CN102257509A - 控制和监视条形码读取器中激光功率的方法和装备 - Google Patents

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Abstract

一种监视条形码读取器中的激光二极管的输出功率的方法。该方法包括：当与在第一时间段期间通过激光二极管的驱动电流相关的阈值监视电流处于激光二极管的激光阈值时，对该电流进行采样。该方法包括：通过从高于阈值的监视电流减去阈值监视电流来生成阈值补偿监视电流。该方法包括：至少部分地基于阈值补偿监视电流来监视条形码读取器中的激光二极管的输出功率。

Description

控制和监视条形码读取器中激光功率的方法和装备
相关申请的交叉引用
本申请涉及以下共同未决和共同转让美国专利申请：序列号为No.11/239,947，于2005年6月30日提交，题为“Laser Power ControlArrangements in Electro-Optical Readers”。
技术领域
本发明通常涉及条形码读取器。
背景技术
多种电光系统或读取器已经被开发用于读取标记，诸如出现在商品的标签上或表面上的条形码符号。条形码符号本身是由相互分离以约束多种宽度的间隔的一系列多种宽度的条形构成的图形标记的编码图案，条形和间隔具有不同反光特性。读取器通过将图形标记的图案电光地转换为时变电信号来起作用，其中，时变电信号被数字化和解码为与被读取的符号相关的数据。
通常，来自激光器的激光束被引导沿着朝向目标的光路径，其中，目标包括目标表面上的条形码符号。移动光束扫描器通过依靠扫描组件(诸如，扫描器本身或者在激光束的路径中部署的扫描镜)的运动，重复地扫描跨过符号的一条扫描线或一系列扫描线中的激光束来操作。光学装置将激光束聚焦到目标表面上的射束点(beam spot)，并且扫描组件的运动扫描跨过符号的射束点，以跟踪跨过符号的扫描线。扫描组件的运动通常由电驱动电动机来实现。
读取器还包括沿着从符号反射或散射的扫描线检测光的传感器或光电检测器。光电检测器或传感器被定位成使得其具有确保捕捉反射光或散射光的视场，并且将后者转换为电模拟信号。
在回射光收集中，单个光学组件(例如，相互振荡镜子(reciprocallyoscillatory mirror))扫描跨过目标表面的光束并且将收集的光引导到传感器。在非回射光收集中，反射的激光不由用于扫描的相同光组件收集。作为代替，传感器不依赖扫描光束，并且具有大视场。反射的激光可以跟踪跨过传感器。
电控制电路和软件将来自传感器的电模拟信号解码为由已经被扫描的符号表示的数据的数字表示。例如，由光电检测器生成的模拟电信号可以由数字化器转换为脉冲宽度调制数字化信号，具有与条形和间隔的物理宽度对应的宽度。替代地，模拟电信号可以由软件解码器直接处理。
解码处理通常通过将数字化信号应用至运行软件算法的微处理器而工作，其尝试解码信号。如果符号被成功地和完全地解码，则解码终止，并且成功读取的指示符(诸如绿光和/或听得到的蜂鸣)被提供给用户。另外，微处理器接收下一次扫描，并且执行到在符号中编码的数据的二进制表示的另一解码，并且解码为如此表示的字母数字符号。一旦获得成功读取，则二进制数据被传送至主机计算机，用于进一步处理，例如，从查找表可检索到的信息。
虽然当激光器的输出功率增加时读取性能增强，但是政府调节安全标准规定了用于人类安全的激光器的最大功率输出。这些标准中的一些标准要求，甚至当正常调节激光器输出功率的控制电路故障时，激光器的输出功率也不超过调节限度。这要求冗余系统监视激光器。
例如，激光器壳体内的监视器光电二极管可正常地操作用于监视原始激光器输出功率。监视器光电二极管是用于在操作期间维持激光器输出功率恒定的反馈电路的一部分。如果监视器光电二极管失去灵敏性、故障、或者变为与反馈电路断开电连接，则反馈信号将增加或者丢失，并且反馈电路可能将激光器输出功率增加到超过调节限度的水平。
