以码为目标的读取器的信号处理设备、信号处理方法和信号处理程序.pdf

提供了一种信号处理设备，以便修正在读取条码时由于打印在标签上的条码的缺陷、针对条码握持条码读取器的传感器的方式等引起的错误。所述信号处理设备包括：可变放大器，配置为输出与输入信号相对应的信号作为输出信号，所述可变放大器的偏移和增益是能够被调节的；比较装置，配置为将所述可变放大器的所述输出信号的电平与多个阈值相比较；检测装置，配置为基于所述比较装置中执行的所述比较的结果来检测所述可变放大器的所述偏移的移位和所述可变放大器的所述增益的过量或不足中的任一个或这二者；以及调节装置，配置为基于所述检测装置中执行的所述检测的结果来调节所述可变放大器的所述偏移和所述增益中的任一个或这两者。

权利要求书
1.  一种信号处理设备，包括：
可变放大器，所述可变放大器配置为输出与输入信号相对应的信号作为输出信号，所述可变放大器的偏移和增益是能够被调节的；
比较装置，所述比较装置配置为将所述可变放大器的所述输出信号的电平与多个阈值相比较；
检测装置，所述检测装置配置为基于所述比较装置中执行的所述比较的结果来检测所述可变放大器的所述偏移的移位和所述可变放大器的所述增益的过量或不足中的任一个或这二者；以及
调节装置，所述调节装置配置为基于所述检测装置中执行的所述检测的结果来调节所述可变放大器的所述偏移和所述增益中的任一个或这两者。

2.  根据权利要求1所述的信号处理设备，其中，
所述检测装置还配置为使用以下次数作为针对所述多个阈值中的每一个阈值的所述比较的结果，所述次数选自包括第一次数、第二次数和第三次数的组，所述第一次数是在预定时间段内所述输出信号的电平从所述阈值以下的电平变成所述阈值以上的电平的次数，所述第二次数是在所述预定时间段内所述输出信号的电平从所述阈值以上的所述电平变成所述阈值以下的所述电平的次数，所述第三次数是所述第一次数和所述第二次数之和，针对所述多个阈值类似地选择所述次数。

3.  根据权利要求2所述的信号处理设备，其中，所述检测装置还配置为基于针对所述多个阈值类似地选择的所述次数的组合，来检测所述输出信号的所述偏移的所述移位和所述输出信号的所述增益的所述过量或不足中的任一个或这二者。

4.  根据权利要求3所述的信号处理设备，其中，所述检测装置还配置为基于针对所述多个阈值类似地选择的所述次数的组合，来检测所述输出信号的所述偏移的所述移位的估计，并且
所述调节装置还配置为基于所述偏移的所述移位的所述估计来确定所述偏移的调节量。

5.  根据权利要求3或4所述的信号处理设备，其中，
所述检测装置还配置为基于针对所述多个阈值类似地选择的所述次数的组合，来检测所述输出信号的所述增益的所述过量或不足的估计，并且
所述调节装置还配置为基于所述增益的所述过量或不足的所述估计来确定所述增益的调节量。

6.  一种条码读取器，包括：
传感器；
根据权利要求1至5中任一项权利要求所述的信号处理设备；以及
解码器，其中
所述信号处理设备还配置为将所述传感器的输出信号作为提供至所述信号处理设备的输入信号，并且
所述解码器配置为将所述信号处理设备的输出信号作为提供至所述解码器的输入信号。

7.  一种信号处理方法，包括以下步骤：
可变放大器输出与输入信号相对应的信号作为输出信号，所述可变放大器的偏移和增益是能够被调节的；
比较装置将所述可变放大器的所述输出信号的电平与多个阈值相比较；
检测装置基于所述比较装置中执行的所述比较的结果来检测所述可变放大器的所述偏移的移位和所述可变放大器的所述增益的过量或不足中的任一个或这二者；以及
调节装置基于所述检测装置中执行的所述检测的结果来调节所述可变放大器的所述偏移和所述增益中的任一个或这两者。

8.  一种信号处理程序，用于使计算机用作输出信号波形调节设备，所述输出信号波形调节设备用于调节来自可变放大器的输出信号，所述可变放大器配置为输出与输入信号相对应的信号作为输出信号，所述可变放大器的偏移和增益是能够被调节的，所述程序使所述计算机用作：
比较装置，所述比较装置配置为将所述可变放大器的所述输出信号的电平与多个阈值相比较；
检测装置，所述检测装置配置为基于所述比较装置中执行的所述比较的结果来检测所述可变放大器的所述偏移的移位和所述可变放大器的所述增益的过量或不足中的任一个或这二者；以及
调节装置，所述调节装置配置为基于所述检测装置中执行的所述检测的结果来调节所述可变放大器的所述偏移和所述增益中的任一个或这两者。

说明书以码为目标的读取器的信号处理设备、信号处理方法和信号处理程序
技术领域
本发明涉及针对码的读取器的信号处理设备、信号处理方法和信号处理程序。具体地，本发明涉及针对条码的条码读取器和针对磁卡的磁卡读取器的信号处理设备、信号处理方法和信号处理程序。
背景技术
同时，在本申请中“码”指的是打印在标签、外壳的外表面等上的码，尤其是条码和磁卡的磁条中的码。
关于针对码的读取器，例如，针对打印在标签等上的条码的传统条码读取器，存在由于由于条码等打印不均匀而导致解码失败的情况。
面对该问题，专利文献1公开了一种条码读取设备和条码读取方法，包括：计数装置，用于对属于多个部分中的每一个部分的光接收信号的数据数目进行计数，所述多个部分是通过以预定的间隔来划分光接收元件处的光接收信号的幅度而得到的；积分装置，用于对属于多个部分的数据数目进行连续积分以基于计数装置所计数的数据数目来设置计数值，所述部分在数目上等于或大于多个预定的幅度；以及确定装置，用于确定在数目上等于或大于所述多个预定幅度的所述部分中，是否存在由积分装置积分的计数值大于预定值的任何部分，从而确定尽管由于正反射等导致存在非常大的幅度，但是由于假定值而在大的幅度范围内不存在有效的接收信号，并且能够准确读取条码而不受诸如正反射等背景环境的影响。
