JPH0638576A - 複式モータ速度制御回路及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 モータ速度を制御するためのコストが安く、
しかも多数のパターンを生成できる装置を提供する。 【構成】 レーザ走査装置において２つのモータ６０，
７０を別個に速度制御するための複式モータ速度制御回
路が開示されている。この装置は可変周波数と衝撃係数
の成分を有する単一の入力信号を使用している。第１モ
ータ６０の速度は前記入力信号の周波数成分を利用して
制御され、一方、第２モータ７０の速度は前記入力信号
の周波数及び衝撃係数成分（インパルス応答）を利用し
て制御される。特に前記入力信号と前記直流信号の衝撃
係数成分に左右される直流信号が生成され、この直流信
号は第２モータ７０の速度を前記入力信号の周波数成分
によって決定された速度値からオフセットさせるために
利用される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はバーコード記号を読み取
るためのレーザ走査システムに関し、特にレーザ走査装
置において、２つの走査モータの速度を制御するための
複式モータ速度制御回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、小売り業界において、商品を識別
するためのバーコード記号の利用が普及すると共に、種
々のバーコード読み取りシステム及び装置が開発されて
きた。現在ではバーコード読み取り装置の多くが携帯式
のハンディ型レーザ走査システムである。これらの装置
のユーザーは装置のサイズ、重さ及び電力消費量を重要
視する。このようなシステムの一つは、例えば米国特許
第4,496,831号明細書に記載されてたレーザ走査バーコ
ード読み取りシステムがある。

【０００３】米国特許第4,496,831号明細書に記載され
ているレーザ走査バーコード読み取りシステムは種々の
形状で実施可能な携帯式、ハンディ型の走査ヘッドを有
しており、前記形状の一つにはガン形のハウジングがあ
る。レーザ走査ヘッドの種々の部品を収納するためにハ
ンドルと筒部とが備えられている。これらの部品には半
導体レーザダイオードのような小型の光源と、光源から
発生された光をバーコード記号へと向ける集束レンズを
含む小型の光学系と、走査されたバーコード記号から反
射された光を検出するための小型検出装置が含まれる。

【０００４】動作に際しては、小型の光学系はレーザダ
イオードによって発生された光ビームを集束して、走査
ヘッドの筒部内の光路内に実装された走査装置へと衝突
せしめる。走査装置はレーザ光をバーコード記号を横切
って掃引し、その場合、走査装置は記号の長手方向を横
切って光を掃引する少なくとも一つの走査モータを備
え、且つ、記号の幅方向を横切って光を掃引する第２モ
ータを備えることもできる。出口を通して光を記号へと
向けるようにミラーのような光反射装置が軸上に実装さ
れている。次に検出装置が記号から反射された光を検出
し、且つ処理し、この検出装置は一般に半導体フォトダ
イオードのような感光素子から成っている。

【０００５】走査モータのそれぞれの構造的側面は簡単
なステッピングモータと類似しているが、相違点は走査
モータは制御回路によって制御され、この制御回路はモ
ータの軸を先ず一つの円周方向の３６０°未満の弧にわ
たって振動せしめ、次ぎに反対の円周方向に３６０°未
満の弧の長さにわたって振動せしめ、その後高速度で前
述のサイクルを反復するように動作可能である。

【０００６】２つの走査モータを使用することによっ
て、記号を走査するために多重ライン及び全方位の走査
パターンを生成することができる。例えば、ｘ−方向と
ｙ−方向の双方の走査がなされれば、バーコード記号を
走査するためにラスタ型の走査パターンが生成される。
双方の走査モータが正弦波式に変化する速度比で駆動さ
れれば、リサジュー形の走査パターンが得られる。パタ
ーンのサイズと形状はミラーの傾斜角度及び走査モータ
の角速度の双方又は一方を調整することによって制御す
ることができる。種々の走査パターンが例えば米国特許
第4,251,798号明細書、同4,387,297号明細書及び同4,87
1,904号明細書に記載されている。これらの走査パター
ンは２次元バーコードまたは無作為に配位された記号の
ような、より複雑な記号を走査するために利用できる。

【０００７】ヘレクソン他の米国特許第4,709,195号明
細書は走査モータの速度を監視するためにホール効果装
置を使用したバーコードスキャナを開示している。より
詳細には、一つのホール効果スイッチからの出力信号が
モータ検出回路回路への入力として利用される。モータ
検出回路回路は周波数（すなわちモータ速度）と比例す
る電圧を受け、誘導された電圧を最低許容動作速度を表
す基準電圧と比較し、モータの超過速度又は過小速度状
態を表示する電圧信号を出力する。これらの電圧信号は
モータの状態に応じて適切な措置を講ずることができる
ようにマイクロプロセッサによって監視される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】現在ではレーザ走査装
置において２つの走査モータの速度比を別個に制御でき
るシステムの必要性がある。更に、レーザ走査装置から
生成可能であるレーザ走査パターンにフレキシビリティ
を付与することが可能であるシステムが強く求められて
いる。従って本発明の課題は前記の必要な能力を備えた
複式モータの制御回路を提供することにより、前述の必
要性を満たすことである。

【０００９】本発明が応用されるＬＳ９０００スキャナ
は“ランプ型”スキャナである。ＬＳ９０００スキャナ
は継続的なオンモードで動作される。走査パターンはラ
ンプから卓上又は床に投影される。実際の走査パターン
は、バーコードを全方位で読み取り可能であるリサージ
ュ形のパターンとなる。リサージュ形の走査パターンを
生成するため、レーザ光源を偏向するため２つの逆方向
回転モータ（後述図４参照）が使用される。２つのモー
タの速度比を変更することによって、種々のリサージュ
形走査パターンが生成される。

