專利名稱：在高強(qiáng)度環(huán)境光中具有改善的性能的電光讀取器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及電光讀取器，諸如激光掃描儀，更具體的，涉及當(dāng)在高強(qiáng)度環(huán)境光中讀取諸如條形碼符號(hào)的標(biāo)記時(shí)改善的讀取器性能。
用來(lái)讀取各種符號(hào)表征，諸如出現(xiàn)在標(biāo)簽上或物品表面上的通用產(chǎn)品代碼(UPC)條形碼符號(hào)的條形碼讀取器是現(xiàn)有技術(shù)中公知的。條形碼符號(hào)本身是編碼的圖形標(biāo)記圖案，包括一系列各種寬度的條，它們被相互隔開以限定各種寬度的空白，條和空白具有不同的光發(fā)射特性。讀取器將圖形標(biāo)記電光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，該信號(hào)被解碼成信息，典型的是對(duì)物品或物品的某些特征的描述。此信息通常用數(shù)字形式表示并用作對(duì)于數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的輸入，該系統(tǒng)用于銷售點(diǎn)運(yùn)行、庫(kù)存控制等方面的應(yīng)用。
這種常規(guī)類型的讀取器已經(jīng)在例如授予與本申請(qǐng)相同的受讓人的美國(guó)專利No.5,600,121中被公開，且可以采用由用戶持有的便攜式激光掃描裝置，其被配置為允許用戶將該裝置，特別是掃描激光束瞄準(zhǔn)到要讀取的目標(biāo)符號(hào)。在本領(lǐng)域公知的移動(dòng)激光束讀取器中，激光束被透鏡或其他光學(xué)元件沿光路作為束斑聚焦到目標(biāo)上，該目標(biāo)包括條形碼符號(hào)。移動(dòng)光束讀取器以如下方式運(yùn)行利用掃描元件，諸如置于光束路徑上的移動(dòng)反射鏡的移動(dòng)，重復(fù)掃描符號(hào)上的掃描圖案中的束斑。掃描元件或者掃過(guò)符號(hào)上的束斑并示蹤符號(hào)上的一條掃描線或一系列掃描線或其他圖案；或者掃描讀取器的視場(chǎng)；或者二者均掃描。
條形碼讀取器還包括傳感器或光電探測(cè)器，其檢測(cè)從符號(hào)反射或散射的光。光電探測(cè)器或傳感器位于讀取器中的一光路上，以使得其所具有的視場(chǎng)確保捕獲一部分從符號(hào)反射或散射的光。該光被檢測(cè)到并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。電子電路和軟件將電信號(hào)解碼成由已被掃描的符號(hào)表征的數(shù)據(jù)的數(shù)字表示。例如，光電探測(cè)器產(chǎn)生的模擬電信號(hào)被數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成脈沖寬度調(diào)制數(shù)字化信號(hào)，其寬度相應(yīng)于條和空白的實(shí)際寬度。然后此數(shù)字化信號(hào)被基于符號(hào)所使用的特定符號(hào)表征法而解碼成符號(hào)中所編碼的數(shù)據(jù)的二進(jìn)制表示，隨后解碼成所表示的信息或文字?jǐn)?shù)字字符。此信號(hào)處理器在授予與本申請(qǐng)相同受讓人的美國(guó)專利No.5,734,153中被公開。
條形碼讀取器需要在不同的環(huán)境光照情況下工作，包括室內(nèi)的辦公室光照和室外的太陽(yáng)光，室內(nèi)和室外的光照范圍都是從暗淡到明亮。采用光和電措施的結(jié)合來(lái)避免明亮的環(huán)境光蓋過(guò)讀取器，同時(shí)避免不能成功解碼并讀取要讀取的標(biāo)記?？梢葬槍?duì)處于預(yù)期光強(qiáng)度等級(jí)的室內(nèi)或者室外光照來(lái)優(yōu)化這些措施，但是不適合針對(duì)兩者都進(jìn)行。因此，當(dāng)要求讀取器在非最優(yōu)的光強(qiáng)度等級(jí)中工作時(shí)，性能就會(huì)有損失。
