號的大小的10倍。因而，上述情形可能導致條形碼讀取器無法準確地讀取條形碼。因此，期望條形碼信號的適當放大。
[0007]現(xiàn)有的前置放大器電路具有提供基于輸出信號的大小可控制的反饋電阻的放大器控制器。在輸出大小導致放大后的信號達到該電路的飽和點的情況下，通過以與反饋電阻并聯(lián)的方式添加電阻器來使得用作放大電路的一部分的電阻減小為較小的值，以使輸出下降為飽和電平以下的電平。然而，如果輸出安全地為電路飽和電平以下，則電阻保持處于較大的值，從而維持高的信噪比?？梢愿淖兎答侂娮?，使得輸出始終達到預定最大值。
[0008]現(xiàn)有技術還公開了連接至如上所述的放大器的低通濾波器，其中該低通濾波器用于使前置放大器放大后的電壓信號的低頻成分通過?？梢詫崿F(xiàn)如下閾值功能:如果低通濾波器的輸出信號低于預定電平，則使輸出接近零電平。可以實現(xiàn)如下功能，其中該功能用以在輸出信號等于或高于所選擇的預定電平的情況下，使輸出信號的大小線性地增加。
[0009]使用現(xiàn)有方法，根據(jù)所掃描的信號電平來切換兩個以上的不同反饋電阻值。在切換反饋電阻的情況下，信號電平變化變得較大，并且如果在條形碼掃描期間發(fā)生切換，則該切換動作可能在判斷所接收到的條形碼信號是與掃描中的條形碼內(nèi)的“條形”狀況還是“無條形”狀況相對應時導致誤讀(ambiguity)。
[0010]可以使用低通濾波器(LPF)來解決以上所論述的信號解釋問題。然而，難以確保以足夠的精度對LPF進行調(diào)諧以確保準確地解釋在電阻值改變中途所接收到的信號。因此，本領域需要確保以下:通過在讀取條形碼期間改變放大電路的增益，使得不會產(chǎn)生在對來自條形碼讀取器的信號值進行解釋時的誤讀。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]根據(jù)一個方面，本發(fā)明涉及一種用于控制條形碼讀取器中的放大器的方法，所述方法包括以下步驟:在所述條形碼讀取器內(nèi)的光電二極管處，從由利用掃描馬達提供動力的掃描鏡所掃描的條形碼接收光；將所接收到的光轉(zhuǎn)換成初始電信號；判斷步驟，用于判斷是否發(fā)生連續(xù)的掃描操作之間的轉(zhuǎn)變；確定步驟，用于基于所述判斷步驟的結果來確定所述放大器的增益值；以及使用所確定的增益值來將所述初始電信號放大至放大后的信號。
[0012]在結合附圖來對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明時，本領域技術人員將明白其它方面、特征、優(yōu)點等。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]為了例示本發(fā)明的各種方面的目的，示出當前優(yōu)選的附圖形式，然而應當理解，本發(fā)明不限于所示的精確配置和手段。
[0014]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例的包括放大器控制電路的條形碼讀取器的不意圖；
[0015]圖1A是根據(jù)本發(fā)明實施例的、已用多面鏡替換了圖1的往復鏡的條形碼讀取器的示意圖；
[0016]圖2A是根據(jù)本發(fā)明實施例的、用于實現(xiàn)放大器中的可變反饋電阻的電路的示意圖；
[0017]圖2B是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的、用于實現(xiàn)放大器中的可變反饋電阻的電路的示意圖；
[0018]圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的用于控制放大器的操作的方法的框圖；
[0019]圖4是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的、圖1的條形碼讀取器內(nèi)的各種狀況之間的相互作用的圖表；以及