【００１０】本発明の目的は、モータ速度を制御するた
めのコストが安く、しかも多数のパターンを生成できる
装置を提供するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明はレーザ走査シス
テムに備えられた２つの走査モータの速度を別個に制御
するための複式モータ速度制御回路に関するものであ
る。本発明の制御回路はシンボル・テクノロジー社が製
造しているＳＬ９０００レーザスキャナのような携帯式
走査装置における２つの走査モータの速度を制御するた
めに利用できるが、本発明の原理と教示は任意の形式の
レーザ走査装置で使用するために適応でき、且つ応用可
能である。複式モータ速度制御回路は適正な走査パター
ンとモータ速度を設定するためにレーザスキャナボード
が必要な全ての情報を提供するのに単一の入力信号を利
用し、しかもパターンの選択に際しては一層フレキシビ
リティが得られる。２つのモータの別個の速度制御を達
成するために、外部ソース、代表的にはマイクロプロセ
ッサから可変周波数と衝撃係数の入力信号が供給され
る。入力信号の周波数は一つのモータの速度を設定する
ために利用され、一方、入力信号の衝撃係数に含まれる
情報は第１モータと第２モータとの速度差を設定するた
めに用いられる。第１モータの速度を制御するための一
次回路は第１モータが動作する必要がある周波数で周波
数制御信号を生成するためのカウンタ装置と、第１モー
タの速度を制御するためのフィードバック回路とを含ん
でいる。第２モータの速度を制御するための一次回路は
入力信号の衝撃係数に応じて可変直流電圧信号を生成す
るための積分装置と、第２モータの速度を制御すること
によって第２モータの速度が可変直流電圧信号により左
右されるための第２フィードバック回路とを含んでい
る。

【００１２】本発明はスキャナボードに入力される制御
線の数が一つに縮減されるため、２つのモータの速度を
制御するためのコストが安い方法を提供する。全ての情
報は一つの信号で伝送され、後にマイクロプロセッサボ
ードではなくレーザスキャナボートにて必要な成分へと
構成される。その結果、マイクロプロセッサのプリント
配線基板上の実際の部品が節減され、同時にコネクタピ
ン及び導線の数も削減される。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を、図面により詳細
に説明する。図１は本発明の実施例による複式モータ速
度制御回路の電気構成図であり、図２は複式モータ速度
制御回路のループ応答特性のグラフである。また、図３
はレーザ走査ガンの略示図、図４は本発明を応用したス
キャナの略示図である。

【００１４】さて図１を参照すると、参照符号１０はレ
ーザスキャナにおける第１モータ６０と、第２モータ７
０との速度を制御するための複式モータ速度制御回路を
示している。制御回路１０を組み込むことができるハン
ディ型のレーザ走査装置は図３に示され、説明は後述す
る。図１に示すように、制御回路１０には第１及び第２
モータの別個の速度制御を行うために利用される周波数
と衝撃係数の成分とを含む入力信号１２が供給される。
周波数及び衝撃係数の成分は２つのモータの速度を決定
するために利用される。複式モータの速度制御回路１０
は基本的に第１モータ６０の速度を制御するためのフィ
ードバック・システムである第１モータ制御ループ回路
１４と、基本的に第２モータ７０の速度を制御するため
のフィードバック・システムである第２モータ制御ルー
プ回路１６とを備えている。第１モータ制御ループ回路
１４を構成する一次回路は、電圧に対する周波数差検出
回路２０と、増幅器／フィルター２２と、モータ駆動回
路２４とを含んでいる。第２モータ制御ループ回路１６
を構成する一次回路は、積分回路１９と、電圧に対する
周波数差検出回路４０と、増幅器／フィルター４２と、
モータ駆動回路４４とを含んでいる。Ｎ分割カウンタ１
８は複式モータ速度制御回路１０の双方のモータ制御ル
ープ回路１４及び１６に共通である。図１は特定の用途
の要求に合致するものとして選択された電力供給電圧も
しくは成分値を示すものではないことに留意されたい。

【００１５】複式モータ速度制御回路１０で使用される
第１モータ６０及び第２モータは双方ともＤＣブラシレ
スモータであり、速度は入力駆動電圧と正比例する。好
ましい実施例で使用されたモータは各々一対の巻線を有
している。これらのモータで実施された計測では１３３
３ないし１９００回毎分／ボルト（ｒｐｍ／Ｖ）の速度
変化と、約７５Ｈｚ／ボルトの利得を示した。約７５Ｈ
ｚ／ボルトの利得はモータ制御信号のボルト当たりの周
波数変化ｆmを意味する。モータ制御信号の周波数ｆmは
モータ周波数の３倍である。モータ応答特性を概略的に
判定するためにステップ応答測定が行われた。これらの
測定の結果、各々のモータは１.２５秒の時間定数で指
数的に応答することを示している。第１モータ６０と第
２モータ７０は各々これらに連結された速度センサ（図
示せず）を有し、これらのセンサはそれぞれ周波数ｆm1
及びｆm2のモータ速度センサ信号を供給する。周波数ｆ
m1及びｆm2は対応するモータの動作速度の約３倍であ
る。その理由はモータの巻線がモータの各回転毎に３回
ずつ交互にオンに切り換わることによる（すなわち６０
°毎）。モータ速度センサは巻線自体で電圧を検出する
従来型の公知の設計のものである。例えば、モータ速度
が９０００ｒｐｍである場合は、モータ速度センサ信号
の出力は４５０Ｈｚである。

【００１６】本発明の理解を容易にするため、ＬＳ９０
００走査システムと共に使用され、且つインテル社の８
０ｃ１９６マイクロコントローラを使用した制御回路を
説明する。しかし、本発明の教示は任意の複式モータ走
査システムと組み合わせて利用できるので、本発明はこ
の説明上の実施例に限定されるものではないことを了解
されたい。