此外，专利文献2公开了一种信号处理设备，包括具有自动增益控制系统的电路结构，在自动增益控制系统中内置了基于来自发光元件的输出来控制的增益调节元件，从而执行合适的增益控制并通过基于条码读取设备与条码之间的距离而影响反射光量来解决条码分辨率和可读范 围的限制。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利申请公开号2009-259059
专利文献2：日本实用新型注册号3080624
发明内容
本发明要解决的技术问题
然而对于传统的条码读取器，存在由于条码的缺陷而导致无法解码条码并且在读取中出现错误的情况，所述条码的缺陷例如是不满足黑条/白条的对比度，其中所述黑条/白条构成了在条码部分或全部中的符号。此外，存在由于异常方法导致在读取中出现错误的情况，所述异常方法使条码读取器按照以下方式读取：没有保持条码读取器的传感器与条码平行，而是使条码读取器的传感器垂直于条码而倾斜。具体地，存在从条码读取器的光学成像输出的(电压)波形的部分或全部较小的情况或者(电压)波形的幅度的中心偏离工作电压范围的中心的情况，因此(电压)波形的幅度较小的部分或者存在于工作电压范围之外的部分的数据有缺损。
因此，本发明提供了一种信号处理设备、信号处理方法和信号处理程序，修正了由于打印在标签上的条码的缺陷、握持条码读取器的传感器的方式等而导致在读取条码时的错误。
解决技术问题的技术方案
根据本发明的第一方面，提供了一种信号处理设备，包括：可变放大器，所述可变放大器配置为输出与输入信号相对应的信号作为输出信号，所述可变放大器的偏移和增益是能够被调节的；比较装置，所述比较装置配置为将所述可变放大器的所述输出信号的电平与多个阈值相比较；检测装置，所述检测装置配置为基于所述比较装置中执行的所述比较的所述结果来检测所述可变放大器的所述偏移的移位和所述可变放大器的所述增益的过量或不足中的任一个或这二者；以及调节装置，所述调节装置配置为基于所述检测装置中执行的所述检测的所述结果来调节 所述可变放大器的所述偏移和所述增益中的任一个或这两者。
根据本发明的第二方面，提供了一种信号处理方法，包括以下步骤：可变放大器输出与输入信号相对应的信号作为输出信号，所述可变放大器的偏移和增益是能够被调节的；比较装置将所述可变放大器的所述输出信号的电平与多个阈值相比较；检测装置基于所述比较装置中执行的所述比较的结果来检测所述可变放大器的所述偏移的移位和所述可变放大器的所述增益的过量或不足中任一个或这二者；以及调节装置基于所述检测装置中执行的所述检测的结果来调节所述可变放大器的所述偏移和所述增益中的任一个或这两者。
根据本发明的第三方面，提供了一种信号处理程序，用于使计算机用作输出信号波形调节设备，所述输出信号波形调节设备用于调节来自可变放大器的输出信号，所述可变放大器配置为输出与输入信号相对应的信号作为输出信号，所述可变放大器的偏移和增益是能够被调节的，所述程序使所述计算机用作：比较装置，所述比较装置配置为将所述可变放大器的所述输出信号的电平与多个阈值相比较；检测装置，所述检测装置配置为基于所述比较装置中执行的所述比较的结果来检测所述可变放大器的所述偏移的移位和所述可变放大器的所述增益的过量或不足中的任一个或这二者；以及调节装置，所述调节装置配置为基于所述检测装置中执行的所述检测的结果来调节所述可变放大器的所述偏移和所述增益中的任一个或这两者。
本发明的有益效果
根据本发明，通过对来自传感器的表示码的输出信号进行调节，能够实现由于码缺陷等导致无法实现的解码。
附图说明
图1是示出了常规条码读取器的配置图。
图2是示出了根据本发明实施例的信号处理设备的配置的框图。
图3是示出了根据本发明实施例的对来自传感器的输出波形应用的增益调节方法的图。
图4是示出了根据本发明实施例的对来自传感器的输出波形应用的 偏移调节方法的图。
图5是示出了根据本发明实施例的条码读取器的配置的图。
图6是示出了根据本发明实施例的条码读取器的操作流程的流程图。
具体实施方式
配置的说明
图1是常规条码读取器的框图。在图1所示的常规条码读取器中，使用模数转换器(在图1的示例中是ADC)将波形以电压值的形式存储在存储器中，其中所述波形是通过在放大器(在图1中是AMP1)中放大从CCD输出的(电压)波形而得到的。CPU在存储一行电压值(条码的每一次扫描输出的全部数据)时开始获取电压值，确定电压值对应于黑条还是白条(二值化过程)，获得黑(或白)条的宽度，并对条码解码(解码过程)。如果条码符合与对比度等相关的标准，则能够解码条码。然而，在渎取不符合标准的条码或由于随时间劣化而变得不标准的条码时，或者以相对于条码垂直倾斜条码读取器的传感器的方式异常读取条码时，在二值化过程中出现数据缺损。
因此，向诸如条码读取器等读取器中添加了图2所示的配置。
信号处理设备100包括输出信号波形调节设备200和可变放大器300。输出信号波形调节设备200包括比较器201-1，201-2，...201-n、检测器204和输出信号调节器205。检测器204包括计数器202-1，202-2，...202-n和控制器203。
比较器201-1...201-n和计数器202-1...202-n的数目n与在工作范围中设置的多个阈值的数目相对应，每个比较器201-1...201-n和每个计数器202-1...202-n与每个阈值相对应。所述多个阈值是用于检测输出信号的波形幅度或偏移位置的参考值，希望以均匀的间隔来划分工作范围，但是不必局限于均匀间隔。
比较器201-1...201-n与可变放大器300相连。将来自可变放大器的输出信号提供给比较器201-1...201-n，比较器201-1...201-n比较输出信号与相应阈值之间的幅度关系，并向与每个比较器相连的每个计数器 202-1...202-n输出比较结果。