另一示例涉及驱动晶体管，该驱动晶体管与激光器串联电连接并且可正常地操作生成驱动电流以激励激光器。如果驱动晶体管故障，则激光器输出功率可能增加到超过调节限度的水平。
激光器读取器通常用电动机驱动器扫描激光束，并且提供电动机失效电路，如果电动机驱动器不操作，则使激光器断电。在电动机失效电路使激光器断电之后，虽然打印的警告标签声明“不要盯着激光束”，但是想要知道读取器出现什么问题的操作者可能盯着读取器的窗口内同时拉动触发器，如果电动机驱动器重启，则盯着移动光束没有问题。然而，如果电动机驱动器不重启，则用于正从读取器发射的静态激光束的输出功率将不满足调节标准。
因此，需要一种用于监视激光器的功率输出的方法和装备。
发明内容
在一个方面中，本发明针对一种监视条形码读取器中的激光二极管的输出功率的方法。该方法包括：当通过激光二极管的驱动电流处于激光二极管的激光阈值时，对与通过激光二极管的驱动电流相关的阈值监视电流进行采样。该方法包括：在第二时间段期间，保持阈值监视电流。该方法包括：当通过激光二极管的驱动电流高于激光二极管的阈值时，在至少部分第二时间段期间生成高于阈值的监视电流。该方法包括：通过从高于阈值的监视电流减去阈值监视电流来生成阈值补偿监视电流。该方法包括：至少部分地基于阈值补偿监视电流来监视条形码读取器中的激光二极管的输出功率。
附图说明
附图与以下详细描述一起合并在说明书中并形成说明书的一部分，并且用于进一步图示包括所要求保护的发明的概念的实施例，并且解释那些实施例的各种原理和优点，其中，在各个视图中，相同的附图标记指的是相同或功能类似的元素。
图1是根据现有技术的电光读取器的立体图。
图2是描述根据特别是在图1的读取器中有用的本发明的激光器功率控制布置的一个实施例的部分图解电路示意图。
图3是示出在校准模式期间图2的电路的原始激光器功率操作的曲线图。
图4是类似于图3但是在操作模式期间的曲线图。
图5示出了根据一些实施例的电子电路，其可以监视由激光二极管的阈值电流补偿的通过激光二极管的电流。
图6是示出根据一些实施例的激光二极管的驱动电流和作为时间的函数的阈值补偿监视电流的时序图。
图7概括地示出根据一些实施例的监视条形码读取器中的激光二极管的输出功率的方法100。
本领域技术人员将理解，图中的元件被图示用于简化和清楚的目的，并且不一定按比例绘制。例如，图中一些元件的尺寸可以相对于其他元件被放大，以帮助改进对本发明的实施例的理解。
在附图中已经通过常规符号根据情况表示了装备和方法组成，仅示出与理解本发明的实施例相关的那些具体细节，以便不因为受益于在此的描述的那些本领域普通技术人员将容易显而易见的细节而模糊本公开。
具体实施方式
如在此所使用的，术语“符号”不仅广泛地包括由多种宽度的交替的条形和间隔构成的符号图案(通常称为条形码符号)，而且包括其他一维或二维图形图案，以及字母数字字符。通常，术语“符号”可以应用于任何类型的图案或标记，其可以通过扫描光束和检测反射或散射光作为在图案或标记的多个点处的光反射率的变化的表示来识别或确定。图1示出了作为要被读取的“符号”的一个示例的记号15。
图1示出了用于读取符号的手持激光扫描器设备10。激光扫描器设备10包括具有桶体部分11和把手12的壳体。虽然附图示出了手持手枪形壳体，但是本发明也可以在其他类型的壳体(诸如桌上型工作站或静态扫描器)中实现。在所图示的实施例中，壳体的桶体部分11包括出口或窗口13，输出激光束14由此传送以撞击，并且扫描跨过与壳体具有某个距离的条形码符号15。
激光束14移动跨过符号15，以创建扫描图案。通常，扫描图案是一维或线性的，如线16所示。激光束14的该线性扫描运动通过由振荡电动机驱动器18驱动的振荡扫描镜17生成。如果希望，可以提供通过二维扫描图案扫描光束14的装置，以允许读取二维光学编码的符号。当操作者手持并且使设备10瞄准符号15时，手动起动触发器19或类似装置允许操作者启动扫描操作。