【００１７】説明のための実施例では、入力信号１２は
インテル社の８０ｃ１９６マイクロコントローラのパル
ス幅変調（ＰＷＭ）端子から発生されたディジタルパル
ス列である。ＰＷＭ端子は好ましい実施例における全速
モータ動作に対応する２３.６ＫＨｚ又は半速動作モー
ドに対応する１１.８ＫＨｚの一定周波数ｆcを有するデ
ィジタルパルス列を発生することができる。ＰＷＭ端子
は２５５までの異なる衝撃係数を可変的に選択できる。
衝撃係数の選択はインテル社のマイクロコントローラの
パルス幅変調制御レジスタに単一のバイト値を書き込む
ことによって達成される。このレジスタはマイクロコン
トローラのＰＷＭ端子からのディジタルパルス列出力の
周波数もしくはパルス幅を変更する単一バイトの命令を
受けるようにされている。この機構の利点は最小限のソ
フトウェアしか必要とせず、その結果、相当なＣＰＵ処
理時間が短縮できることである。このレジスタに単一バ
イトが一旦書き込まれると、プロセッサは新たな値が書
き込まれるまで同じパルス列を出力し続ける。それによ
ってＣＰＵの処理時間が短縮できる。多数の衝撃係数の
構成が得られるのて、マイクロコントローラは多数のモ
ータ速度制御パターンを生成することができる。

【００１８】第１モータ制御ループ回路１４では、制御
周波数ｆcと周期Ｔinを有する入力信号１２がＮ分割カ
ウンタ１８に入力される。本発明の説明上の実施例で
は、Ｎは５２に等しい。５２分割カウンタ１８から得ら
れた周波数制御信号１５は周波数ｆinを有しているの
で、入力信号１２と周波数制御信号１５との間に存在す
る信号周波数関係は次のとおりである。 ｆc ＝５２・ｆin（Ｈｚ） （１） １／Ｔin＝５２・ｆin （２） １＝５２・ｆin・Ｔin （３） 理解されるように、周波数制御信号１５の周波数はＮ分
割カウンタ１８の係数Ｎで入力信号１２の周波数と比例
している。周波数制御信号１５の周波数ｆinは第１モー
タ６０が動作するのに必要な周波数と等しい。

【００１９】図１に示すように、周波数制御信号１５は
電圧に対する周波数差検出回路２０に入力される。第１
モータ制御回路１４の電圧に対する周波数差検出回路２
０は周波数ｆinを有する周波数制御信号１５と、周波数
ｆm1を有する第１モータ速度センサ信号６５から得られ
た第１モータ６０の現在の動作周波数との周波数差を決
定するために機能する。この周波数差に対応する出力信
号３７はそこから生成される。

【００２０】電圧に対する周波数差検出回路２０の動作
を説明するため、第１及び第２のディジタルワンショッ
トマルチバイブレータ３０及び３１をそれぞれ詳細に説
明することが必要である。ディジタルワンショットマル
チバイブレータ３０は周波数制御信号１５によって駆動
される。ディジタルワンショットマルチバイブレータ３
０はトリガされると、３３カウントの入力周波数ｆcの
期間だけ低電圧（０ボルト）になる反転出力信号３５を
供給し、次に１９カウントの入力信号周波数ｆc の期間
だけ高電圧（５ボルト）をリセットする。ディジタルワ
ンショットマルチバイブレータ３１はモータ速度センサ
信号６５によって駆動され、トリガされると３３カウン
トの入力周波数ｆc の期間だけ高電圧（５ボルト）にな
る出力信号３６を供給し、次に第１モータ６０の速度に
応じた期間だけ低電圧（０ボルト）になる。ディジタル
ワンショットマルチバイブレータ３０及び３１のタイミ
ングは外部のクロックを代用してもよいが、入力信号１
２によって供給される。ディジタルワンショットマルチ
バイブレータの出力３５及び３６は加算抵抗器Ｒ１及び
Ｒ２を介して結合される。好ましい実施例ではＲ１とＲ
２が等しく、演算増幅器２２への総実効入力電圧Ｖeff
は次のとおりである。

【００２１】

【数１】

【００２２】等しくない抵抗値を利用する場合は入力電
圧３５及び３６に重みを付けることが必要であろう。そ
の場合はモータ周波数は入力制御信号から偏位するであ
ろう。式（４）は周期Ｔを有する周期的電圧信号ｆ(t)
の平均値を定めるための標準式を用いて得られる。

【００２３】

【数２】

【００２４】信号３５の実効電圧を得るために値を代入
すると次の式が得られる。

【００２５】

【数３】

【００２６】同様にして、信号３６の実効電圧を計算す
ると次のようになる。

【００２７】

【数４】

【００２８】入力信号１２によって定められたＴinは双
方の信号とも同一であることに留意されたい。式（７）
と（１０）を加えると、式（４）に示すような信号３７
の総実効電圧Ｖeff が得られる。Ｖeff は所定の直流電
圧信号３９と比較される。この比較は２つの入力端子と
１つの出力端子を有する増幅器２２によって達成され
る。図１は増幅器２２の負（−）端子への信号３７の入
力と、増幅器２２の正（＋）端子への直流電圧信号３９
の入力とを示している。直流電圧信号３９は抵抗器Ｒ3
及びＲ4からなる分圧回路によって得られる。説明して
いる実施例では、抵抗器Ｒ3及びＲ4の値は２.５ボルト
の直流電圧信号を生成する値である。直流電圧信号３９
は実際に増幅器オフセット電圧として機能する。第１モ
ータ制御回路１４では、この値は固定している。増幅器
２２への実効入力電圧Ｖinは次のように表すことができ
る。

【００２９】

【数５】

【００３０】増幅器２２への実効入力電圧Ｖinは第１モ
ータの目標速度と第１モータの実際の動作速度との周波
数差を表す。第１モータ制御回路１４に固有である制御
ループの特性は、Ｖin＝０ボルト、すなわちフィードバ
ック信号が入力信号と適合する場合の制御ループ加算ポ
イントの特性出力Ｖinが０ボルトである場合、第１モー
タの周波数ｆm1が周波数制御信号１５の周波数ｆinと正
確に対応することを示すことができるような特性であ
る。このことは数学的に次の式によって示される。