每个计数器202-1…202-n连接至每个计数器202-1…202-n所对应的每个比较器201-1…201-n。计数器202-1…202-n基于从每个计数器202-1…202-n所对应的每个比较器201-1…201-n提供的比较结果，对针对每个阈值而言输出信号与阈值的交点数目、交点处的上升数目或交点处的下降数目进行计数，并将计数值提供给控制器。也就是说，相对于所有阈值，将针对每个阈值的计数值提供给控制器203。
控制器203与每个计数器202-1…202-n相连。控制器203基于从每个计数器202-1…202-n提供的计数值来计算可变增益放大器300的增益调节量和偏移调节量中的任一个或这两者，并向输出信号调节器205提供表示这些调节量的信号。
输出信号调节器205与控制器203相连。输出信号调节器205接收从控制器203提供的信号，并基于接收到的信号来调节可变放大器300的增益和偏移中的任一个或这两者。
操作的说明
说明以下情况：可变放大器300以电压作为输出信号，所述电压在0V到3V范围内，所述阈值为0.5V、1.0V、1.5V、2.0V和2.5V，比较器201的数目和计数器202的数目均为5，输出信号波形的幅度较小，并且输出信号波形的偏移向下偏离。然而本发明的实施例不限于该示例。此外，对于输出信号波形的幅度较大的情况以及输出波形的偏移向上偏离的情况，能够通过与以下说明的操作类似的操作使可变放大器300的输出电压的幅度和偏移分别成为目标值。
图3中的实线表示本实施例中通过增益调节功能关于(电压的)波形的增益进行调节之后的电压波形。图3中的虚线表示在从可变放大器300输出的电压波形较小的情况下关于增益进行调节之前的电压波形。
此外，图4中的实线表示在本实施例中通过偏移调节功能关于(电压的)波形的偏移进行调节之后的电压波形。图4的虚线表示在从可变放大器300输出的电压波形朝向下限方向偏离的情况下在进行调节之前的电压波形。
在图3和图4中在工作电压范围内确定若干阈值电压(在图3和图4的 示例中，是Vref1至Vref5)，每个阈值电压以及从可变放大器300输出的电压波形被提供至比较器201-1，201-2，...，201-n(本文中，n＝5)。比较器201-i(i＝1，2，...，n(本文中，n＝5))将阈值电压Vref(i)(i＝1，2，...，n(本文中，n＝5))与从可变放大器300提供的电压Vout(t)相比较。如果电压Vout(t)大于阈值电压Vref(i)，则比较器201-i的输出信号处于HIGH电平。如果阈值电压Vref(i)大于从可变放大器300提供的电压Vout(t)，则比较器201-i的输出信号处于LOW电平。计数器202-1，202-2，....202-n(本文中，n＝5)分别基于从比较器201-1，...，201-5提供的波形，在从每个比较器201-1，...，201-5提供的波形从LOW升为HIGH时以及在从每个比较器201-1，...，201-5提供的波形从HIGH降为LOW时，进行计数。这是通过以下方式来实现的：门控电路检测比较器201的输出信号的上升和下降两者，作为计数器202的异步计数器对所述上升和下降进行计数。同时，计数器202-1，202-2，...，202-5可以分别基于从比较器201-1，201-2，...，201-5提供的波形，仅在从每个比较器201-1，201-2，...，201-5输出的波形从LOW升为HIGH时，进行计数。这是通过以下方式来实现的：门控电路仅检测比较器201的输出信号的上升，作为计数器202的异步计数器对所述上升进行计数。此外，计数器202-1，202-2，...，202-5可以分别基于从比较器201-1，201-2，...，201-5输出的波形，仅当从每个比较器201-1，201-2，...，201-5提供的波形从HIGH降为LOW时，进行计数。这是通过以下方式来实现的：门控电路仅检测比较器201的输出信号的下降，作为计数器202的异步计数器对所述下降进行计数。在本发明中，“公共地选择次数”意思是：例如，相对于所有阈值当波形从LOW升为HIGH时以及当波形从HIGH降为LOW时均进行计数，相对于所有阈值仅当波形从LOW升为HIGH时进行计数，以及相对于所有阈值仅当波形从HIGH降为LOW时进行计数。
理想设计波形是中心电压与工作电压范围的中心(在图3和图4的示例中是1.5V)相匹配并且上峰值和下峰值分别接近工作电压范围的上限和下限的波形。在可变放大器300输出理想波形的情况下，计数器202-1，202-2，...，202-5的所有计数值变为相同。
作为示例，参考图3来说明从可变放大器300输出的电压波形的幅度 较小的情况。在图3中从时间t1至时间t2的范围内，Vref3(＝1.5V)(是工作电压的中心)与从可变放大器300输出的波形(图3中的虚线)有三个交点，因此与阈值1.5V相对于的计数器202-3的计数值为“3”。然而该输出电压始终在1V以上2V以下。因此，与阈值1V相对应的计数器202-2的计数值和与阈值2V相对于的计数器202-4的计数值均为“0”。类似地，与阈值0.5V相对应的计数器202-1的计数值和与阈值2.5V相对于的计数器202-5的计数值均为“0”。在这种情况下，控制器203确定从可变放大器300输出的波形是中心为Vref3(＝1.5V)并且一侧幅度在0.5V以下的波形，并向输出信号调节器204发送控制信号使得一侧幅度变成等于或大于1.5V，即，可变放大器300的增益将变成当前状态的三倍大。此外，输出信号调节器204进行调节，使得可变放大器300的增益变成当前状态的三倍大。因此，在反馈之后进行的扫描中，从可变放大器300输出的波形变成图3中实线所示的波形。
然而，例如在从可变放大器300输出的波形的幅度等于0.1V的情况下，即使执行上述反馈使得可变放大器300的增益变成大于三倍，计数器202-2和计数器202-4的计数值仍保持为“0”。因此，在这种情况下多次重复相同的过程，即，反馈。