扫描器设备10包括装配在壳体内的可激励激光源20。激光源20生成激光束14。光电检测器21位于壳体内，以收集从条形码符号15反射和散射的至少一部分光。如图所示，光电检测器21面朝窗口13，并且具有上述非回射读取器的静态宽视场特性。替代地，在回射读取器中，扫描镜17的凸起部分可以将所收集的光聚焦在光电检测器21上，在这种情况下，光电检测器面朝扫描镜。当光束14扫描符号15时，光电检测器21检测从符号15反射和散射的光，并且创建与所收集的光的强度成比例的模拟电信号。
数字化器(未示出)通常将模拟信号转换为脉冲宽度调制数字信号，具有与被扫描的符号15的条形和间隔的物理宽度相对应的脉冲宽度和/或间距。通常包括具有关联RAM和ROM的编程微处理器的解码器(未示出)根据特定符号体系对脉冲宽度调制数字信号进行解码，以得出在符号中编码的数据的二进制表示、以及由符号表示的字母数字字符。
激光源20引导激光束通过包括聚焦透镜22和孔径光阑23的光学组件，以修改和引导激光束到扫描镜17上。装配在垂直轴上并且由电动机驱动器18关于垂直轴振荡的镜子17反射光束并且引导其通过出口13到符号15。
为了操作扫描器设备10，操作者按压激活激光源20和电动机驱动器18的触发器19。激光源20生成激光束，其通过元件22和孔径23组合。元件22和孔径23修改光束，以创建给定尺寸的强光束点，其连续延伸并且在工作距离的范围24内基本不变化。元件和孔径组合引导光束到旋转镜17上，其从扫描器壳体11向外引导修改后的激光束并且以扫描图案(即，沿着扫描线16)朝向条形码符号15。位于工作距离24内并且基本垂直于激光束14的任何点处的条形码符号15反射并且散射激光的一部分。如所示在非回射位置装配在扫描器壳体11中的光电检测器21检测反射和散射的光，并且将接收到的光转换为模拟电信号。光电检测器还可以装配在面向扫描镜17的回射位置。然后，系统电路将模拟信号转换为脉冲宽度调制数字信号，其中，基于微处理器的解码器根据条形码符号体系规则的特性进行解码。
如图2所示，激光源20包括激光源内的激光二极管25和监视器光电二极管26。监视器光电二极管26在操作中用于监视二极管25的原始输出功率。光电二极管26是在操作中用于维持激光器输出功率恒定的反馈电路的一部分。反馈电路包括：电流-电压转换器27，用于将流过监视器光电二极管26的监视器驱动电流IM转换为监视器驱动电压VM，其进而连接至误差放大器28的负端子。优选与用于对符号进行解码相同的微控制器的微控制器30如下所述生成各个数字控制信号VC，以将数字电位计32设置为各个电位计设置。来自电位计的输出信号VP被传导至误差放大器28的正端子，并且误差放大器的输出被传导至补偿网络34，其输出电压通过电压电流转换器36转换为电流，电压电流转换器36进而连接至电流传感器38。
流过电流传感器38的电流被传导通过正常关闭的功率开关40到激光二极管25，以通过驱动电流ILD激励激光二极管发射具有输出功率的激光束14。流过电流传感器38的电流还优选通过流过分频器(divider)减小幅度，并且通过电流-电压转换器42转换为电压，该电压经由模拟数字转换器(ADC)46反馈回微处理器30。
温度传感器44还连接至ADC 46，以向微控制器通知温度。而且，微控制器与存储数据的存储器48相关联。
如至此所述的，内部监视器光电二极管26检测由激光二极管25发射的激光束的原始输出功率的改变，并且将反馈信号发送至误差放大器28，以允许或多或少的驱动电流通过激光二极管25。该驱动电流越大，激光器输出功率就越大，并且反之亦然，如以下结合图3-图4所解释的。
如果监视器光电二极管26失去其敏感性，或者故障，或者变为断开电连接，或者用于反馈电路的任何改变，则激光器输出功率将增加。调节安全限制仍然可以通过激光器功率控制布置获得，根据本发明，其监视激光二极管25的输出功率，并且当检测到过功率状况时，使后者断电。