一類讀取器稱作后向反射(retro-reflective)或者后向會(huì)聚(retro-collective)，涉及到光聚集光學(xué)系統(tǒng)，其中與激光束一起掃描視場(chǎng)。典型的，用于發(fā)射激光束到符號(hào)的掃描反射鏡還聚集從符號(hào)散射的光并將聚集光引導(dǎo)到傳感器上。這允許視場(chǎng)相對(duì)小，因?yàn)橐晥?chǎng)只需要足夠大，以看見(jiàn)聚焦的激光束斑并且調(diào)節(jié)傾向于將束斑移出視場(chǎng)中心的制造公差。
后向反射的讀取器中的掃描反射鏡需要相對(duì)較大，因?yàn)閽呙璺瓷溏R的表面區(qū)域確定了多少散射光可以被收集。然而，大的掃描反射鏡要求在掃描過(guò)程中有更多的電能被振蕩，當(dāng)振蕩太快的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生不期望的抖動(dòng)，并且需要更多地保護(hù)其免受外部的沖擊力。即使這些因素對(duì)于手持讀取器是所不期望的，多數(shù)讀取器仍采用后向反射系統(tǒng)，主要是因?yàn)檫@些讀取器對(duì)小視場(chǎng)所承受的不同等級(jí)的環(huán)境光較不敏感。
另外一類讀取器稱作非后向反射或者非后向會(huì)聚，涉及到視場(chǎng)固定的光聚集光學(xué)系統(tǒng)。典型的，掃描反射鏡僅用于將光束發(fā)射到符號(hào)，同時(shí)采用一個(gè)獨(dú)立的具有寬的、固定的視場(chǎng)的光學(xué)系統(tǒng)來(lái)收集散射光。束斑在符號(hào)上的掃描圖案中掃過(guò)，視場(chǎng)必須足夠大以使傳感器能夠看到整個(gè)掃描圖案，該掃描圖案可能是單條線或者多條線。因此，非后向反射系統(tǒng)的視場(chǎng)比后向反射系統(tǒng)的大幾倍，收集的環(huán)境光連同從符號(hào)散射的光也會(huì)成正比地增加。因此，難于采用在所有環(huán)境光照狀況下都工作良好的非后向反射系統(tǒng)。
然而，使用非后向反射系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。掃描反射鏡可以被做得很小，因?yàn)樗恍枰{(diào)節(jié)聚焦的束斑。小的掃描反射鏡可以不需要消耗大量電能而容易地振蕩，即使在高速振蕩中也只會(huì)產(chǎn)生輕微的抖動(dòng)，更易于防震以阻止外部震動(dòng)力帶來(lái)的損害，而且與后向反射系統(tǒng)的大掃描反射鏡相比不太昂貴。
顯然，如果由于環(huán)境光固有的大視場(chǎng)帶來(lái)的環(huán)境光問(wèn)題能夠被減少或者消失，則利用非后向反射系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)將是有利的，尤其是在手持讀取器的情況下。在這個(gè)方向指引下的一個(gè)措施是通過(guò)使用鏡頭來(lái)控制視場(chǎng)的垂直尺寸，并使用讀取器的外殼來(lái)限制視場(chǎng)的水平尺寸，來(lái)減小非后向反射系統(tǒng)中的視場(chǎng)。這使得讀取器能夠在所有預(yù)期的、室內(nèi)的、人工照明的光照條件下可靠的工作，但是如果該讀取器在比室內(nèi)最強(qiáng)光照還要強(qiáng)超過(guò)50倍的直接陽(yáng)光的環(huán)境下工作仍然需要進(jìn)行折衷。