同时，在不存在条码的情况下，从可变放大器300输出的波形不存在，因此即使任意次执行上述反馈，计数器202-2和计数器202-4的计数值也保持为“0”，并且无限次重复反馈。因此，考虑到这一点，有必要预先确定反馈次数的上限。
因此，重复用于增大可变放大器300增益的反馈，直到满足以下条件中的任一个：计数器的所有计数值变成相同，以及执行反馈的次数达到预定数目。
此外，正确选择每一次反馈的增益调节量。例如，可以将反馈之后的增益设置为比反馈之前的增益大几个或几十个百分比，如果必要的话，可以增加反馈的次数。
作为示例，参考图4来说明电压波形的偏移偏离了工作电压范围的中心的情况。在从可变放大器300输出的电压波形如图4中虚线所示的情况下，每个计数器的计数值如下。也就是说，在时间t3与时间t4之间的 时间段内，计数器202-1的计数值为“5”，计数器202-2的计数值为“5”，计数器202-3的计数值为“0”，计数器202-4的计数值为“0”，并且计数器202-5的计数值为“0”。由于从可变放大器300输出的电压波形仅与阈值电压Vref1和Vref2相交，所以控制器203确定电压波形的幅度的中心是在阈值电压Vref3(阈值电压Vref3是工作电压范围的中心)以下的电压，并向输出信号调节器204发送控制信号使得朝向上限方向将偏移加1V。此外，输出信号调节器204向可变放大器300提供控制信号，以朝向上限方向将输出偏移电压加1V。因此，在执行反馈之后的扫描中，从可变放大器300输出的波形变成图4中实线所示的波形。本文中，假定可变放大器300具有偏移调节功能。
如图4中虚线所示，对于等于0V或在0V以下的部分，不能确定在偏移改变之前该部分具有什么样的波形，因此在反馈之后进一步执行类似上述的判断。在反馈之后可变放大器300的输出电压波形的中心电压不是工作电压范围的中心电压(1.5V)的情况下，还调节偏移。
执行偏移调节，使得可变放大器300的输出电压波形的中心电压变成中心电压(1.5V)。例如，执行偏移调节，(1)使得与阈值Vref3相对应的计数值变成预定值，分别与所有其他阈值相对应的计数值变成0，(2)使得分别与阈值Vref2、Vref3和Vref4相对应的计数值变成预定值，分别与所有其他阈值相对应的其他计数值变成0，或者(3)使得分别与阈值Vref1、Vref2、Vref3、Vref4和Vref5相对应的计数值变成预定值。
同时，在不存在条码的情况下，从可变放大器300输出的波形不存在，因此即使任意次执行上述反馈，也不满足上述条件(1)至(3)中的任何一个。因此，无限次重复反馈。因此，考虑到这一点，有必要预先确定反馈次数的上限。
也就是说，重复反馈，直到满足以下条件中的任一个：上述条件(1)至(3)以及执行反馈的次数达到预定次数。
此外，正确选择每次反馈的偏移调节量。例如，反馈之后的偏移量与反馈之前的偏移量之间的绝对值可以近似为0.1V，必要时可以增加反馈次数。本文中，基于分别与阈值相对应的计数值来确定偏移的调节方向。例如，如果与下阈值相对应的计数值与预定值相同而与上阈值相对 应的计数值为0，则向上调节偏移。如果与上阈值相对应的计数值与预定值相同而与下阈值相对应的计数值为0，则向下调节偏移。
典型地，在偏移调节之后执行增益调节。也就是说，执行偏移调节使得满足上述条件(1)至(3)之一，然后执行增益调节使得满足上述条件(3)。
同时，在可变放大器300的输出的幅度过大的情况下，分别与所有计数器相对应的计数值彼此相等，判断输出正常。在这种情况下，某些情况下能够解码条码，而其他情况下不能够解码条码。具体地，如果可变放大器300的输出的幅度过大，使得不可能解码条码，并且有必要进行控制使得可变放大器300的输出幅度为预定幅度，则添加与0V和Vref1之间的阈值相对应的比较器201和计数器202，此外添加与Vref5和3V之间的阈值相对应的比较器201和计数器202，并执行控制使得与添加的计数器相对应的计数值变成0。也就是说，可以执行控制使得分别与阈值Vref1、Vref2、Vref3、Vref4和Vref5相对应的所有计数值变成预定值，而与这里添加的阈值相对应的两个计数值变成0。
[第一实施例]
图5示出了本发明的第一实施例。本文中，第一比较器201-1、第二比较器201-2...，以及第五比较器201-5用作分别与5个阈值相对应的5个比较器201-1，201-2，...，201-5。此外，CPU 200用作输出信号波形调节设备200。
此外，可变放大器300具有上述偏移调节功能和增益调节功能。偏移调节由CPU 200实现，所述CPU200调节数字电位计302-1的电阻值，从而调节运算放大器301的非反相输入端子的中心电压。增益调节由CPU200实现，CPU 200调节数字电位计302-2的电阻值，从而调节运算放大器301的反相输入端子与输出端子之间的电阻值。
图2中的计数器202-1，202-2，...，202-5、控制器203和输出信号调节器204被内置到CPU 200中。本文中，计数器202-1，202-2，...，202-5由读取和执行程序的CPU 200来实现。同时，不仅计数器202-1，202-2，...，202-5的功能，而且控制器203和输出信号调节器204的功能也由读取和执行程序的CPU来实现。
图5所示的两个数字电位计302-1和302-2是某种类型的可变电阻器和IC，其电位计游标可以由数字信号(如，接口信号，例如，SPI)来控制。
在工作电压范围内设置多个阈值电压。在图5所示的示例中，在工作范围内设置以0.5V间隔来设置阈值电压Vref1至Vref5。第一比较器201-1至第五比较器201-5是用于将阈值电压Vref1至Vref5与可变放大器300的输出电压相比较并以例如电平(LOW电平和HIGH电平)来表示比较结果的设备，其中所述电平是从比较器输出的，并且能够被CPU 700区分。如上所述，计数器202-1至202-5对以下进行计数：在预定时间段内分别与计数器202-1至202-5相对应的比较器201-1至201-5的输出电平从LOW电平变成HIGH电平的次数，分别与计数器202-1至202-5相对应的比较器201-1至201-5的输出电平从HIGH电平变成LOW电平的次数，或者前两种次数之和。同时，如上所述，计数器可以由读取和执行程序的CPU700来实现，或者可以由内置在CPU 700中的硬件来实现。
