JPH0751638Y2

JPH0751638Y2 - 光源駆動回路

Info

Publication number: JPH0751638Y2
Application number: JP1830890U
Authority: JP
Inventors: 和男長谷川
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1990-02-27
Filing date: 1990-02-27
Publication date: 1995-11-22
Anticipated expiration: 2005-02-27
Also published as: JPH03110562U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は、バーコードなどの符号情報を光学的に読み取
る光学情報読取装置に係り、特に、符号情報を有するメ
デイアを光照射する光源の駆動回路に関する。

〔従来の技術〕

バーコードが付されたラベルなどのメデイアからライン
センサによってバーコードを読み取り、ラインセンサの
出力を２値化してデコードし、バーコードを解読するよ
うにした光学情報読取装置が知られている。かかる光学
情報読取装置においては、LEDアレイからなる光源が設
けられ、これによってバーコードメデイアのバーコード
の部分を光照射する。ラインセンサはこのバーコードメ
デイアからの反射光を受けてバーコードを読み取る。

第３図は従来の光学情報読取装置に用いられる光源駆動
回路の一例を示すものであって、１〜10はLED（発光ダ
イオード）,11〜15は抵抗である。

同図において、LED1,2と抵抗11は直列接続され、同様
に、LED3,4と抵抗12が、LED5,6と抵抗13が、LED7,8と抵
抗14が、LED9,10と抵抗15が夫々直列接続されている。
これら２つのLEDと１つの抵抗との直列回路には、１つ
の共通電源から直流の電源電圧Vccが印加される。かか
る構成により、LED1〜10に電流が流れ、これによってLE
D1〜10が発光する。

LED1〜10は全て特性が等しく、また、抵抗11〜15の抵抗
値も全て等しい。抵抗11〜15はLED1〜10に流れる電流の
大きさを所定値に制限するためのものであり、LED1〜10
はそこに流れる電流値に応じた強度の光を発生する。

これらLED1〜10は光学情報読取装置の照光光源をなし、
バーコードメデイアのバーコード部分を均一に光照射す
るように配列されている。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところで、バーコードを読み取る光学情報読取装置にお
いては、可搬性や使い易さなどをよくするために、電源
として乾電池が用いられる。しかし、乾電池の出力電圧
は使用時間や周囲環境などに応じて変化する。第４図は
単四乾電池の出力電圧の経時変化の試験結果例を示すも
のであって、試験条件としては、放電負荷電流を150（m
A）とし、環境温度25℃で５秒間放電して次に60秒間放
電を停止する動作を繰り返した。同図では、曲線ａが放
電直前の乾電池の端子（出力）電圧を表わし、曲線ｂが
５秒間の放電が終った直後の端子電圧を表わしている。

この試験結果によると、乾電池の出力電圧は、使用時間
が長くなる程低下していくが、曲線ａ上の値であった出
力電圧が放電開始とともに低下していき、５秒間の放電
が終ると曲線ｂ上の値となり、60秒間の放電停止によっ
て曲線ａ上の値に復帰するということがわかる。この放
電による出力電圧の変動は、乾電池の使用始め（使用時
間＝０）のときでも約0.1（Ｖ）であり、電池寿命に近
い17時間使用後では、約0.3（Ｖ）程度にまでも増大す
る。しかも、この変動値は乾電池１本当りのものであ
り、複数本の乾電池を直列接続して使用する場合には、
その使用本数分だけ変動値が増大する。

第３図に示した光源駆動回路において、電源電圧Vccを
乾電池によって発生させると、一定の抵抗値の抵抗11〜
15が用いられているため、上記のように乾電池からの電
源電圧Vccが変化するため、LED1〜10に流れる電流の大
きさが変化し、これによって、LED1〜10の発光量も変化
する。しかも、乾電池の出力電圧（電源電圧Vcc）が低
くなってもこの光源駆動回路が動作できるようにするた
めには、抵抗11〜15の抵抗値を小さくすればよいが、こ
のようにすると、乾電池の出力電圧の上記のような変動
に対してLED1〜10に流れる電流の大きさの変動の割合が
大きくなる。

これを、抵抗11とLED1,2との直列回路を例にとって説明
すると、抵抗11の抵抗値をR,LED1,2のアノード・カソー
ド間電圧をV_Fとするとき、LED1,2に流れる電流の大きさ
Ｉは、となる。ここで、V_F＝1.7（Ｖ）であり、電流値Ｉは20
（mA）に設定されるが、電源電圧Vcc＝12（Ｖ）のとき
電流値Ｉが20（mA）となるようにすると、上記式（１）
により、となる。抵抗11の抵抗値Ｒをこの430（Ω）に設定した
として、電源電圧Vccが12（Ｖ）から10％変化するもの
とすると、（電源電圧Vccの範囲は10.8〜13.2
（Ｖ））、上記式（１）により、電流値Ｉは17.21〜22.
79（mA）変化することになり、この変化量は±14％であ
る。