【００３１】

【数６】

【００３２】周波数エラーがない場合、すなわちＶin＝
０である場合は、

【００３３】

【数７】

【００３４】上式の値”１”に式（３）を代入すると、
次のようになる。

【００３５】

【数８】

【００３６】従って、Ｖin＝０（Ｖ）である場合、第１
モータ６０の周波数は周波数制御信号１５の周波数と等
しい。それによって第１モータ６０は周波数制御信号１
５によって定められた所望の速度で動作することにな
る。増幅器２２の電圧利得は上記実施例では４７０で固
定されており、これは基本的に直流信号に対する増幅器
の開ループ応答である。増幅器２２は更に図１に示すよ
うに、フィードバックコンデンサ５１及び抵抗器５２に
よってフィルタとして機能するようにも構成されてい
る。フィルタは上記実施例では２×１０^-3Ｈｚにて設定
された単極を有する低域フィルタの構造である。電圧に
対する周波数差検出回路２０の出力信号３７から来る５
Ｖのパルスにより増幅器２２が飽和することを防止する
ために、比較的低い帯域幅が必要である。増幅器２２の
利得及びフィルタ特性は特定のシステム基準に合致する
ように選択されることに留意されたい。

【００３７】電圧に対する周波数差検出回路２０の利得
をボルト／Ｈｚで計算するため、式（１１）において前
述のとおり設定した関係ｆm1＝ｆin＋ｆdiffが用いら
れ、ここにｆdiffは電圧に対する周波数差検出回路２０
から出力された信号３７の周波数であり、ディジタルワ
ンショットマルチバイブレータ３０の出力（すなわち信
号３５）によって表される周波数制御信号と、ディジタ
ルワンショットマルチバイブレータ３１からの出力（す
なわち信号３６）としてのモータ速度センサ信号の周波
数との周波数差を表している。処理の後、Ｖinの式は次
のようになる。 Ｖin＝５２・Ｔin・５・ｆin＋３３・Ｔin・５・ｆdiff−５ 前記の式（３）を代入すると、 Ｖin＝３３・Ｔin・５・ｆdiff 従って電圧に対する周波数差検出回路２０の利得は次の
とおりである。

【００３８】

【数９】

【００３９】周波数ｆc＝２３.６ＫＨｚ（全速モード）
の入力信号の場合は、利得は６.９９mＶ／Ｈｚである。
図１に示すように、第１モータ制御ループ回路１４の制
御ループは利得がほぼ単一であるモータ駆動器２４を増
幅器２２の出力にて第１モータ６０の入力に結合するこ
とによって閉じられる。第１周波数エラー修正信号４１
は増幅器２２からの出力信号である。この信号４１は増
幅器２２への入力端子で実効電圧Ｖin（式（１１）を参
照）により決定されると、第１モータ６０の動作速度を
修正する。第１モータ６０の速度が周波数制御信号１５
の周波数と正確に一致する場合、すなわちＶin＝０であ
る場合は、周波数エラー修正信号４１は直流約８.０ボ
ルトである。信号１５と６５との間になんらかの周波数
差があると、この公称値からの偏差が生ずる。例えば、
第１モータ動作速度が周波数制御信号１５によって設定
された所望の第１モータ速度未満である場合は、増幅器
２２へのＶinは０ボルト以上になる。その結果、第１周
波数エラー修正信号４１は公称値の８.０ボルトの出力
よりも大きくなり、この増大によって第１モータ６０の
速度は対応して増大する。第１モータ動作速度が周波数
制御信号１５によって設定された所望の第１モータ速度
以上である場合は、増幅器２２へのＶinは０ボルト未満
になり、対応する周波数エラー修正信号４１は公称値未
満となり、第１モータ動作速度は対応して減少する。信
号４１自体は第１モータ６０を駆動するのに適さず、従
って、モータ駆動回路２４は第１周波数エラー修正信号
４１が第１モータ６０の動作速度を修正するために必要
な駆動を行う。

【００４０】第２モータ制御回路１６の基本部品は図１
に示すように、基本的に第１モータの部品と同一である
が、相違点は増幅器オフセット電圧を増幅器４２の正の
入力端子で調整できることである。その詳細については
後述する。第１モータ制御ループ回路１４の場合と同様
に、複式モータ速度制御回路１０の第２モータ制御ルー
プ回路１６は制御周波数ｆcと周期Ｔinを有する単一の
入力信号１２を利用する。この信号は、出力として入力
制御周波数ｆc よりも５２倍小さい周波数ｆinの周波数
制御信号１５を有する５２分割カウンタ１８に送られ
る。前述の式（１）はこの関係を示している。周波数制
御信号１５は第２の電圧に対する周波数差検出回路４０
へと送られる。第２モータ制御ループ回路１６の、電圧
に対する周波数差検出回路４０は周波数ｆinを有する周
波数制御信号１５と、周波数ｆm2を有する第２モータ速
度センサ信号６６から得られる第２モータの現在の動作
周波数との周波数差を判定する機能を果たす。この周波
数差に対応する出力信号４７も前記検出回路から生成さ
れる。この実施例ではディジタルワンショットマルチバ
イブレータ３０と周波数制御信号３５が電圧に対する周
波数差検出回路２０と４０とに対して共通であることを
理解することは重要である。

【００４１】周波数制御信号は必要ならば回路から除去
してもよい。更に、ディジタルワンショットマルチバイ
ブレータ３２が内部クロックによって刻時される場合
は、制御回路の個数２は入力信号１２の衝撃係数情報の
みに応答する。この場合は、入力衝撃係数が一定に保た
れている場合は、モータ７０は入力信号１２の周波数変
化に応じて速度を変更しない。