参考图6来说明第一实施例中所示的信号处理设备的操作。
1)首先，控制器203将对条码进行泛光照明的次数的计数值清零(步骤S1)。
2)然后，在对条码进行泛光照明的次数等于或大于预定次数的情况下(步骤S2中为是)，经由A，控制器203向更高级别的设备发送解码失能(步骤S11)，并且流程终止。在对条码进行泛光照明的小于预定次数的情况下(步骤S2中为否)，流程进行至步骤S3。
3)然后，泛光照明LED 800对条码进行泛光照明(步骤S3)。
4)然后，控制器203将泛光照明条码的次数加1(步骤S4)。
5)然后，CCD 350接收来自条码的反射光，CPU 700对条码进行解码(步骤S5)。同时，由于传统技术，省略从CCD 350接收来自条码的反射光的时刻到CPU 700解码的时刻的流程。
6)在能够解码情况下(步骤S6中为是)，CPU 700向更高级别的设备发送解码结果(步骤S12)，并且流程终止。在不可能解码的情况下(步骤S6中为否)，流程进行至步骤S7。
7)在步骤S7，控制器203判断偏移电压调节是否是必要的。在偏移 电压调节是必要的情况下(步骤S7中为是)，输出信号调节器205调节偏移电压(步骤S8)，并且流程返回步骤S2。在偏移电压调节不是必要的情况下(步骤S7中为否)，流程进行至步骤S9。以下说明关于偏移电压调节是否是必要的判断以及偏移电压调节的细节。
8)在步骤S9，控制器203判断增益调节是否是有必要的。在增益调节是必要的情况下(步骤S9中为是)，输出信号调节器205调节增益(步骤S10)，并且流程返回步骤S2。在增益调节不是必要的情况下(步骤S9中为否)，CPU 700向更高级别的设备发送解码失能(步骤S11)，并且流程终止。以下说明关于增益调节是否是必要的判断以及增益调节的细节。
在以上操作过程中，关于偏移电压调节是否是必要的判断和偏移电压调节与关于增益调节是否是必要的判断和增益调节的顺序是可以颠倒的。
可以如下执行关于偏移电压调节是否是必要的判断和偏移电压调节以及关于增益调节是否是必要的判断和增益调节。
将CCD 350的工作电压上限设置为Vmax。将CCD 350的工作电压下限设置为Vmin。将比较器201-1的参考电压值Vref1设置为(Vmax-Vmin)/2-(Vmax-Vmin)/3。将比较器201-2的参考电压值Vref2设置为(Vmax-Vmin)/2-(Vmax-Vmin)/6。将比较器201-3的参考电压值Vref3设置为(Vmax-Vmin)/2。将比较器201-4的参考电压值Vref4设置为(Vmax-Vmin)/2+(Vmax-Vmin)/6。将比较器201-5的参考电压值Vref5设置为(Vmax-Vmin)/2+(Vmax-Vmin)/3。此外，假定与比较器201-1相对应的计数器202-1的计数值由CP1表示，与比较器201-2相对应的计数器202-2的计数值由CP2表示，与比较器201-3相对应的计数器202-3的计数值由CP3表示，与比较器201-4相对应的计数器202-4的计数值由CP4表示，与比较器201-5相对应的计数器202-5的计数值由CP5表示。
如下逐个情况地处理关于偏移电压调节是否是必要的判断以及偏移电压调节本身。
(i-1)在CP1＝0、CP2＝0、CP3＝0、CP4＝0并且CP5≠0的情况下，控制器203确定输出信号波形是否仅存在于Vref4以上的范围内，从而偏移与上侧不对齐相差(Vref5-Vmin)/2而不是期望值1.5V，并且将偏移电压设 置在(当前值)-(Vref5-Vmin)/2。
(i-2)在CP1＝0、CP2＝0、CP3＝0、CP4≠0并且CP5≠0的情况下，控制器203确定输出信号波形是否仅存在于Vref3以上的范围内，从而偏移与上侧不对齐相差(Vref4-Vmin)/2而不是期望值1.5V，并且将偏移电压设置在(当前值)-(Vref4-Vmin)/2。
(i-3)在CP1＝0、CP2＝0、CP3≠0、CP4≠0并且CP5≠0的情况下，控制器203确定输出信号波形是否仅存在于Vref2以上的范围内，从而偏移与上侧不对齐相差(Vref3-Vmin)/2而不是期望值1.5V，并且将偏移电压设置在(当前值)-(Vref3-Vmin)/2。
(i-4)在CP1≠0、CP2＝0、CP3＝0、CP4＝0并且CP5＝0的情况下，控制器203确定输出信号波形是否仅存在于Vref2以下的范围内，从而偏移与下侧不对齐相差(Vmax-Vref1)/2而不是期望值1.5V，并且将偏移电压设置在(当前值)+(Vmax-Vref1)/2。
(i-5)在CP1≠0、CP2≠0、CP3＝0、CP4＝0并且CP5＝0的情况下，控制器203确定输出信号波形是否仅存在于Vref3以下的范围内，从而偏移与下侧不对齐相差(Vmax-Vref2)/2而不是期望值1.5V，并且将偏移电压设置在(当前值)+(Vmax-Vref2)/2。
(i-6)在CP1≠0、CP2≠0、CP3≠0、CP4＝0并且CP5＝0的情况下，控制器203确定输出信号波形是否仅存在于Vref3以下的范围内，从而偏移与下侧不对齐相差(Vmax-Vref3)/2而不是期望值1.5V，并且将偏移电压设置在(当前值)+(Vmax-Vref3)/2。
(i-7)在除了上述(i-1)至(i-6)以外的其他情况下，控制器203确定偏移电压调节不是必要的。
如下逐个情况地处理关于增益调节是否是必要的判断以及增益调节本身。