[0020]圖5是適用于本發(fā)明實施例的計算機系統(tǒng)的框圖。

【具體實施方式】
[0021]在以下說明中，為了解釋的目的，陳述了具體的數(shù)字、材料和結構，從而提供針對本發(fā)明的全面理解。然而，本領域技術人員將明白，可以在無需這些具體詳情的情況下實踐本發(fā)明。在一些實例中，可以省略或簡化眾所周知的特征，使得不會模糊本發(fā)明。此外，說明書中針對諸如“一個實施例”或“實施例”等的短語的引用意味著與該實施例相關地所述的特定特征、結構或特性包括在本發(fā)明的至少一個實施例中。說明書中各處的諸如“在一個實施例中”或“在實施例中”等的短語的出現(xiàn)未必全部指代同一實施例。
[0022]本發(fā)明的實施例涉及基于以下輸入中的一個或多個輸入來調(diào)整條形碼讀取器內(nèi)的放大器的增益:(a)從對象放大器發(fā)射的、處于或超過低電平閾值或高電平閾值的信號的電壓電平；和/或(b)條形碼讀取器的掃描鏡的運動方向已改變的指示?？梢酝ㄟ^調(diào)整與如下放大器中所使用的運算放大器(op-amp)并聯(lián)連接的反饋電阻來改變放大器增益，其中該放大器可以是條形碼讀取器的電信號處理電路中的前置放大器。
[0023]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例的包括放大器控制電路130(這里還稱為放大器控制器)的條形碼讀取器10的示意圖。條形碼讀取器10可以包括激光二極管106、脈沖式激光驅(qū)動器104、振蕩器102、掃描鏡112、掃描馬達140、光電二極管116、前置放大器118、放大器控制電路130、高通濾波器120、自動增益控制電路122和/或同步檢測器124。激光二極管106可以發(fā)射出射激光束108，并且在條形碼讀取器10內(nèi)可以從條形碼110接收到光束114。
[0024]圖1A是根據(jù)本發(fā)明實施例的如下條形碼讀取器10的示意圖，其中在該條形碼讀取器10中，已用多面鏡212替換了圖1的往復鏡112。在圖1A所提供的視圖中，可以使多面鏡212逆時針地轉(zhuǎn)動以使從激光二極管106反射來的光束掃描經(jīng)過條形碼110的長度。一旦任何給定的掃描結束，則隨著多面鏡的下一平坦面轉(zhuǎn)動到位并且從條形碼110的最右部分開始掃描，則可以重置來自激光二極管106的反射光束的位置，并且隨著多面鏡212逆時針地轉(zhuǎn)動，再一次掃描經(jīng)過整個條形碼110。
[0025]返回圖1，放大器控制電路130可以包括馬達控制器132、振幅控制器134、高電平檢測器36(其用于檢測放大后的信號152(圖2)的大小的上限)和/或低電平檢測器138 (其用于檢測放大后的信號152 (圖2)的大小的下限)。以下可以與圖3相關地論述在振幅控制器134內(nèi)可以實現(xiàn)的方法。在一個實施例中，低電平檢測器138可以使用約500毫伏的檢測閾值，并且高電平檢測器136可以使用約1.52伏的檢測閾值。然而，本發(fā)明不限于以上所公開的閾值?？梢允褂帽纫陨纤_的閾值低或高的低電平檢測和/或高電平檢測所用的閾值，并且所有這些變化均意圖包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0026]可以利用具有與檢測器136和138、馬達控制器132和/或放大器118的通信接口的可編程計算機來實現(xiàn)振幅控制器134?？蛇x地，代替利用運行在可編程計算機上的軟件，可以利用數(shù)字電路內(nèi)所包含的邏輯器件來實現(xiàn)振幅控制器134。