【００４２】ディジタルワンショットマルチバイブレー
タ３０及び３２を備えた第２の電圧に対する周波数差検
出回路４０の動作態様の詳細は第１の電圧に対する周波
数差検出回路２０の場合に説明したものと同様である。
ディジタルワンショットマルチバイブレータ３０は周波
数制御信号１５によって駆動される。ディジタルワンシ
ョットマルチバイブレータ３０はトリガされると、３３
カウントの入力周波数ｆc の期間だけ低電圧（０ボル
ト）になる反転出力信号３５を供給し、次ぎに１９カウ
ントの入力周波数ｆc の期間だけ高電圧（５ボルト）に
リセットされる。ディジタルワンショットマルチバイブ
レータ３２はモータ速度センサ信号６６によって駆動さ
れ、トリガされると３３カウントの入力周波数ｆcの期
間だけ高電圧（５ボルト）になる出力信号３８を供給
し、次に第２モータ７０の速度に応じた期間だけ低電圧
（０ボルト）になる。ディジタルワンショットマルチバ
イブレータ３０及び３２のタイミングは入力信号１２に
よって供給される。ディジタルワンショットマルチバイ
ブレータの出力３５及び３８は加算抵抗器Ｒ８及びＲ９
を介してそれぞれ結合され、式（４）に示したものと同
一の総実効入力電圧Ｖeffを有する信号を供給する。

【００４３】

【数１０】

【００４４】式（１３）の導出は周波数ｆm2が第２モー
タ７０の周波数と対応することを除いては式（４）の場
合と同様である。所望の第２モータ速度と、実際のモー
タ速度との速度差を表す実効入力電圧ＶinはＶeffを可
変オフセット電圧信号４９と比較することによって得ら
れる。可変オフセット電圧信号は信号積分回路１９の出
力である。図１に示すように、入力信号１２は入力信号
積分回路１９に送られる。入力信号積分回路１９は入力
信号１２の衝撃係数を直流信号４９に変換する機能を果
たす。入力信号１２の衝撃係数は可変であるので、直流
信号４９の対応する電圧はそれに従って変化する。積分
回路１９は抵抗器Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７のＲ／Ｃ回路網と、
コンデンサＣ１と、演算増幅器２１とから成っている。
これらの部品の値はシステムの基準に適合するようにさ
れ、更に、積分回路１９の構成は図１に示したものに限
定されないことに留意されたい。出力信号４９は増幅器
４２へのオフセット電圧として機能する。その電圧値は
入力信号１２の衝撃係数に左右される。この値Ｖsetは
次のように表すことができる。 Ｖset ＝５（1/2−Ｋ）（Ｖ） （１４） ここにＫは入力信号１２の衝撃係数に含まれる直流電圧
の関数である。Ｋの値は好ましい実施例では一般に０な
いし０.３の範囲内のいずれかの値である。これは信号
４９の直流１.０ないし２.５ボルトのいずれかの電圧範
囲に対応する。例えば、Ｋ＝０である場合は、Ｖset
（信号４９）は２.５ボルトになり、第２モータ７０の
速度は第１モータの速度と等しくなるであろう。Ｋ＝
０.３である場合は、Ｖset（信号４９）は直流１.０ボ
ルトになるであろう。これは第２モータ７０の最も遅い
動作速度に対応するものである。

【００４５】前述のように、Ｖeffは直流電圧信号４９
と比較される。この比較は２つの入力端子と１つの出力
を有する増幅器４２によって行われる。図１はＲ９及び
Ｒ８によって増幅器４２の負（−）端子に入力される信
号４７と、増幅器４２の正（＋）端子に入力される直流
電圧信号４９を示している。増幅器４２への実効入力電
圧Ｖinは次のように表すことができる。

【００４６】

【数１１】

【００４７】第２モータ制御回路１６に固有である制御
ループの特性は、周波数エラーがない場合は、増幅器４
２のＶinが０ボルトに等しいような特性である。このよ
うに、式（１５）にＶin＝０を設定し、ｆm2の値を解く
と次のようになる。

【００４８】

【数１２】

【００４９】式（１６）から明らかであるように、第２
モータ７０の周波数、ひいては速度は入力信号１２の衝
撃係数と関連するＫによって左右される。第２モータの
速度はＴinにも左右される。このように、入力信号１２
の周波数を縮小することによって、第１モータ６０と第
２モータ７０の双方の速度が比例して変化する。しか
し、係数Ｋの作用は第２モータ７０の動作速度を決定す
る際のほうが重要な位置を占めている。増幅器４２の利
得は上記実施例では４７０で固定されている。増幅器４
２は増幅器２２と同様の低域構造を有するフィルタとし
ても機能する。第２の電圧に対する周波数差検出器４０
の利得を計算するため、前述の式（１１）の関係が用い
られる。ｆm2＝ｆin＋ｆoffset＋ｆdiffと設定すると
（ここにｆoffsetは入力信号１２の衝撃係数に左右され
る係数Ｋに起因する第２モータ７０の速度への作用と対
応する。）、次の結果になる。 Ｖin＝１９・Ｔin・５・ｆin−２・（1/2−Ｋ）・５＋ ３３・Ｔin・５・（ｆin−ｆoffset＋ｆdiff） ＝５２・Ｔin・５・ｆin−５＋２・Ｋ・５−３３・Ｔin・５・ｆoffset＋ ３３・Ｔin・５・ｆdiff ＝２・Ｋ・５−３３・Ｔin・５・ｆoffset＋３３・Ｔin・５・ｆdiff 第２モータ制御ループ回路１６の制御ループが確立され
ると、２・Ｋ・５＝３３・Ｔin・５・ｆoffsetとなる。
そこで、Ｖin＝３３・Ｔin・５・ｆdiffである。従っ
て、第２の電圧に対する周波数差検出器４０の利得は次
のようになる。 利得＝３３・Ｔin・５ （Ｖ／Ｈｚ） （１７） 第２モータ制御ループ回路１６の制御ループを完結させ
るため、第２周波数エラー修正信号５３が増幅器４２か
ら出力される。この信号５３は増幅器４２への入力端子
で実効電圧Ｖinによって決定されると、第２モータ７０
の動作速度を修正する。信号５３自体は第２モータ７０
を駆動するのには適していないので、この信号はモータ
駆動回路４４に送られる。モータ駆動回路４４はほぼ単
一の利得の回路であり、バッファとして機能する。これ
は第２周波数修正信号５３が第２モータ７０の動作速度
を修正するために必要な駆動を行う。