これに対し、電源電圧Vcc＝５（Ｖ）のとき電流値が20
（mA）となるようにすると、上記と同様に、Ｒ＝８
（Ω）であり、このときに電源電圧Vccが10％変化する
（4.5〜5.5（Ｖ））ものとすると、電流値Ｉは13.75〜2
6.25（mA）であって±31.25％の変化があり、電源電圧V
ccが高いときよりも、この電源電圧Vccの変動による影
響が大きくなる。

このように、電源電圧Vccが変動すると、LED1〜10に流
れる電流が変動し、LED1〜10の発光量が変動する。しか
も、抵抗11〜15の抵抗値が小さく設定されているときに
は、電源電圧の変動に対するLED1〜10の発光量の変動が
大きくなる。

このように、LED1〜10の発光量が変動すると、バーコー
ドメデイアからラインセンサへの反射光量が変動し、ラ
インセンサの出力信号の振幅が変動する。このために、
ラインセンサの出力信号が二値化回路で正しく二値化さ
れなくなる場合もあり、バーコードの解読に誤りが生ず
る。

この問題を解消する１つの方法としては、電源電圧Vcc
を定電圧回路で得るようにすることが考えられる。しか
しながら、LED1〜10のアノード・カソード間電圧V_Fは、
実際にはLED1〜10全て等しいものではなく、たとえば赤
色発光のLEDを例にとると、1.68〜1.85（Ｖ）のばらつ
きがあり、このために、抵抗11〜15の抵抗値を高い精度
で等しくしてもLED1〜10に流れる電流がばらつくことに
なり、LED1〜10の発光強度にバラツキが生じてしまう。

本考案の目的は、かかる問題を解消し、電源電圧の変動
や発光素子の特性にバラツキがあっても、一定の均一な
光量で安定して発光させることができるようにした光源
駆動回路を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本考案は、光源となる複数
個の発光素子夫々に同一チツプ上に形成されたトランジ
スタを１個ずつ直列接続するとともに、該トランジスタ
夫々に流れる電流の合計電流を流す抵抗と、該合計電流
による該抵抗の両端電圧と一定の基準電圧とを比較する
差動増幅回路とを設け、該差動増幅回路の出力で、これ
ら両端電圧と基準電圧との差が一定となるように、該ト
ランジスタ全てを制御する。

〔作用〕

各発光素子は互いに並列関係にあって直流の電源電圧が
印加される。各発光素子には夫々トランジスタが直列接
続されるから、各発光素子に電源電圧が印加されると、
発光素子とこれに直列接続されたトランジスタを通って
電流が流れる。各トランジスタに流れる電流の合計電流
は抵抗に流れ、これによる抵抗の両端電圧と基準電圧と
の差が一定となるように、差動増幅回路がトランジスタ
を制御する。この差動増幅回路の制御により、トランジ
スタ、したがって、各発光素子に流れる電流が一定に保
持される。

このために、電源電圧が変動しても、発光素子にそれが
発光するに必要な電圧が印加される限り、発光素子に流
れる電流は一定に保持され、発光素子の発光強度が変動
することがない。

また、トランジスタは全て同一チツプ上に形成されてい
るから、同一の差動増幅回路で制御することが可能とな
るし、温度による影響も等しくて、温度が変化しても発
光素子間での発光量の関係が変動することはない。

〔実施例〕

まず、第２図により、本考案による光源駆動回路を用い
た光学情報読取装置について説明する。但し、同図にお
いて、16はバーコードメデイア,17はバーコード、18は
光源、19はレンズ,20はラインセンサ,21は増幅回路,22
は二値化回路,23はデコード回路,24は発振回路,25はホ
スト機器,26は分周回路,27は定電圧回路,28は電源回路,
29はスイツチング回路,30は本考案による光源駆動回路
である。

バーコードメデイア16上のバーコード17にCMOS形もしく
はCCD形のラインセンサ20を対向させてユーザが釦操作
すると、ホスト機器25からスイツチオン信号ａが出力さ
れてスイツチング回路29がオンし、電源回路28から光源
駆動回路30,デコード回路23,発振回路24,定電圧回路27
などに直流の電源電圧Vccが印加される。定電圧回路27
からは定電圧V_oが発生し、ラインセンサ20,増幅回路21,
二値化回路22と、さらに、光源駆動回路30とに供給され
る。