[0027]圖2A是根據(jù)本發(fā)明實施例的放大器118的示意圖。在僅Rl 254與op_amp252并聯(lián)連接的情況下，電阻處于高電平(等于電阻值Rl本身)。在啟動開關258以使經(jīng)由R2256運行的連接閉合的情況下，與op-amp 252并聯(lián)連接的有效電阻是Rl和R2的并聯(lián)等效電阻，其中該并聯(lián)等效電阻可以根據(jù)現(xiàn)有技術已知的數(shù)學公式來確定。在一個實施例中，大小高的電阻可能約為3兆歐(即，3百萬歐)，這可以通過采用3兆歐的Rl值來實現(xiàn)。在該同一實施例中，大小低的電阻值可能為200千歐(即，20萬歐)?？梢酝ㄟ^采用等于約200千歐的R2值來獲得200千歐的大小低的電阻值。然而，本發(fā)明不限于以上所指定的Rl 254和R2256的電阻值的使用。
[0028]圖2B示出實現(xiàn)放大器118的可選方式。在圖2B的實施例中，代替圖2A所示的可切換的電阻器配置，使用可變電阻器262?？梢允褂糜性垂虘B(tài)電子電路來實現(xiàn)可變電阻器262?？蛇x地，可以使用無源電阻元件和用于調(diào)整沿著該無源電阻元件的如下點的機構來實現(xiàn)可變電阻器262，其中在該點處，與將op-amp 252的左側(cè)節(jié)點與op-amp 252的右側(cè)節(jié)點接合的電流路徑進行電氣接觸。此外，本發(fā)明不限于以上論述的實現(xiàn)放大器118的方式。
[0029]圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的用于控制放大器118的操作的方法300的框圖。
[0030]可以啟動振幅控制器134 (步驟302)，該振幅控制器134可以將前置放大器118設置為低電阻操作模式(步驟304)，并且可以將檢測器136和138重置為初始狀態(tài)，以使得將高電平檢測器136設置為“O”并將低電平檢測器138設置為“I”。在步驟308中，優(yōu)選地，方法300判斷掃描馬達140的方向是否改變。如果掃描方向沒有改變，則重復步驟308。如果掃描馬達140的方向已改變，則優(yōu)選地，方法300繼續(xù)進行步驟310。掃描方向的變化可以利用掃描馬達140、或者利用被配置為感測連接至掃描馬達140的軸的轉(zhuǎn)動方向的傳感器來進行指示。在論述步驟310之前，以下將論述用于向振幅控制器134通知有無發(fā)生掃描方向的變化的各種機制。
[0031]在可選實施例中，步驟308可以包括以下:判斷為已從針對條形碼110的一次掃描操作轉(zhuǎn)變?yōu)橄乱粧呙璨僮鳌Ｈ欢?，可以根?jù)是使用圖1的平面鏡112還是圖2的多面鏡212來以不同的方式檢測該轉(zhuǎn)變。在圖1的實施例中，如以上所論述的，可以通過檢測鏡112的掃描方向的變化來識別針對從一次掃描處理向著下一掃描處理的轉(zhuǎn)變的檢測。在采用多面鏡212的圖1A的實施例中，可以使用連接至多面鏡212的旋轉(zhuǎn)位置編碼器來檢測從一次完整掃描到下一掃描的轉(zhuǎn)變。
[0032]可以通過以下來提供掃描鏡112的方向的變化的指示:與將實際改變馬達140的方向的控制信令從馬達控制器132發(fā)送至馬達140大致同時地，使馬達控制器132將表示掃描馬達140的運動方向改變的信號發(fā)送至振幅控制器134?？蛇x地，可以在掃描鏡112中內(nèi)置如下傳感器，其中該傳感器在每當掃描鏡從一個掃描方向轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粧呙璺较驎r，發(fā)射表不方向改變的信號。此夕卜，本發(fā)明不限于以上的向振幅控制器134通知掃描方向改變的方式。
[0033]在步驟310中，如前面與圖2A和2B相關地所論述的，該方法判斷前置放大器118是否正以低電阻模式進行工作。
[0034]如果前置放大器118處于低電阻模式(即，從塊310所輸出的“是”條件)，則該方法在步驟312中利用低電平檢測器138判斷輸出信號152(圖2)是否達到了足夠低而使得將低電平檢測信號設置得高的值。如果低電平檢測信號低、這意味著輸出信號152為低電平檢測閾值以上，則不進行進一步的動作，并且可以在步驟306中繼續(xù)方法300的執(zhí)行。如果低電平檢測信號高(從塊312所輸出的“是”)，則在步驟314中，優(yōu)選地，使前置放大器118轉(zhuǎn)變?yōu)?與圖2相關地所論述的)高電阻模式。之后，方法300可以在步驟306中繼續(xù)。