【００５０】図２は上記実施例の複式モータ速度制御回
路１０に含まれる種々の部品の利得対周波数特性のプロ
ットをデシベル（ｄＢ）単位で示している。第１モータ
及び第２モータの双方の制御ループ回路に適用できる総
計した開ループ応答の曲線が図２の曲線１００として示
されている。増幅器周波数応答曲線は図２の曲線８０と
して示されている。曲線８０は複式モータ速度制御回路
１０の双方の増幅器２２及び４２の応答に対応してい
る。第１及び第２の電圧に対する周波数差検出器２０及
び４０の周波数応答曲線は図２の曲線８５として示され
ている。モータ駆動回路２４及び４４の応答は図２で曲
線９０として示されている。第１モータ６０と第２モー
タ７０の双方の開ループ応答は曲線９５として示されて
いる。

【００５１】第１及び第２モータ制御ループ回路１４及
び１６の全体のループ利得は次のように計算される。 ループ利得＝電圧に対する周波数差検出器の利得×増幅
器利得×モータ駆動回路利得×モータ利得＝6.99×１０
^-3（ｖ／Ｈｚ）・４７０・１・７５（Ｈｚ／ｖ）＝２４
６＝47.8ｄＢ（平均モータ利得が７５Ｈｚ／ｖであるも
のと想定） 図２に示した利得と周波数の特性曲線は前述の複式モー
タ速度制御回路１０の好ましい実施例で使用される回路
部品の特性曲線であることを強調しておく。図２に示し
た値と曲線は使用されるモータの特性及び所望の制御基
準の形式に応じて変化するものである。

【００５２】本発明は図３に示すようなハンディ型のレ
ーザ走査式バーコード読み取り装置又はＳＬ９０００の
ようなランプ式スキャナにおいて実施可能である。図３
に示すこのようなハンディ型装置は基本的にシュワルツ
他の米国特許第4,760,248号明細書に開示されている形
式のものである。あるいは、又は付け加えて、双方とも
シュワルツ他の米国特許第4,387,297号明細書、又はシ
ェパード他の米国特許第4,409,470号明細書の機構も図
３に示すようなハンディ型のレーザ走査式バーコード読
み取り装置又は図４に示すＳＬ９０００ランプ式スキャ
ナを構成する上で利用できる。これらの米国特許第4,76
0,248号明細書、同第4,387,297号明細書又は同第4,409,
470号明細書は本実施例に参考文献として引用されてい
る。出射光ビーム１５１は通常はレーザ・ダイオード等
によって読み取り装置２００内で発生され、読み取り装
置の正面から数インチの間隔を隔てたバーコード記号に
衝突するように向けられる。出射光ビーム１５１は固定
した線形パターン内で走査され、ユーザーはこの走査パ
ターンが読み取られる記号を横切るようにハンディ型装
置の位置を定める。記号からの反射光線１５２は読み取
り装置内の光応答装置１４６によって検出され、バーコ
ードを識別するために処理されるべき連続電気信号が生
成される。読み取り装置２００はピストルのグリップ型
のハンドル１５３を有するガン形の装置であり、読み取
られるべき記号に照準されるとユーザーが光ビーム１５
１と検出回路を起動することができ、装置が自己充電式
である場合はバッテリーの寿命を節減できるようにされ
ている。軽量のプラスチックハウジング１５５はレーザ
光源と、検出器１４６と、光学装置と、信号処理回路
と、ＣＰＵ１４０とバッテリー１６２とを収納してい
る。ハウジング１５５の正面端の光透過窓１５６によっ
て、出射光ビーム１５１は出ることができ、入ってくる
反射光１５２は入ることができる。読み取り装置２００
は読み取り装置２００を記号から間隔を隔てた位置か
ら、すなわち記号に接触せず、又は記号を横切って移動
させずにユーザーがバーコード記号に照準を合わせるよ
うに設計されている。代表的には、この形式のハンディ
型バーコード読み取り装置はほぼ数インチの範囲にわた
って操作されるように構成されている。

【００５３】図３に示されているように、走査された光
線を適宜の基準面でバーコード記号へと照準し、且つ集
束するために適当なレンズ１５７（又は多重レンズ・シ
ステム）が使用され、同一のレンズ１５７は反射光１５
２を集束するために利用できる。部分的に銀メッキされ
たミラー及びその他のレンズ又は必要に応じたビーム形
成構造によって、及びトリガ１５４を引っ張ると起動さ
れる走査モータ１６０に実装された振動ミラー１５９に
よって、光線をレンズ１５７の軸に誘導するために、半
導体レーザ・ダイオードのような光源１５８が配置され
ている。光源１５８によって発生される光線が可視光線
ではない場合は、この場合も光線をレンズ１５７と同軸
の光路へと誘導するための部分的に銀メッキされたミラ
ーを使用して照準用光線を光学システムに付与すること
もできる。照準用光線は、それが必要な場合は、レーザ
ビームと同様に走査される可視光線のスポットを生成す
る。ユーザーはトリガスイッチ１５４を引く前に記号に
読み取り装置を向けるためにこの可視光線を利用する。