在图3-图4中描述激光器的转移函数，其中，所发射的激光束的原始输出功率相对于流过激光器的驱动电流被划分(plot)。图3示出在校准模式期间可能遇到的功率和电流的数值示例，而图4示出了在操作模式期间可能遇到的功率和电流的数值示例。为了使激光器发射相干光，驱动电流必须在激光操作的阈值经由激光器抽出，通常称为转移函数的“拐点”。一旦超过该阈值，则附加驱动电流产生与驱动电流直接或几乎线性地成比例的输出功率。本发明的激光器在转移函数的该线性区域中操作。假设该线性区域的斜率基本恒定，但是随着温度的改变或者随着老化而稍微变化。例如，该线性区域可以在温度变化超过极限(例如，从-30℃到+65℃)时改变约20％。
作为温度的函数的斜率的改变可以被存储在微控制器的存储器中。因此，在操作模式期间，温度传感器44向微控制器通知当前温度，并且进而，微控制器根据检测到的温度来校正转移函数。
在校准模式期间，即在读取器的制造之后并且在读取器的初始加电期间，所发射的激光束的输出功率优选地通过波束形成光学装置17、23的下游的功率表50被测量和监视，并且微控制器40调整电位计32，使得激光束的输出功率测量第一输出功率，已知其在调节限度内，例如，1毫瓦。电流传感器38测量相应驱动电流，例如，40毫安，以产生1毫瓦的输出功率。当产生1毫瓦的输出功率需要电位计设置P1时，该测量出的驱动电流被存储在存储器48中。
在同一校准模式期间，微控制器40再次调整电位计，使得激光束输出功率测量第二输出功率，还已知其在调节限度内，例如，5毫瓦。如前所述，电流传感器38测量相应驱动电流，例如，48mA，并且该测量出的驱动电流与新电位计设置P2一起被存储在存储器48中。
然后，微控制器30计算校准驱动电流之间的差值(48-40mA＝8mA)，并且将该校准差值存储在存储器中。该微控制器现在知道其采用8mA以将输出功率改变4mW(5mW-1mW)。该线性区域的斜率是0.5mW/mA。
在随后操作模式期间，例如，在读取标记期间，微控制器30执行类似例程。微控制器将电位计32设置在第一电位计设置P1，并且电流传感器测量相应驱动电流。然后，微控制器将电位计32设置在第二电位计设置P2，并且电流传感器测量相应驱动电流。
出于解释起见，假设监视器光电二极管26敏感性被切成两半，则用于激光束的相应输出功率加倍。因此，第一电位计设置P1处的输出功率将为2mW，并且第二电位计设置P2处的输出功率将为10mW。为了使转移函数的线性区域的斜率恒定，则相应操作驱动电流为42mA和58mA，分别用于第一和第二电位计设置。
然后，微控制器计算操作驱动电流之间的差值(58mA-42mA＝16mA)，并且将该操作差值存储在存储器中。然后，微控制器将操作差值(16mA)与校准差值(8mA)进行比较。由于操作差值比校准差值大两倍，所以微控制器现在知道输出功率加倍。微控制器生成开关信号VS，其在操作中用于打开正常闭合的功率开关40，从而使激光器断电并且优选地向远程主机通知激光器正在发生故障或已经故障。
如果不消除，通过比较驱动电流差值，则由温度变化或其他变量导致的任何效果基本被减小。因此，如果特定温度影响一个电位计设置处的功率和驱动电流，则其将相应地影响其他电位计设置处的功率和驱动电流。通过减去驱动电流差值，去除这种变化。
在图2中，当激光二极管25和监视器光电二极管26适当地起作用时，可以由误差放大器28的输入端子处的电压Vp来设置通过激光二极管25的电流ILD，并且可以由电流传感器38来监视电流ILD。除了图2中所示的电子电路之外，存在可以执行利用电压设置电流ILD的功能和监视通过激光二极管25的电流ILD的功能的其他电子电路。在需要监视电流ILD的一些应用中，可以优选从电流ILD减去激光二极管25的阈值电流Ith，以改进测量的准确度。