[0035]現(xiàn)在返回至從塊310所輸出的“否”分支。如果前置放大器118處于低電阻模式，則優(yōu)選地，方法300檢查以確認高電平檢測器136是否表示信號152已達到或超過高電平電壓閾值。如果沒有達到高電平檢測閾值，則優(yōu)選地，方法300在步驟306中繼續(xù)。如果已達到高電平檢測閾值，則在步驟318中，優(yōu)選地，方法300使前置放大器118以低電阻模式進行工作。之后，優(yōu)選地，方法繼續(xù)步驟306的操作。
[0036]圖4是示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的、掃描方向的變化和前置放大器118中的反饋電阻的切換之間的關系的圖表。
[0037]圖5是可適用于本發(fā)明的一個或多個實施例的計算系統(tǒng)500的框圖。中央處理單元(CPU) 502可以連接至總線504。另外，總線504可以連接至隨機存取存儲器(RAM)506、只讀存儲器(ROM) 508、輸入/輸出(I/O)適配器510、通信適配器522、用戶接口適配器506和顯不適配器518。
[0038]在實施例中，RAM 506和/或ROM 508可以保持用戶數(shù)據(jù)、系統(tǒng)數(shù)據(jù)和/或程序。I/O適配器510可以將諸如硬盤驅(qū)動器512、⑶-ROM(未示出)或其它大容量存儲裝置等的存儲裝置連接至計算系統(tǒng)500。通信適配器522可以將計算系統(tǒng)500連接至本地、廣域或全局網(wǎng)絡524。用戶接口適配器516可以將諸如鍵盤526、掃描器528和/或指示裝置514等的用戶輸入裝置連接至計算系統(tǒng)500。此外，顯示適配器518可以由CPU 502驅(qū)動以控制顯示裝置520上的顯示。CPU 502可以是任何通用CPU。
[0039]應當注意，本文獻中迄今為止所述的和/或后面所述的方法和設備可以利用諸如以下等的任何已知技術來實現(xiàn):標準數(shù)字電路、模擬電路、可用于執(zhí)行軟件和/或固件程序的任何已知處理器、可編程數(shù)字裝置或系統(tǒng)、可編程陣列邏輯裝置、或者以上的任何組合。本發(fā)明的一個或多個實施例還可以以存儲在適當存儲介質(zhì)中并且由處理單元來執(zhí)行的軟件程序來體現(xiàn)。
[0040]盡管這里已經(jīng)參考特定實施例說明了本發(fā)明，但應當理解，這些實施例僅例示本發(fā)明的原理和應用。因此，應當理解，在沒有背離如所附權利要求書所定義的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對例示實施例進行多種修改并且可以設計其它配置。
【權利要求】
1.一種用于控制條形碼讀取器內(nèi)的放大器的增益的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 掃描器，用于使光指向條形碼，所述掃描器能夠首先在第一方向上、然后在與所述第一方向相反的第二方向上掃描經(jīng)過所述條形碼； 光電二極管，用于將在所述條形碼讀取器處從所述條形碼所接收到的光轉(zhuǎn)換成初始電信號; 放大器，用于根據(jù)所述初始電信號來產(chǎn)生放大后的信號；以及放大器控制器，用于基于表示是否檢測到連續(xù)的掃描操作之間的轉(zhuǎn)變的信號來確定所述放大器中所使用的增益的大小。
2.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述放大器控制器包括: 馬達控制器，其能夠用于輸出表示是否發(fā)生掃描操作轉(zhuǎn)變的所述信號。
3.根據(jù)權利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述放大器控制器還包括: 振幅控制器，其能夠用于從所述馬達控制器接收掃描操作轉(zhuǎn)變信號，并且響應于該掃描操作轉(zhuǎn)變信號而生成振幅控制信號。