【００５４】本発明をこれまで線形、もしくは単一ライ
ンのバーコードに関して説明してきたが、このような実
施例に限定されるものではなく、より複雑な走査パター
ン及びコード４９及びこれと同類の記号表示のような重
複した、すなわち二次元のバーコードにも応用できる。
本発明の方法は走査される商品の特徴のような別の種類
のマーク又は表面の特徴から情報が誘導される種々の機
械的視覚又は光学的認識の用途にも利用することができ
る。

【００５５】種々の実施例の全てにおいて、スキャナの
素子はスキャナを単一のプリント配線板又は集積モジュ
ールとして製造できるような極めて小型のパッケージへ
と組み立てることができる。このようなモジュールは種
々の異なる形式のデータ獲得システム用のレーザ走査素
子として互換性をもって利用することができる。例え
ば、モジュールはハンディ型スキャナと、テーブルの表
面にわたって延在する可撓性アームもしくはマウントに
取り付けられ、又は卓上の下側に取り付けられ、又はよ
り洗練されたデータ獲得システムのサブアセンブリ又は
付属品として取り付けられた卓上スキャナとに交互に利
用できる。

【００５６】モジュールは支持体上に実装されたレーザ
／光学サブアセンブリと、回転又は往復移動ミラーのよ
うな走査素子と、光検出部品とから構成されていること
が有利であろう。このような部品と連結されている制御
もしくはデータ線は、モジュールをデータ獲得システム
の他の素子と連結された適合コネクタと電気的に接続で
きるように、モジュールの縁部又は外表面に取り付けら
れた電気コネクタに接続することができる。

【００５７】個々のモジュールはそれに関連する特定の
走査又はデコード特性を有することができる。例えば一
定の動作距離での操作性、又は特定の記号表記法又は印
字密度での操作性である。これらの特性はモジュールと
関連する制御スイッチの手動的設定によっても定めるこ
ととができる。更にユーザーは異なる種類の商品を走査
できるようにデータ獲得システムを適応させることがで
き、又は簡単な電気コネクタを用いてデータ獲得システ
ム上のモジュールを交換することによって、システムを
異なる用途に適応させることができる。

【００５８】前述の走査モジュールはキーボード、ディ
スプレー、データ記憶装置、応用ソフトウェア及びデー
タベースのような単数又は複数の部品を含む内蔵式デー
タ獲得システム内でも実施することができる。このよう
なシステムはデータ獲得システムが局域内回路網の別の
部品又は電話交換回線網と通信でき、又は、低電力の無
線放送によって携帯端末機から固定受信機へと通信でき
るように通信インタフェースを備えることもできる。

【００５９】前述の特徴はそれぞれ、又は２つ以上を組
み合わせて前述の形式とは異なる形式のスキャナ及びバ
ーコード読取装置に有効に利用できることが理解されよ
う。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、モータ速度を制御するためのコストが安く、しかも
多数のパターンを生成できる装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に従った複式モータ速度制御回路
の電気構成図である。

【図２】図２は複式モータ速度制御回路のループ応答特
性のグラフである。

【図３】図３はレーザ走査ガンの略示図である。

【図４】図４は本発明を応用したスキャナの略示図であ
る。

【符号の説明】

１０ モータ制御回路 １２ 入力 １４ 第１モータ制御回路 １５ 周波数制御信号 １９ 入力信号積分回路 ２０ 周波数差検出回路 ３０，３１，３２ ディジタルワンショットマルチバイ
ブレータ ２２，４２ 増幅器 ２４，４４ モータ駆動回路 ６０，７０ モータ

フロントページの続き (72)発明者 フレデリック ヘルム アメリカ合衆国 ニューヨーク州 11362 ダグラストン 244ティーエッチ スト リート 47−54