图5示出了根据一些实施例的电子电路，其可以监视由激光二极管的阈值电流补偿的通过激光二极管的电流。在图5中，可编程电流源60包括用于生成通过激光二极管25的驱动电流ILD的反馈环。反馈环包括用于对从激光二极管25发射的光进行采样的光电检测器26。可编程电流源60还包括放大器28。放大器28具有用于接收设置电压Vp的第一输入和接收与来自光电检测器26的光电流成比例的电压的第二输入。在图5中，来自激光二极管25的一小部分光耦合至光电检测器26并且生成一些光电流。从光电检测器26生成的光电流通过电阻器62，并且在放大器28的第二输入处生成电压。放大器28的输出处的电压耦合至用于生成通过激光二极管25的驱动电流ILD的FET 69的栅极。放大器28的输出处的电压通常通过补偿网络耦合至FET 69的栅极。在图5中的特定示例中，补偿网络包括电阻器66和电容器68。
在图5中，通过激光二极管25的驱动电流ILD由电流采样设备70采样，电流采样设备70输出以预定关系与驱动电流直接相关的监视电流。在一个实现中，电流采样设备70包括具有经受与可编程电流源60中的晶体管69的栅极相同的偏置电压的栅极。当晶体管70的沟道宽度以预定比例常数与晶体管69的沟道宽度相关时，在晶体管70的沟道中生成的监视电流可以与通过激光二极管25的驱动电流ILD成比例。在一个特定实现中，当晶体管69和晶体管70基本相同时，在晶体管70的沟道中生成的监视电流基本等于通过激光二极管25的驱动电流ILD。
在图5中，通过第一电流镜设备80和第二电流镜设备90的帮助，可以将未补偿的监视电流转换为阈值补偿监视电流，其中，阈值补偿监视电流与通过激光二极管25的电流ILD和激光二极管25的阈值电流Ith之间的差值成比例(或另外相关)。
在图5中，第一电流镜设备80具有输入84、第一输出88、以及第二输出89。第一电流镜设备80包括第一晶体管81、第二晶体管82、第三晶体管83、存储电容元件86、以及具有连接至开关控制器87的外部控制输入的衬垫开关(liner switch)85。第一晶体管81具有半导体沟道，半导体沟道具有作为第一电流镜设备的输入84的端子，并且该端子还连接第一晶体管81的栅极。第二晶体管82具有半导体沟道，该半导体沟道具有作为第一电流镜设备90的第一输出88的端子。第二晶体管82的栅极通过衬垫开关85连接至第一晶体管81的栅极。第三晶体管83具有半导体沟道，该半导体沟道具有作为第一电流镜设备80的第二输出89的端子。第三晶体管83的栅极连接至第一晶体管81的栅极。存储电容元件86连接至第二晶体管82的栅极。
第一电流镜设备80的输入84从电流采样设备70接收监视电流。当第一电流镜设备80处于采样模式时，衬垫开关85闭合(即，其传导)，以使存储电容元件86能够由第一晶体管81的栅极处的电压充电。在采样模式下，第一电流镜设备80的第一输出88输出反映第一晶体管81的半导体沟道中的监视电流的电流。当第一电流镜设备80处于保持模式时，衬垫开关85打开(即，其不传导)，以维持跨过存储电容元件86的电压。在保持模式下，当衬垫开关85打开时的监视电流可以维持为记忆电流，并且该记忆电流将是第一电流镜设备80的第一输出88处的电流。
在图5中，第二电流镜设备90具有输入94和输出99。第二电流镜设备90包括第一晶体管91和第二晶体管92。第一晶体管91具有半导体沟道，该半导体沟道具有作为第二电流镜设备90的输入94的端子。第一晶体管91具有连接至输入94处的端子的栅极。第二晶体管92具有半导体沟道，该半导体沟道具有作为第二电流镜设备90的输出99处的端子。第二晶体管92还具有连接至第一晶体管91的栅极。第二电流镜设备90的输入94从第一电流镜设备80的第二输出89接收电流。第二电流镜设备90的输出99生成反映从第一电流镜设备80的第二输出89接收到的电流的电流。
在图5中，第二电流镜设备90的输出99与第一电流镜设备80的第一输出88连接。从由第一电流镜设备80生成的第一输出88处的电流减去由第二电流镜设备90生成的输出99处的电流，并且所得到的电流差值耦合至电流-电压转换器42。电流-电压转换器42的输出处的电压Vop线性地取决于其输入处的电流差值。在图5中，电流-电压转换器42还接收参考电压Vref，并且当其接收零电流输入时，电流-电压转换器42的输出处的电压Vop维持在偏移电压Vref。