在典型的反向反射或非反向反射的讀取器中，光學(xué)聚集裝置將從符號(hào)標(biāo)記散射的激光聚集，并集中該聚集光到作為傳感器的光點(diǎn)二級(jí)管上。光學(xué)聚集裝置也不可避免地將環(huán)境光聚集并集中到光點(diǎn)二級(jí)管上。光電二級(jí)管產(chǎn)生與全部聚集的光線的強(qiáng)度成正比的電流。電流被施加給互阻抗放大器的輸入，該互阻抗放大器用于產(chǎn)生與電流成正比、進(jìn)而與全部聚集的光線的強(qiáng)度也成正比的輸出電壓。輸出電壓隨著聚集光線強(qiáng)度的增大或者減小而增大或減小。如果聚集的光線強(qiáng)度足夠亮的話，輸出電壓將非常高以至于放大器無(wú)法產(chǎn)生更高的電壓。這種情況稱為飽和，當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，讀取器將不起作用，因?yàn)閺姆?hào)取得的數(shù)據(jù)信號(hào)將會(huì)丟失。
因?yàn)檫@個(gè)原因，當(dāng)設(shè)計(jì)必須要在明亮的陽(yáng)光下工作的讀取器時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)操作必須把互阻抗放大器的增益降低到即使是在陽(yáng)光下也不會(huì)產(chǎn)生飽和的點(diǎn)。因此，具有大視場(chǎng)并聚集大量環(huán)境光的非反向反射讀取器必須被設(shè)計(jì)為比那些視場(chǎng)更小并因此聚集更少環(huán)境光的反向反射讀取器具有更低的互阻抗放大器增益。這些互阻抗放大器的增益由反饋電阻器控制。降低反饋電阻器的電阻就可以降低增益，反之亦然。
不幸的是，降低反饋電阻器的電阻使數(shù)據(jù)信號(hào)比噪聲信號(hào)減小得更快，以致于放大器輸出信號(hào)的信噪比由于增益的降低而變得更差。因?yàn)榉欠聪蚍瓷渥x取器需要具有比反向反射讀取器更低的增益(為了防止飽和)，所以非反向反射讀取器具有較差的信噪比，這劣化了它們的性能，即使是在室內(nèi)光照條件下工作時(shí)。所以，反向反射讀取器較好的信噪比以及伴生的擴(kuò)展的工作范圍是其流行的主要原因。
在美國(guó)專利No.5,923,021的圖9-11中提出了現(xiàn)有技術(shù)的用來(lái)處理光電二極管的輸出信號(hào)的前置放大器電路。這些電路包含降低了反饋電阻器電阻由此會(huì)降低增益并惡化信噪比的組件，或者包含會(huì)引入來(lái)自雙極晶體管或二極管的散粒噪聲或白噪聲從而再次惡化信噪比的組件。因此，這種前置放大器電路并不能令人滿意地使讀取器能夠在所有的光照情況下可靠運(yùn)行。
因此，本發(fā)明的一般目的是使反向反射和非反向反射電光讀取器能夠在較廣范圍的不同環(huán)境光照狀況下可靠地讀取標(biāo)記。
更具體的，本發(fā)明的目的在于提高讀取標(biāo)記的性能而不犧牲互阻抗放大器的增益，并且不向信號(hào)處理電路引入附加的噪聲。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是使得非反向反射讀取器能夠接近反向反射讀取器的性能水平。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是即使是在明亮的陽(yáng)光下也可以防止高增益互阻抗放大器飽和。
為了與上述目的和下面變得顯著的其他目的一致，簡(jiǎn)要地說(shuō)，本發(fā)明的一個(gè)特征在于一種設(shè)備和一種方法，用來(lái)改善在寬范圍的環(huán)境光強(qiáng)度下電光讀取器讀取標(biāo)記(諸如條形碼標(biāo)記)的性能。該設(shè)備包含用于聚集來(lái)自標(biāo)記的光線同時(shí)伴隨地聚集環(huán)境光的傳感器，以產(chǎn)生與聚集光強(qiáng)度成正比的傳感器信號(hào)。有利的是，該傳感器是將傳感器信號(hào)產(chǎn)生為電流信號(hào)的光電二極管。
該設(shè)備還包含具有連接到傳感器的放大器輸入的放大器，該放大器用于放大傳感器信號(hào)，來(lái)在放大器輸出處產(chǎn)生與所聚集光的強(qiáng)度成正比的輸出放大信號(hào)，優(yōu)選的是電壓信號(hào)。電阻器連接在放大器的輸入和放大器的輸出之間，向放大器提供對(duì)于在高強(qiáng)度環(huán)境光下驅(qū)動(dòng)放大器進(jìn)入飽和而言足夠高的增益。