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光発生手段と、２つの走査モータ
   と、前記２つの走査モータの各々の速度を別個に制御す
   るための複式モータ速度制御回路とを有し、目標を反復
   的に走査するための走査装置において、 入力信号から得られた周波数情報を利用して第１の走査
   モータの速度を制御するための第１モータ制御回路と、 前記入力信号から得られた衝撃係数情報を利用して第２
   の走査モータの速度を制御するための第２モータ制御回
   路とを備えたことを特徴とする複式モータ速度制御回
   路。
2. 【請求項２】 前記第２モータ制御回路は、前記入力信
   号から得られた周波数情報および衝撃係数情報を利用し
   て前記第２の走査モータの速度を制御することを特徴と
   する請求項１記載の複式モータ速度制御回路。
3. 【請求項３】 レーザ光発生手段と、２つの走査モータ
   と、前記２つの走査モータの各々の速度を別個に制御す
   るための複式モータ速度制御回路とを有し、目標を反復
   的に走査するための走査装置において、 前記入力信号の周波数と比例する周波数を有する周波数
   制御信号を生成するための第１の入力回路と、 前記周波数制御信号の周波数に直接左右される前記第１
   の走査モータの速度を制御するための第１の制御回路
   と、 前記入力信号の衝撃係数情報に応じて可変直流電圧信号
   を生成するための第２の入力回路と、 前記周波数制御信号と前記可変直流電圧信号との周波数
   に左右される前記第２の走査モータの速度を制御するた
   めの第２の制御回路と、 を備えたことを特徴とする複式モータ速度制御回路。
4. 【請求項４】 前記第１の入力回路は、前記入力信号を
   前記第１の走査モータが動作する必要がある周波数と等
   しい周波数を有する前記周波数制御信号へと変換するた
   めのカウンタを含むことを特徴とする請求項３記載の複
   式モータ速度制御回路。
5. 【請求項５】 前記第２の入力回路は、前記入力信号を
   前記可変直流電圧信号へと変換するための積分回路を含
   むことを特徴とする請求項３記載の複式モータ速度制御
   回路。
6. 【請求項６】 前記第１の制御回路はフィードバック・
   システムであり、 前記周波数制御信号と、前記第１の走査モータから生成
   され、該モータの動作速度と比例する周波数を有する第
   １のモータ出力信号との周波数差を示す信号を得るため
   の第１の検出回路と、 前記第１の検出回路から得られた前記信号の電圧を所定
   の電圧を有する基準信号と比較し、かつ、前記第１の走
   査モータの動作速度を修正するための第１の周波数エラ
   ー修正信号を出力するための第１の増幅器と、 前記第１の増幅器及び前記第１の走査モータと連結さ
   れ、前記第１の周波数エラー修正信号を前記第１の走査
   モータ用の第１の駆動信号へと変換するための第１のモ
   ータ駆動回路と、 を備えたことを特徴とする請求項３記載の複式モータ速
   度制御回路。
7. 【請求項７】 前記第２の制御回路はフィードバック・
   システムであり、 前記周波数制御信号と、前記第２の走査モータから生成
   され、該モータの動作速度と比例する周波数を有する第
   ２モータ出力信号との周波数差を示す信号を得るための
   第２の検出回路と、 前記第２の検出回路から得られた前記信号の電圧を前記
   第２の入力回路から生成された前記可変直流電圧信号と
   比較し、かつ、前記第２モータの動作速度を修正するた
   めの第２の周波数エラー修正信号を出力するための第２
   の増幅器と、 前記第２の増幅器及び前記第２の走査モータと連結さ
   れ、前記第２周波数エラー信号を前記第２の走査モータ
   用の第２の駆動信号へと変換するための第２のモータ駆
   動回路と、 を備えたことを特徴とする請求項３記載の複式モータ速
   度制御回路。
8. 【請求項８】 前記カウンタは、Ｎ分割カウンタを含む
   ことを特徴とする請求項３記載の複式モータ速度制御回
   路。
9. 【請求項９】 前記第１の検出回路は、 前記周波数制御信号を示す出力を有する第１のパルス発
   生手段と、 前記第１の走査モータの動作速度を示す出力を有する第
   ２のパルス発生手段と、 前記出力を互いに加算する手
   段と、 を含むことを特徴とする請求項６記載の複式モータ速度
   制御回路。
10. 【請求項１０】 前記第２の検出回路は、 前記周波数制御信号を示す出力を有する前記第１のパル
    ス発生手段と、 前記第２の走査モータの動作速度を示す出力を有する第
    ３のパルス発生手段と、 前記出力を互いに加算する手
    段とを含むことを特徴とする請求項９記載の複式モータ
    速度制御回路。
11. 【請求項１１】 前記パルス発生手段の各々は、ディジ
    タル・ワンショット・マルチバイブレータを含むことを
    特徴とする請求項１０記載の複式モータ速度制御回路。
12. 【請求項１２】 前記第１のモータ出力信号の周波数
    は、前記増幅器の比較された電圧が等しい場合、前記周
    波数制御信号の周波数と等しいことを特徴とする請求項
    ６記載の複式モータ速度制御回路。
13. 【請求項１３】 前記入力信号は、マイクロプロセッサ
    によって生成されることを特徴とする請求項３記載の複
    式モータ速度制御回路。
14. 【請求項１４】 レーザ光発生手段と２つの走査モータ
    とを有する走査装置により目標を反復的に走査する方法
    において、 周波数情報及び衝撃係数情報を有する入力信号を供給す
    るステップと、 前記入力信号から得られた周波数情報を利用することに
    よって第１の走査モータの速度を制御するステップと、 前記入力信号から得られた衝撃係数情報を利用すること
    によって第２の走査モータの速度を制御するステップと
    を有することを特徴とする方法。
15. 【請求項１５】 前記第２の走査モータの速度制御は、
    前記入力信号から得られた周波数情報及び衝撃係数情報
    を利用することを特徴とする請求項１４記載の方法。
16. 【請求項１６】 レーザ光発生手段と２つの走査モータ
    とを有する走査装置により目標を反復的に走査する方法
    において、 入力信号から得られた周波数制御信号を生成するステッ
    プと、 前記周波数制御信号の周波数に直接左右される前記第１
    の走査モータの速度を制御するステップと、 前記入力信号の衝撃係数情報に左右される可変直流電圧
    信号を生成するステップと、 前記周波数制御信号と前記可変直流電圧信号の周波数に
    左右される前記第２の走査モータの速度を制御するステ
    ップとを有することを特徴とする方法。
17. 【請求項１７】 前記第１の走査モータの速度を制御す
    るステップは、 前記周波数制御信号と、前記第１の走査モータから生成
    され、該モータの動作速度と比例する周波数を有する第
    １のモータ出力信号との周波数差を示す信号を得るステ
    ップと、 第１の検出回路から得られた前記信号の電圧を所定の電
    圧を有する基準信号と比較し、かつ、前記第１の走査モ
    ータの動作速度を修正するための第１の周波数エラー修
    正信号を出力するステップと、 前記第１の周波数エラー修正信号を前記第１の走査モー
    タ用の駆動信号へと変換するステップとを有することを
    特徴とする請求項１６記載の方法。
18. 【請求項１８】 前記第２の走査モータの速度を制御す
    るステップは、 前記周波数制御信号と、前記第２の走査モータから生成
    され、該モータの動作速度と比例する周波数を有する第
    ２のモータ出力信号との周波数差を示す信号を得るステ
    ップと、 前記得られた信号の電圧を前記可変直流電圧信号と比較
    し、かつ、前記第２の走査モータの動作速度を修正する
    ための第２の周波数エラー修正信号を出力するステップ
    と、 前記第２の周波数エラー修正信号を前記第２の走査モー
    タ用の第２の駆動信号へと変換するステップとを有する
    ことを特徴とする請求項１６記載の方法。