(ii-1)在CP1＝0、CP2＝0、CP3≠0、CP4＝0并且CP5＝0的情况下，控制器203确定输出信号波形仅存在于在Vref2以上并且在Vref4以下的范围内，因此增益是期望值的1/3，将增益设置为(当前值)×3。
(ii-2)在CP1＝0、CP2≠0、CP3≠0、CP4＝0并且CP5＝0的情况下，控制器203确定输出信号波形仅存在于在Vref1以上并且在Vref4以下的范 围内，因此增益是期望值的1.5/2.5，将增益设置为(当前值)×2.5/1.5。
(ii-3)在CP1＝0、CP2＝0、CP3≠0、CP4≠0并且CP5＝0的情况下，控制器203确定输出信号波形仅存在于在Vref2以上并且在Vref5以下的范围内，因此增益是期望值的1.5/2.5，将增益设置为(当前值)×2.5/1.5。
(ii-4)在CP1＝0、CP2＝0、CP3＝0、CP4≠0并且CP5＝0的情况下，控制器203确定输出信号波形仅存在于在Vref3以上并且在Vref5以下的范围内，因此增益是期望值的1/2，将增益设置为(当前值)×2。
(ii-5)在CP1＝0、CP2≠0、CP3＝0、CP4＝0并且CP5＝0的情况下，控制器203确定输出信号波形仅存在于在Vref1以上并且在Vref3以下的范围内，因此增益是期望值的1/2，将增益设置为(当前值)×2。
(ii-6)在除了上述(ii-1)至(ii-5)以外的其他情况下，控制器确定增益调节不是必要的。
同时，在计数值中的一个或多个等于或低于预定数目(例如，从来自条码的反射光获取的每个计数器的计数值的最大值的大约10％的数目)的情况下，认为CP1至CP5的计数值中的一个或多个为0。
[第二实施例]
本发明的第二实施例类似于图5所示的第一实施例。然而在第二实施例中，中心阈值、分别与中心阈值相对应的比较器201-3和计数器202-3并不存在，比较器201-1、比较器201-2、比较器201-4和比较器201-5用作分别与四个阈值相对应的四个比较器。此外，CPU 200用作信号处理设备200。
此外，图2的计数器202-1、202-2、202-4和202-5、控制器203和输出信号调节器204内置于CPU 200中。本文中，计数器202-1、202-2、202-4和202-5由读取和执行程序的CPU 200来实现。同时，不仅计数器202-1、202-2、202-4和202-5的功能，控制器203和输出信号调节器204的功能也由读取和执行程序的CPU来实现。
如同第一实施例一样，第二实施例中公开的信号处理设备按照图6所示的流程图来工作。
与第一实施例中的条码读取器不同，第二实施例中条码读取器自身的关于偏移电压调节是否是必要的判定、偏移电压调节本身、关于增益 调节是否是必要的判定以及增益调节本身按照如下方式执行。
将CCD 350的工作电压上限设置为Vmax。将CCD 350的工作电压下限设置为Vmin。将比较器201-1的参考电压值Vref1设置为(Vmax-Vmin)/2-(Vmax-Vmin)/3。将比较器201-2的参考电压值Vref2设置为(Vmax-Vmin)/2-(Vmax-Vmin)/6。将中心值V3设置为(Vmax-Vmin)/2。将比较器201-4的参考电压值Vref4设置为(Vmax-Vmin)/2+(Vmax-Vmin)/6。将比较器201-5的参考电压值Vref5设置为(Vmax-Vmin)/2+(Vmax-Vmin)/3。此外，假定比较器201-1的计数值由CP1表示，比较器201-2的计数值由CP2表示，比较器201-4的计数值由CP4表示，比较器201-5的计数值由CP5表示。
如下逐个情况地处理关于偏移电压调节是否是必要的判断以及偏移电压调节本身。
(i-1)在CP1＝0、CP2＝0、CP4＝0并且CP5≠0的情况下，控制器203确定输出信号波形是否仅存在于Vref4以上的范围内，从而偏移与上侧不对齐相差(Vref5-Vmin)/2而不是期望值1.5V，并且将偏移电压设置在(当前值)-(Vref5-Vmin)/2。
(i-2)在CP1＝0、CP2＝0、CP4≠0并且CP5≠0的情况下，控制器203确定输出信号波形是否仅存在于Vref2以上的范围内，从而偏移与上侧不对齐相差(Vref3-Vmin)/2而不是期望值1.5V，并且将偏移电压设置在(当前值)-(Vref3-Vmin)/2。
(i-3)在CP1≠0、CP2＝0、CP4＝0并且CP5＝0的情况下，控制器203确定输出信号波形是否仅存在于Vref2以下的范围内，从而偏移与下侧不对齐相差(Vmax-Vref1)/2而不是期望值1.5V，并且将偏移电压设置在(当前值)+(Vmax-Vref1)/2。
(i-4)在CP1≠0、CP2≠0、CP4＝0并且CP5＝0的情况下，控制器203确定输出信号波形是否仅存在于Vref4以下的范围内，从而偏移与下侧不对齐相差(Vmax-Vref3)/2而不是期望值1.5V，并且将偏移电压设置在(当前值)+(Vmax-Vref3)/2。
(i-5)在除了上述(i-1)至(i-4)以外的其他情况下，控制器203确定偏移电压调节不是必要的。
如下逐个情况地处理关于增益调节是否是必要的判断以及增益调节本身。
(ii-1)在CP1＝0、CP2＝0、CP4≠0并且CP5＝0的情况下，控制器203确定输出信号波形仅存在于在Vref2以上并且在Vref5以下的范围内，因此增益是期望值的1/2，将增益设置为(当前值)×2。
(ii-2)在CP1＝0、CP2≠0、CP4＝0并且CP5＝0的情况下，控制器203确定输出信号波形仅存在于在Vref1以上并且在Vref4以下的范围内，因此增益是期望值的1/2，将增益设置为(当前值)×2。
(ii-3)在除了上述(ii-1)至(ii-2)以外的其他情况下，控制器确定增益调节不是必要的。
同时，在计数值中的一个或多个等于或低于预定数目(例如，从来自条码的反射光获取的每个计数器的计数值的最大值的大约10％的数目)的情况下，认为CP1、CP2、CP4和CP5的计数值中的一个或多个为0。