根據(jù)本發(fā)明，補(bǔ)償調(diào)節(jié)電路連接在放大器的輸入和放大器的輸出之間，以防止放大器在高強(qiáng)度的環(huán)境光下飽和，而不降低放大器的高增益。調(diào)節(jié)電路具有可變電阻，該可變電阻被輸出的放大信號(hào)控制并與該信號(hào)成反比。在高強(qiáng)度的環(huán)境光下當(dāng)輸出的放大信號(hào)增大時(shí)放大器輸入處的電阻減小，以防止放大器飽和。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，調(diào)節(jié)電路包含場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)用作可變電阻，其電阻被輸出的放大信號(hào)控制。當(dāng)輸出的放大信號(hào)接近引起飽和的水平時(shí)，F(xiàn)ET的電阻下降，補(bǔ)償電流被施加給放大器的輸入，該輸入進(jìn)而迫使放大器不飽和。環(huán)境光越亮，補(bǔ)償電流越大，因此，即使在最亮的陽(yáng)光下，放大器也不會(huì)飽和。結(jié)果，放大器增益可以如所期望的高以使信噪比最大化，而不用擔(dān)心飽和。同時(shí)，可變電阻不影響反饋電阻器的電阻，不改變放大器增益，并且不引入散粒噪聲或白噪聲到輸出的放大信號(hào)。


圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的非反向反射電光讀取器的透視圖；和圖2是根據(jù)本發(fā)明的通過(guò)圖1的讀取器使用的用于改善性能的設(shè)備的電路示意圖。
正如在這里使用的，術(shù)語(yǔ)“符號(hào)”廣義地不僅包含由交替的不同寬度的條和空白組成的符號(hào)圖案，如通常所稱的條形碼，還包含其他的一維或者二維的圖形圖案，以及文字?jǐn)?shù)字字符。通常，術(shù)語(yǔ)“符號(hào)”可以應(yīng)用于任何類型的圖案或標(biāo)記，這些圖案或標(biāo)記可通過(guò)掃描光束和檢測(cè)反射光或散射光而識(shí)別或標(biāo)識(shí)為在圖案或標(biāo)記的不同點(diǎn)處的不同光反射率的變化的表示。圖1示出了標(biāo)記15作為要讀取的“符號(hào)”的一個(gè)示例。
圖1描述了用來(lái)讀取符號(hào)的手持激光掃描裝置10。激光掃描裝置10包含外殼，該外殼具有桶部11和把手12。盡管該圖描述了一個(gè)手持手槍形狀的外殼，但是本發(fā)明也可以實(shí)現(xiàn)為其他類型的外殼，諸如臺(tái)式工作站或者固定掃描儀。在所例示的實(shí)施例中，外殼的桶部11包含出口或者窗口13，發(fā)射出去的激光束14可以經(jīng)過(guò)它照射到與距離外殼有一定距離的條形碼符號(hào)15并且對(duì)其進(jìn)行掃描。
激光束14在符號(hào)15上移動(dòng)以創(chuàng)建掃描圖案。典型的，如線16所示，掃描圖案是一維的或者直線的。該激光束14的直線掃描移動(dòng)是由被振蕩馬達(dá)18驅(qū)動(dòng)的振蕩掃描反射鏡17產(chǎn)生的。如果需要的話，可以提供裝置來(lái)將光束14掃描過(guò)二維掃描圖案，從而使得可以讀取被二維光學(xué)編碼的符號(hào)。手動(dòng)致動(dòng)開關(guān)19或者類似的裝置允許當(dāng)操作者手持裝置10并且將其對(duì)準(zhǔn)符號(hào)15時(shí)使操作者開始該掃描操作。