在操作中，在第一时间段期间，电压Vth被设置在可编程电流源60的输入处，以通过激光二极管25的阈值处的驱动电流ILD＝Ith驱动激光二极管25。通过晶体管69和晶体管70基本相同的特定实现，在晶体管70的沟道中生成的监视电流将是等于激光二极管25的阈值处的驱动电流ILD的阈值监视电流Ith。在第一时间段期间，第一电流镜设备80被设置为采样模式，并且衬垫开关85被闭合(即，其传导)。在采样模式下，第一电流镜设备80的第一输出88输出反映在输入84处接收到的阈值监视电流Ith的电流Ith。跨过存储电容元件86的电压还随着在输入84处接收到的阈值监视电流Ith而改变。在第一时间段末，第一电流镜设备80改变为保持模式，并且衬垫开关85被打开(即，其不传导)。第一电流镜设备80一改变为保持模式，则将维持跨过存储电容元件86的电压。因此，第一输出88处的监视电流将维持在与阈值监视电流Ith相等的值处，其等于激光二极管25的阈值处的驱动电流ILD。
在第一电流镜设备80改变为保持模式之后，其将在第二时间段内保持在保持模式。在第二时间段期间，电压Vlop被设置在可编程电流源60的输入处，以通过驱动电流ILD＝Iop+Ith驱动激光二极管25，该驱动电流高于激光二极管25的阈值电流Ith。通过晶体管69和晶体管70基本相同的特定实现，在晶体管70的沟道中生成的监视电流将是等于通过激光二极管25的驱动电流ILD＝Iop+Ith的高于阈值的监视电流。在保持模式下，晶体管81的半导体沟道中的高于阈值的监视电流电流Iop+Ith被反映至第一电流镜设备80的第二输出89。第二电流镜设备90的输入94从第一电流镜设备80的第二输出89接收电流Iop+Ith。第二电流镜设备90的输出99生成反映从第一电流镜设备80的第二输出89接收到的电流的电流Iop+Ith。从第一电流镜设备80的第一输出88处的阈值监视电流Ith减去第二电流镜设备90的输出99处的电流Iop+Ith，以生成阈值补偿监视电流Iop。阈值补偿监视电流Iop由电流-电压转换器42转换为监视电压Vop。
在图5中，减去偏移电压Vref的监视电压Vop与阈值补偿监视电流Iop成比例。通过适当选择的偏移电压Vref和电流-电压转换器42的增益，监视电压Vop可以比在不减去阈值电流Ith的情况下直接测量驱动电流ILD的特定电子电路，在较大动态范围内更准确地测量激光二极管25的驱动电流ILD。
图6是示出根据一些实施例的作为时间的函数的激光二极管的驱动电流和阈值补偿监视电流的时序图。在图6中，阈值补偿监视电流Iop由电流-电压转换器42的输出处的监视电压Vop表示。在从时间t0到时间ts的第一时间段内，可编程电流源60的输入电压Vp被设置在电压Vth(即，Vp＝Vth)处，以使驱动电流设置在激光二极管25的阈值(即，ILD＝Ith)。在该第一时间段期间，第一电流镜设备80由开关控制器87设置在采样模式下，并且监视电压Vop等于偏移电压Vref(即，Vop＝Vref)。
在时间ts，第一电流镜设备80改变为保持模式。此后，第一电流镜设备80在从时间ts到时间th的第二时间段期间维持在保持模式下。在该第二时间段期间，减去偏移电压Vref的监视电压Vop与阈值补偿监视电流Iop成比例。在时间t1之前不久的时间段期间，输入电压Vp仍设置在电压Vth(即，Vp＝Vth)处，驱动电流仍设置在激光二极管的阈值(即，ILD＝Ith)处，阈值补偿监视电流Iop是零(即，Iop＝0)，并且监视电压Vop等于偏移电压Vref(即，Vop＝Vref)。
在时间t1，输入电压Vp被设置在电压Vlop1(即，Vp＝Vlop1)处，驱动电流ILD高于激光二极管的阈值的量是Iop1(即，ILD＝Ith+Iop1)，并且减去偏移电压Vref的监视电压Vop1与阈值补偿监视电流Iop1成比例。类似地，在时间t2，输入电压Vp设置在电压Vlop2(即，Vp＝Vlop2)，驱动电流ILD高于激光二极管的阈值的量是Iop2(即，ILD＝Ith+Iop2)，并且减去偏移电压Vref的监视电压Vop2与阈值补偿监视电流Iop2成比例。