光源駆動回路30は電源電圧Vccが印加されると動作を開
始し、定電圧回路27から定電圧V_oが印加されることによ
り、後述するように、LEDアレイからなる光源18に一定
の大きさの電流を供給する。これにより、光源18は一定
の強度でバーコードメデイア16のバーコード17の部分を
均一に光照射する。バーコードメデイア16からの反射光
はレンズ19を介してラインセンサ20で受光され、このレ
ンズ19により、ラインセンサ20の受光面にバーコード17
の像が結像される。なお、これも後述するが、電源電圧
Vccが変動しても、光源駆動回路30は光源18の発光強度
を一定に保持する。

電源電圧Vccが供給された発振回路24は、スイツチング
回路29が閉路状態に成るのと同時に予め設定された一定
周期のクロツクを出力する。このクロツクは、デコード
回路23に供給されるとともに、分周回路26で分周され、
駆動クロツクｄとしてラインセンサ20に供給される。そ
して、デコード回路23がスタートパルスｃを出力する
と、ラインセンサ20はこのスタートパルスｃのタイミン
グで、分周回路26からの駆動クロツクｄにより、結像さ
れたバーコード17の像をスキヤンし、バーコード17の像
の明暗に応じて振幅が変化するビデオ信号ｂを発生す
る。このビデオ信号ｂは、増幅回路21で増幅された後、
二値化回路22で二値化されてデコード回路23に供給さ
れ、発振回路24からのクロツクをもとにバーコード17の
解読が行なわれる。この解読結果を表わす信号はホスト
機器25に供給される。

次に、第２図において用いられる本考案による光源駆動
回路30の一実施例を第１図によって説明する。但し、第
１図において、１〜10はLED、31〜35はトランジスタ、3
6〜38は抵抗、39は差動増幅回路、40,41は入力端子であ
り、第２図に対応する部分には同一符号をつけている。

同図においては、光源駆動回路30は、入力端子40にスイ
ツチング回路29（第２図）を介して電源回路25（第２
図）から電源電圧Vccが供給され、これを光源18に供給
する。光源18はLEDアレイであって、所定配列の発光素
子としてのLED1と２が直列に接続され、同様に、LED3と
４とが、LED5と６が、LED7と８が、LED9と10が夫々直列
に接続されている。光源駆動回路30に供給される電源電
圧VccはLED1,3,5,7,9のアノードに同時に印加される。

光源駆動回路30においては、LED2のカソードにトランジ
スタ31のコレクタが接続され、同様に、LED4のカソード
にトランジスタ32のコレクタが、LED6のカソードにトラ
ンジスタ33のコレクタが、LED8のカソードにトランジス
タ34のコレクタが、LED10のカソードにトランジスタ35
のコレクタが夫々接続されており、トランジスタ31〜35
のエミツタが全て抵抗36の一方の端子に接続されてい
る。抵抗36の他端子は接地されている。

LED1,3,5,7,9のアノードに電源電圧Vccが印加される
と、LED1〜10を通ってトランジスタ31〜35に電流が流
れ、これら電流の合計電流Ｉが抵抗36に流れる。この合
計電流Ｉによって生ずる抵抗36の両端電圧V_Rは差動増幅
回路39に反転入力して供給され、また、定電圧回路27
（第２図）から入力端子41に供給される定電圧V_oの抵抗
37,38による分圧電圧が、基準電圧V_Sとして、差動増幅
回路39の非反転入力となる。差動増幅回路39からは基準
電圧V_Sと抵抗36の両端電圧V_Rとの差に応じた電圧ΔＶが
出力され、この電圧ΔＶに応じてトランジスタ31〜35の
ベース電流が変化する。

差動増幅回路39は、基準電圧V_Sと抵抗36の両端電圧V_Rと
の差が零となるように、トランジスタ31〜35のベース電
流を制御する。いま、電源電圧Vccが変動して抵抗36に
流れる合計電流Ｉが増加し、V_R＞V_Sとなったとすると、
差動増幅回路39はトランジスタ31〜35のエミツタ電流が
減少するようにこれらトランジスタ31〜35のベース電流
を変化させ、逆に、V_R＜V_Sとなると、トランジスタ31〜
35のエミツタ電流を増加させるように、差動増幅回路39
はトランジスタ31〜35のベース電流を変化させる。