掃描裝置10包含裝配在外殼內(nèi)的激光源20，如，氣體激光管或者半導(dǎo)體激光二極管。激光源20產(chǎn)生激光束14。光電探測(cè)器21位于外殼內(nèi)，以聚集一部分從條形碼符號(hào)15反射和散射的光。光電探測(cè)器21，如圖所示，面向窗口13，具有如前面所述的非反向發(fā)射讀取器的固定的、寬的視場(chǎng)的特征。另選的，在反向發(fā)射讀取器中，掃描反射鏡17的凹面部分可以聚焦在光電探測(cè)器21聚焦的光線，這種情況下光電探測(cè)器面向掃描反射鏡。當(dāng)激光束14掃過(guò)符號(hào)15時(shí)，光電探測(cè)器21檢測(cè)從符號(hào)15反射和散射的光，并產(chǎn)生與聚集光強(qiáng)度成正比的模擬電信號(hào)。處理這種模擬信號(hào)的細(xì)節(jié)，特別是在不同的環(huán)境光狀況下，構(gòu)成了本發(fā)明的基礎(chǔ)并且在下面詳細(xì)描述。
數(shù)字轉(zhuǎn)換器(未示出)典型地將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖寬度調(diào)制數(shù)字信號(hào)，脈沖寬度和/或脈沖間距與掃描符號(hào)15的條和空白的實(shí)際寬度對(duì)應(yīng)。解碼器(未示出)典型地包括被編程的、具有關(guān)聯(lián)的RAM和ROM的微處理器，根據(jù)特定符號(hào)表征法將脈沖寬度調(diào)制數(shù)字信號(hào)解碼以導(dǎo)出在符號(hào)中的編碼的數(shù)據(jù)的二進(jìn)制表示，和由符號(hào)表示的文字?jǐn)?shù)字字符。
激光源20引導(dǎo)激光束穿過(guò)包括聚焦透鏡22和孔徑光闌23的光學(xué)組件，以修正并引導(dǎo)激光束到掃描反射鏡17上。安裝在垂直軸上并由電機(jī)驅(qū)動(dòng)器18繞垂直軸振動(dòng)的反射鏡17反射光束并引導(dǎo)其經(jīng)過(guò)出口13到符號(hào)15。
為了操作掃描裝置10，操作者按下觸發(fā)器19，該觸發(fā)器19啟動(dòng)激光源20和電機(jī)18。激光源20產(chǎn)生激光束，該激光束穿過(guò)元件22和孔徑23的組合。元件22和孔徑23修正光束以產(chǎn)生一給定尺寸的強(qiáng)烈的束斑，其在工作距離范圍24上基本沒(méi)有變化。元件和孔徑的組合引導(dǎo)光束到旋轉(zhuǎn)反射鏡17上，其引導(dǎo)修正的激光光束從掃描儀外殼11出來(lái)并以掃描圖案，即，沿掃描線16，射向條形碼符號(hào)15。置于工作距離24內(nèi)的任何點(diǎn)的條形碼符號(hào)15反射和散射激光的一部分。光電探測(cè)器21，示為安裝在掃描儀外殼11的非后向反射位置，檢測(cè)反射和散射光，并將接收的光轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào)。光電探測(cè)器也可安裝在面向掃描反射鏡17的后向反射位置。系統(tǒng)電路隨后將此模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成脈沖寬度調(diào)制數(shù)字信號(hào)，基于微處理器的解碼器根據(jù)條形碼符號(hào)表征規(guī)則的特征解碼該信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明，如圖2所示，光電探測(cè)器21，示為光電二極管，聚集來(lái)自符號(hào)15以及來(lái)自環(huán)境光的光線25，并產(chǎn)生傳感器信號(hào)，圖中示為大小與聚集的光線強(qiáng)度成正比的電流IAMB。因此，傳感器信號(hào)具有與符號(hào)中編碼的信息對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)成分，以及與環(huán)境光對(duì)應(yīng)的噪聲成分。