在以上第一和第二实施例中，将Vref2设置在比CCD工作电压的中心值低(Vmax-Vmin)/6的电压处，将Vref4设置在比CCD工作电压的中心值高(Vn1ax-Vmin)/6的电压处。然而可以将Vref2和Vref4分别设置在第一和第二实施例中的电压周围的电压处。此外，将Vref1设置在比CCD工作电压的中心值低(Vmax-Vmin)/3的电压处，将Vref5设置在比CCD工作电压的中心值高(Vmax-Vmin)/3的电压处。然而可以将Vref1和Vref5分别设置在第一和第二实施例中的电压周围的电压处。
[第三实施例]
尽管在第一和第二实施例中使用内置于CPU中的计数器对从比较器输出的波脉冲进行计数，然而计数器也可以设置在CPU外部。
[第四实施例]
尽管在第一至第三实施例中控制器和输出信号调节器内置于CPU中，然而控制器和输出信号调节器可以设置在CPU外部。也就是说，可以不用软件而仅用硬件来实现控制器。
[第五实施例]
尽管在第一至第四实施例中使用硬件实现的比较器来执行与阈值电压的比较，然而可以使用软件来执行与比较器中的这些处理相同的处 理，因为从可变放大器300输出的电压波形的电压值被存储在存储器中。也就是说，硬件实现的比较器中的处理可以由读取和执行程序的CPU来实现。具体地，可以由CPU来执行来自可变放大器300的输出电压与阈值电压之间的比较，所述CPU使用模拟/数字转换器来读取可变放大器300的输出电压并将表示模拟/数字转换器的电压的值与表示阈值电压的值相比较。
[第六实施例]
尽管在第一至第五实施例中使用数字电位计来调节增益和偏移，然而也能够使用电阻和模拟开关来确定反馈量。例如，可以利用模拟开关将包含在阶梯电阻器中并且彼此串联的多个电阻元件中的一部分短路。装置不限于数字电位计，只要能够改变电阻值即可。
[第七实施例]
尽管第一至第六实施例公开了传感器是条码读取器的CCD摄像机并且传感器的对象是条码的情况，然而传感器的对象也能够是磁卡的磁条内的码，传感器也可以是磁卡读取器的传感器。
在本发明中，上述配置使得即使当来自传感器的输出信号波形超出设计时，也能够通过调节波形并将波形存储在设计范围内来实现解码。具体地，传统条码读取器具有以下缺陷：例如，在从CCD输出的(电压)波形的幅度较小的情况下，在利用软件执行解码处理时CPU上的负载增加，这是因为一次将已被ACD转换成电压值的值存储在存储器中。此外，在噪声叠加在放大器(在图1的示例中是AMP1)的输出侧的情况下，在由软件处理时噪声也随着从CCD输出的(电压)波形而增大。然而，如在本实施例中说明的，对从可变放大器300输出的波形施加的反馈具有降低来自噪声的不期望影响的优点。此外，在本实施例中，在由作为硬件的电路来实现二值化过程时，利用硬件来确定能够被二值化的最小幅度，因此本实施例提供的对于从传感器350输出的波形的幅度进行调节的方法尤为有效。
同时，上述信号处理设备的每个部分可以由硬件、软件或其组合来实现。此外，由上述信号处理设备执行的信号处理方法可以由硬件、软件或其组合来实现。本文中，表述“由软件来实现”意思是“由读取和 执行程序的计算机来实现”。
可以使用各种类型的非暂时性计算机可读介质来存储程序，并且可以将程序提供至计算机。非暂时性计算机可读介质包括各种类型的有形存储介质。非暂时性计算机可读介质的示例包括磁记录介质(例如，软盘、磁带、硬盘驱动器)、磁光记录介质(例如，磁光盘)、CD-ROM(只读存储器)、CD-Rom、CD-R/W、半导体存储器(例如，掩模ROM、PROM(可编程ROM)、EPROM(可擦除PROM)、闪速ROM和RAM(随机存取存储器))。此外，可以也可以通过各种类型的暂时性计算机可读介质向计算机提供程序。暂时性计算机可读介质的示例包括电信号、光信号和电磁波。暂时性计算机可读介质可以经由诸如电缆或光线等有线通道或者经由无线通道向计算机提供程序。
可以在以下补充注释中描述上述实施例的一部分或全部，但是不限于此。
(补充注释1)
一种信号处理设备，包括：
可变放大器，所述可变放大器配置为输出与输入信号相对应的信号作为输出信号，所述可变放大器的偏移和增益是能够被调节的；
比较装置，所述比较装置配置为将所述可变放大器的所述输出信号的电平与多个阈值相比较；
检测装置，所述检测装置配置为基于所述比较装置中执行的所述比较的结果来检测所述可变放大器的所述偏移的移位和所述可变放大器的所述增益的过量或不足中的任一个或这二者；以及
调节装置，所述调节装置配置为基于所述检测装置中执行的所述检测的结果来调节所述可变放大器的所述偏移和所述增益中的任一个或这两者。
(补充注释2)
根据补充注释1所述的信号处理设备，其中，
所述检测装置还配置为，使用以下次数作为针对所述多个阈值中的每一个阈值的所述比较的结果，所述次数选自包括第一次数、第二次数和第三次数的组，所述第一次数是在预定时间段内所述输出信号的电平 从所述阈值以下的电平变成所述阈值以上的电平的次数，所述第二次数是在所述预定时间段内所述输出信号的电平从所述阈值以上的所述电平变成所述阈值以下的所述电平的次数，所述第三次数是所述第一次数和所述第二次数之和，针对所述多个阈值类似地选择所述次数。
(补充注释3)
根据补充注释2所述的信号处理设备，其中，
所述检测装置还配置为基于针对所述多个阈值类似地选择的所述次数的组合，来检测所述输出信号的所述偏移的所述移位和所述输出信号的所述增益的所述过量或不足中的任一个或这二者。
(补充注释4)
根据补充注释3所述的信号处理设备，其中，
所述检测装置还配置为基于针对所述多个阈值类似地选择的所述次数的组合，来检测所述输出信号的所述偏移的所述移位的估计，并且
所述调节装置还配置为基于所述偏移的所述移位的所述估计来确定所述偏移的调节量。
(补充注释5)
根据补充注释3或4所述的信号处理设备，其中，