これにより、差動増幅回路39は、電源電圧Vccが変動し
ても、V_R＝V_Sの状態に保持し、トランジスタ31〜35のエ
ミツタ電流、したがって、LED1〜10に流れる電流を一定
に保持する。同一半導体チツプ上に形成されたトランジ
スタ31〜35の駆動特性は、素子間の温度条件がほぼ等し
いので、ほぼ等しくなっている。

ここで、いま、各LED1〜10に流す電流の値を20（mA）、
抵抗36の抵抗値を２（Ω）とすると、抵抗36に流れる合
計電流Ｉの値は20（mA）×５＝100（mA）であって、抵
抗36の両端電圧は100（mA）×２（Ω）＝0.2（Ｖ）であ
る。この状態を保持するために、基準電圧V_Sは抵抗36の
両端電圧V_Rに等しく、0.2（Ｖ）に設定される。ところ
で、LED1〜10の発光に要するアノード・カソード間電圧
V_Fは約1.7（Ｖ）であり、トランジスタ31〜35のコレク
タ・エミツタ間電圧は充分小さいから無視すると、LED1
〜10が発光するに必要な電源電圧Vccの最低値は、V_R＋
２×V_F＝0.2＋２×1.7＝3.6（Ｖ）となる。すなわち、
電源電圧Vccが3.6（Ｖ）に低下するまでは、この電源電
圧Vccが変動しても、LED1〜10に流れる電流の大きさは2
0（mA）と一定であって、これらの発光強度が一定に保
持される。

このように、抵抗36の抵抗値を低くすると、電源電圧Vc
cが低くなってもLED1〜10に流れる電流の大きさを一定
することができ、しかもLED1〜10に特性にバラツキがあ
っても、また、この間電源電圧Vccが、乾電池の通電時
間対出力電圧特性を第４図に基づいて説明したように、
通電とともに変化しても、さらに、周囲温度によって変
動しても、LED1〜10の発光強度は一定に保たれることに
なる。

また、トランジスタ31〜35は同一特性を有して同一半導
体チツプ上に形成されている。このため、簡単な配線で
これらを差動増幅回路39で同時に制御するようにするこ
とができるし、温度による影響がこれらトランジスタ31
〜35に対して同一となる。したがって温度変化があって
も、これらトランジスタ31〜35の特性にバラツキが生ぜ
ず、LED1〜10の発光量がばらつくことはない。

なお、上記実施例では、光源18でのLEDの個数を12個と
し、２個ずつ直列接続されるとしたが、これに限るもの
ではない。また、各LEDに流す電流の大きさを20（m
A）、抵抗36の抵抗値を２（Ω）としたが、これは一例
を示すにすぎない。さらに、光源の発光素子としてはLE
Dに限るものではないし、本考案はバーコードの読取装
置以外の任意の装置における光源の制御にも適用可能で
あることはいうまでもない。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案によれば、電源電圧が低下
しても、光源の発光強度を一定に保持することができる
し、この間電源電圧が変動しても、また、発光素子に特
性のバラツキがあっても、光源の発光強度は変動しな
い。このために、電源として乾電池を用い、これを長時
間使用しても、光源の発光強度は一定に保たれることに
なる。

また、発光素子に流れる電流を制限する各トランジスタ
は同一チツプに形成されているため、温度変化に対して
特性バラツキが生ずることがなく、したがって、温度変
化があっても、発光素子の発光強度にバラツキが生ずる
ことはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による光源駆動回路の一実施例を示す回
路図、第２図はこの実施例を用いた光学情報読取装置の
一例を示すブロツク図、第３図は従来の光源駆動回路の
一例を示す回路図、第４図は乾電池の出力電圧の経時変
化の試験結果を示すグラフ図である。１〜10……LED、18……光源、30……光源駆動回路、31
〜35……トランジスタ、36〜38……抵抗、39……差動増
幅回路、40……電源電圧の入力端子、41……定電圧の入
力端子。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】光源を形成する複数個の発光素子に共通に
直流電源電圧を印加し、該発光素子を発光させるように
した光源駆動回路において、該発光素子夫々に同一チツ
プ上に形成されたトランジスタを１つずつ直列接続する
とともに、該トランジスタ夫々に流れる電流の合計電流
が流れる抵抗と、該合計電流による該抵抗の両端電圧と
一定の基準電圧とを比較する差動増幅回路とを設け、該
差動増幅回路の出力により、該抵抗の両端電圧と該基準
電圧との差が一定となるように、該トランジスタを全て
制御することを特徴とする光源駆動回路。