傳感器信號(hào)被施加給互阻抗放大器(TIA)27的負(fù)的、反向放大器輸入26，互阻抗放大器還具有連接到直流基準(zhǔn)電壓VREF的、正的非反向放大器輸入28。TIA 27放大傳感器信號(hào)以產(chǎn)生輸出的放大信號(hào)，示為大小也與在放大器輸出29處的聚集光線的強(qiáng)度成正比的輸入電壓Vo。盡管TIA由單個(gè)三角形符號(hào)來(lái)表示，但是其不限于使用一個(gè)可工作的放大器?？梢允褂枚嘤谝粋€(gè)的可工作放大器來(lái)達(dá)到更高的帶寬。符號(hào)TIA也包含附加的晶體管放大器。
反饋電阻器RF與TIA相連，用來(lái)對(duì)TIA給予對(duì)于在存在諸如陽(yáng)光的高強(qiáng)度環(huán)境光時(shí)將TIA驅(qū)動(dòng)到飽和而言充分的高增益。根據(jù)上面的解釋，高增益對(duì)于良好的信噪比和長(zhǎng)工作范圍是希望的，但是會(huì)導(dǎo)致TIA更容易被驅(qū)動(dòng)至飽和，尤其是在存在明亮的環(huán)境光時(shí)。反饋電容器CF并行地與反饋電阻器連接。在優(yōu)選實(shí)施例中，RF是400千歐姆，CF是1.8微微法拉。
補(bǔ)償調(diào)節(jié)電路連接在放大器的輸入端26和放大器輸出端29之間，用來(lái)在明亮的環(huán)境光中防止TIA發(fā)生飽和，而不降低其高增益。調(diào)節(jié)電路包含場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)30，它具有柵極端子(G)，其經(jīng)由包含電阻器32和電容器33的第一濾波器31連接到放大器輸出29；源極端子(S)，其連接到放大器輸入端26；漏極端子，其經(jīng)由包含電阻器35和電容器36的第二濾波器34連接到直流電壓電源VS。
FET是可變電阻器，其阻抗可以被輸出的放大信號(hào)Vo控制，并與該信號(hào)成反比。當(dāng)TIA的輸出接近飽和時(shí)，F(xiàn)ET的電阻下降，補(bǔ)償電流IOFFSET被施加給放大器輸入26，該放大器輸入26進(jìn)而迫使TIA的輸出不飽和。環(huán)境光越強(qiáng)，補(bǔ)償電流越大，因此，即使在強(qiáng)陽(yáng)光下，放大器也不會(huì)飽和。結(jié)果，TIA的增益可以如所期望地高以最大化信噪比，而不用擔(dān)心飽和。
當(dāng)圖2的設(shè)備暴露于室內(nèi)光線時(shí)，即，光線強(qiáng)度比陽(yáng)光弱時(shí)，輸出的放大信號(hào)足夠低以至于FET根本不會(huì)被啟動(dòng)，因此實(shí)質(zhì)上是把FET從電路中移走。所以，F(xiàn)ET即使是連接到很高增益的放大器也不會(huì)增加任何噪聲。
第一濾波器31用來(lái)過(guò)濾掉與符號(hào)對(duì)應(yīng)的高頻數(shù)據(jù)成分，以使得只有強(qiáng)陽(yáng)光產(chǎn)生的大的直流信號(hào)才能控制FET。第二濾波器34用來(lái)過(guò)濾掉可能出現(xiàn)在電源VS中的高頻噪聲成分，來(lái)消除不經(jīng)意地將噪聲引入放大器輸入端26的可能性。
所請(qǐng)求保護(hù)的新的并期望被專利證書保護(hù)的內(nèi)容在所附權(quán)利要求書中提出。
權(quán)利要求
1.一種用于改善電光讀取器在環(huán)境光范圍中讀取標(biāo)記的性能的設(shè)備，包括a)用于伴隨有聚集環(huán)境光而聚集來(lái)自標(biāo)記的光的傳感器，以產(chǎn)生與聚集光的強(qiáng)度成正比的傳感器信號(hào)；b)放大器，具有連接到傳感器的放大器輸入，該放大器用于放大傳感器信號(hào)以在放大器輸出處產(chǎn)生與所聚集光的強(qiáng)度成正比的輸出放大信號(hào)；c)連接在放大器輸入和放大器輸出之間的電阻器，用于對(duì)放大器給予對(duì)于在高強(qiáng)度環(huán)境光下將放大器驅(qū)動(dòng)到飽和而言充分高的增益；d)連接在放大器輸入和放大器輸出之間的補(bǔ)償調(diào)節(jié)電路，用于在不降低放大器的高增益的情況下防止在高強(qiáng)度的環(huán)境光下放大器的飽和，該調(diào)節(jié)電路具有可變電阻，該可變電阻受輸出放大信號(hào)控制并與該信號(hào)成反比，當(dāng)在高強(qiáng)度的環(huán)境光下輸出放大信號(hào)增大時(shí)放大器輸入處的該電阻減小，以驅(qū)使放大器遠(yuǎn)離飽和。