所述检测装置还配置为基于针对所述多个阈值类似地选择的所述次数的组合，来检测所述输出信号的所述增益的所述过量或不足的估计，并且
所述调节装置还配置为基于所述增益的所述过量或不足的所述估计来确定所述增益的调节量。
(补充注释6)
一种条码读取器，包括：
传感器；
根据补充注释1至5中任一项补充注释所述的信号处理设备；以及
解码器，其中
所述信号处理设备还配置为将所述传感器的输出信号作为提供至所述信号处理设备的输入信号，并且
所述解码器配置为将所述信号处理设备的输出信号作为提供至所 述解码器的输入信号。
(补充注释7)
一种信号处理方法，包括以下步骤：
可变放大器输出与输入信号相对应的信号作为输出信号，所述可变放大器的偏移和增益是能够被调节的；
比较装置将所述可变放大器的所述输出信号的电平与多个阈值相比较；
检测装置基于所述比较装置中执行的所述比较的结果来检测所述可变放大器的所述偏移的移位和所述可变放大器的所述增益的过量或不足中的任一个或这二者；以及
调节装置基于所述检测装置中执行的所述检测的结果来调节所述可变放大器的所述偏移和所述增益中的任一个或这两者。
(补充注释8)
根据补充注释7所述的信号处理方法，其中，
所述检测装置使用以下次数作为针对所述多个阈值中的每一个阈值的所述比较的结果，所述次数选自包括第一次数、第二次数和第三次数的组，所述第一次数是在预定时间段内所述输出信号的所述电平从所述阈值以下的电平变成所述阈值以上的电平的次数，所述第二次数是在所述预定时间段内所述输出信号的所述电平从所述阈值以上的所述电平变成所述阈值以下的所述电平的次数，所述第三次数是所述第一次数和所述第二次数之和，针对所述多个阈值类似地选择所述次数。
(补充注释9)
根据补充注释8所述的信号处理方法，其中，
所述检测装置基于针对所述多个阈值类似地选择的所述次数的组合，来检测所述输出信号的所述偏移的所述移位和所述输出信号的所述增益的过量或不足中的任一个或这二者。
(补充注释10)
根据补充注释9所述的信号处理方法，其中，
所述检测装置基于针对所述多个阈值类似地选择的所述次数的所述组合，来检测所述输出信号的所述偏移的所述移位的估计，并且
所述调节装置基于所述偏移的所述移位的所述估计来确定所述偏移的调节量。
(补充注释11)
根据补充注释9或10所述的信号处理方法，其中，
所述检测装置基于针对所述多个阈值类似地选择的所述次数的所述组合，来检测所述输出信号的所述增益的所述过量或不足的估计，并且
所述调节装置基于所述增益的所述过量或不足的所述估计来确定所述增益的调节量。
(补充注释12)
一种信号处理程序，用于使计算机用作输出信号波形调节设备，所述输出信号波形调节设备用于调节来自可变放大器的输出信号，所述可变放大器配置为输出与输入信号相对应的信号作为输出信号，所述可变放大器的偏移和增益是能够被调节的，所述程序使所述计算机用作：
比较装置，所述比较装置配置为将所述可变放大器的所述输出信号的电平与多个阈值相比较；
检测装置，所述检测装置配置为基于所述比较装置中执行的所述比较的结果来检测所述可变放大器的所述偏移的移位和所述可变放大器的所述增益的过量或不足中的任一个或这二者；以及
调节装置，所述调节装置配置为基于所述检测装置中执行的所述检测的结果来调节所述可变放大器的所述偏移和所述增益中的任一个或这两者。
(补充注释13)
根据补充注释12所述的信号处理程序，其中，
所述检测装置还配置为使用以下次数作为针对所述多个阈值中的每一个阈值的所述比较的结果，所述次数选自包括第一次数、第二次数和第三次数的组，所述第一次数是在预定时间段内所述输出信号的所述电平从所述阈值以下的电平变成所述阈值以上的电平的次数，所述第二次数是在所述预定时间段内所述输出信号的所述电平从阈值以上的电平变成所述阈值以下的电平的次数，所述第三次数是所述第一次数和所述 第二次数之和，针对所述多个阈值类似地选择所述次数。
(补充注释14)
根据补充注释13所述的信号处理程序，其中，
所述检测装置还配置为基于针对所述多个阈值类似地选择的所述次数的组合，来检测所述输出信号的所述偏移的所述移位和所述输出信号的所述增益的所述过量或不足中的任一个或这二者。
(补充注释15)
根据补充注释14所述的信号处理程序，其中，
所述检测装置还配置为基于针对所述多个阈值类似地选择的所述次数的所述组合，来检测所述输出信号的所述偏移的所述移位的估计，并且
所述调节装置还配置为基于所述偏移的所述移位的所述估计来确定所述偏移的调节量。
(补充注释16)
根据补充注释14或15所述的信号处理程序，其中，
所述检测装置还配置为基于针对所述多个阈值类似地选择的所述次数的所述组合，来检测所述输出信号的所述增益的所述过量或不足的估计，并且
所述调节装置还配置为基于所述增益的所述过量或不足的所述估计来确定所述增益的调节量。
本申请基于2012年6月28日提交的日本专利申请号2012-145651要求优先权，其公开全部合并于此。
工业可应用性
本申请可应用于使用传感器等从相同数据(如，本发明中的条码)连续输出模拟信号的设备。
例如，可以考虑应用于磁卡读取器。当读取磁卡的磁条内的码时，磁头输出模拟(电压)波形。在读取的磁卡是消磁的磁卡(由于老化劣化或者由于磁体靠近磁卡的条带部分而导致磁力变弱的磁卡)，则重现的信号的增益变得更小，因此预期根据本发明所示的方法的增益放大有效地工作。
参考符号列表
100：信号处理设备
200：输出信号波形调节设备
201-1：比较器
201-2：比较器
201-n：比较器
202-1：计数器
202-2：计数器
202-n：计数器
203：控制器
204：检测器
205：输出信号调节器
300：可变放大器
301：运算放大器
302-1：数字电位计
302-2：数字电位计
350：传感器
400：ADC(模数转换器)
500：存储器
600-1：SPI/GPIO
600-2：SPI/GPIO
700：CPU
800：用于泛光照明的LED