4.根據(jù)權利要求3所述的系統(tǒng)，其中，還包括: 高信號電平檢測器，其能夠用于指示所述放大后的信號已超過所述放大器的飽和電平。
5.根據(jù)權利要求3所述的系統(tǒng)，其中，還包括: 低信號電平檢測器，其能夠用于指示所述放大后的信號已降至針對來自所述放大器的輸出的低電平閾值以下。
6.根據(jù)權利要求5所述的系統(tǒng)，其中，針對所述放大器的所述低電平閾值表示來自所述放大器的輸出電平，其中在該輸出電平以下，信噪比不足以進行所述輸出的準確解釋。
7.根據(jù)權利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述放大器包括: 反饋電阻電路，其對來自所述振幅控制器的放大器控制信號作出反應，以控制所述放大器的增益。
8.根據(jù)權利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述反饋電阻電路包括: 第一電阻器，其固定地與運算放大器并聯(lián)連接； 第二電阻器，其能夠基于所述放大器控制信號的狀態(tài)而被置于與所述運算放大器并聯(lián)連接或者不與所述運算放大器并聯(lián)連接；以及 開關，其對所述放大器控制信號作出反應，以相對于所述反饋電阻電路連接或斷開所述第二電阻器。
9.根據(jù)權利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述反饋電阻電路包括: 能夠連續(xù)調(diào)整的電阻器，其對所述放大器控制信號作出反應，以調(diào)整與運算放大器并聯(lián)連接的電阻的大小。
10.一種用于控制條形碼讀取器中的放大器的方法，所述方法包括以下步驟: 在所述條形碼讀取器內(nèi)的光電二極管處，從由利用掃描馬達提供動力的掃描鏡所掃描的條形碼接收光； 將所接收到的光轉(zhuǎn)換成初始電信號； 判斷步驟，用于判斷是否發(fā)生連續(xù)的掃描操作之間的轉(zhuǎn)變； 確定步驟，用于基于所述判斷步驟的結果來確定所述放大器的增益值；以及 使用所確定的增益值來將所述初始電信號放大至放大后的信號。
11.根據(jù)權利要求10所述的方法，其中，還包括以下步驟: 利用馬達控制器生成用以表示所述掃描馬達是否正經(jīng)歷方向變化的掃描操作轉(zhuǎn)變信號。
12.根據(jù)權利要求11所述的方法，其中，所述確定步驟是通過與所述馬達控制器進行通信的振幅控制器來進行的。
13.根據(jù)權利要求12所述的方法，其中，還包括以下步驟: 將所述放大器的增益值維持在低電平檢測閾值和高電平檢測閾值之間的電平。
14.一種用于控制條形碼讀取器的電路中的放大器的方法，所述方法包括以下步驟: 將低電平檢測器和高電平檢測器連接至來自所述放大器的輸出； 針對所述低電平檢測器確定邏輯“ I ”初始值，并且針對所述高電平檢測器確定邏輯“O”初始狀態(tài)； 判斷表示連續(xù)的掃描操作之間的轉(zhuǎn)變的信號是高還是低；以及基于低電平檢測器信號、高電平檢測器信號和掃描操作轉(zhuǎn)變信號的值來設置所述放大器的增益值。
15.根據(jù)權利要求14所述的方法，其中，還包括以下步驟: 僅在所述放大器的增益低且所述低電平檢測器信號高的情況下，才增加所述放大器的增益。
16.根據(jù)權利要求14所述的方法，其中，還包括以下步驟: 僅在所述放大器的增益高且所述高電平檢測器信號高的情況下，才減小所述放大器的增益。
【文檔編號】G06K7/10GK104205125SQ201280072101
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2012年4月3日 優(yōu)先權日:2012年4月3日
【發(fā)明者】廣野光明, 新關尚也, 季德培 申請人:Opto電子有限公司, 歐光股份有限公司