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中傳感器是將傳感器信號(hào)產(chǎn)生為電流信號(hào)的光電二極管。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中放大器是將輸出放大信號(hào)產(chǎn)生為電壓信號(hào)的互阻抗放大器。
4.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中互阻抗放大器具有被施加了基準(zhǔn)電壓的非反向輸入，并且其中放大器輸入是反向輸入。
5.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，反饋電容器連接在反向輸入和放大器輸出之間。
6.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中調(diào)節(jié)衰減電路包含場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)用作其電阻受輸出放大信號(hào)控制的可變電阻器。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中FET具有連接到放大器輸出的柵極端子，連接到放大器輸入的源極端子，以及連接到電壓源的漏極端子。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，連接到漏極端子的濾波器電路用于過(guò)濾掉來(lái)自電壓源的高頻噪聲，以使其不到達(dá)放大器輸入端。
9.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，連接到柵極端子的濾波器電路用于從放大輸出信號(hào)中過(guò)濾掉高頻噪聲。
10.一種對(duì)在環(huán)境光范圍中電光地讀取標(biāo)記進(jìn)行改善的方法，包括以下步驟a)伴隨有聚集環(huán)境光而聚集來(lái)自標(biāo)記的光，以產(chǎn)生與聚集光的強(qiáng)度成正比的傳感器信號(hào)；b)利用放大器來(lái)放大傳感器信號(hào)，以產(chǎn)生與聚集光的強(qiáng)度成正比的輸出放大信號(hào)；c)對(duì)放大器給予對(duì)于在高強(qiáng)度環(huán)境光下將放大器驅(qū)動(dòng)到飽和而言充分高的增益；d)通過(guò)由輸出放大信號(hào)反向控制在放大器輸入處的電阻，在不降低高增益的情況下，防止在高強(qiáng)度的環(huán)境光下放大器飽和，當(dāng)在高強(qiáng)度的環(huán)境光下輸出放大信號(hào)增大時(shí)放大器輸入處的電阻減小，以驅(qū)使放大器遠(yuǎn)離飽和。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中控制電阻的步驟是由用作連接于放大器的可變電阻器的場(chǎng)效應(yīng)晶體管執(zhí)行的。
全文摘要
通過(guò)利用場(chǎng)效應(yīng)晶體管作為可變電阻的補(bǔ)償調(diào)節(jié)電路，來(lái)使高增益、低信噪比的互阻抗放大器即使在明亮的太陽(yáng)光下也可避免進(jìn)入飽和。
文檔編號(hào)G06K7/14GK1989510SQ200580024869
公開日2007年6月27日 申請(qǐng)日期2005年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月23日
發(fā)明者愛(ài)德華·巴肯, 比德·法澤卡斯 申請(qǐng)人:訊寶科技公司