在先前描述的典型实现中，晶体管69和晶体管70基本相同，并且在晶体管70的沟道中生成的监视电流基本等于通过激光二极管25的驱动电流ILD。在很多其他实现中，晶体管69和晶体管70可以被设计成基本具有不同沟道宽度。在一些设计中，在晶体管70的沟道中生成的监视电流可以以预定比例常数与通过激光二极管25的驱动电流ILD成比例。例如，监视电流可以是通过激光二极管25的驱动电流ILD的1％。
图7概括地示出根据一些实施例的监视条形码读取器中的激光二极管的输出功率的方法100。该方法100包括框110、120、130、140、150。在框110，当通过激光二极管的驱动电流处于激光二极管的阈值时，阈值监视电流在第一时间段期间被采样。在框120，阈值监视电流在第二时间段期间内保持在恒定值。在框130，当通过激光二极管的驱动电流高于激光二极管的阈值时，在至少部分第二时间段期间生成高于阈值的监视电流。在框140，通过从高于阈值的监视电流减去阈值监视电流，生成阈值补偿监视电流。在框150，阈值补偿监视电流至少部分地被用于监视条形码读取器中的激光二极管的输出功率。
框150可以被实现成适于多种特定使用。例如，在图5所示的实施例中，阈值补偿监视电流可以被测量用于在校准阶段期间从可编程电流源60的输入电压的列表选择的每个输入电压Vp，以生成查找表。阈值补偿监视电流可以被测量用于在正常操作期间的可编程电流源60的给定输入电压Vp。测量后的阈值补偿监视电流可以用于检测条形码读取器中的激光二极管系统的可能故障。测量后的阈值补偿监视电流还可以用于在另一反馈环中更精确地控制激光二极管的驱动电流。更特别地，测量后的阈值补偿监视电流可以与期望值进行比较，并且偏离期望值的电流可以用作用于校正可编程电流源60的输入电压的误差信号。通常，阈值补偿监视电流可以至少部分地用于监视激光器扫描条形码读取器中的激光二极管或者映像式条形码读取器的瞄准系统中的激光二极管的输出功率。
在以上说明书中，已经描述了特定实施例。然而，本领域技术人员将理解，在不脱离以下权利要求所阐述的本发明的范围的情况下可以作出多种修改和改变。因此，说明书和附图应当被认为是说明性的而不是限制性的含义，并且所有这种修改都旨在包括在本教导的范围内。
益处、优点、问题的解决方案、以及可能导致任何益处、优点、或解决方案发生或变得更加明确的任何元素(多个)都不应当被解释为任何或所有权利要求的关键、要求的或者必要的特征或元素。本发明仅由包括在本申请的未决期间作出的任何修改的所附权利要求以及所授权的那些权利要求的所有等同物来唯一限定。
而且，在本文档中，诸如第一和第二、顶部和底部等的关系术语可以仅用于将一个实体或动作与另一实体或动作区分开，而不一定要求或意味着这种实体或动作之间的任何实际这种关系或顺序。术语“包括(comprise)”、“包括(comprising)”、“具有(has)”、“具有(haVing)”、“包括(includes)”、“包括(including)”、“包含(contain)”、“包含(containing)”或其任何其他变化都旨在覆盖非排他性包括，使得包括、具有、包括、包含元素的列表的处理、方法、制品、或装备不仅包括那些元素，而且可以包括未明确列出或者这种处理、方法、商品、或装备固有的其他元素。在没有更多约束的情况下，“包括...一个”、“具有...一个”、“包括...一个”之后的元件不排除包括、具有、包括、包括该元件的处理、方法、制品、或装备中存在附加相同元件。术语“一个(a)”和“一个(an)”在此被限定为一个或多个，除非另外明确地声明。术语“基本上”、“本质上”、“近似地”、“大约”或其任何其他版本被限定为本领域技术人员都理解的接近，并且在一个非限制性实施例中，该术语被限定为在10％内，在另一实施例中，在5％内，在另一实施例中，在1％内，并且在另一实施例中，在0.5％内。在此使用的术语“连接”被限定为连接，但是不一定直接地并且不一定机械地连接。以特定方式“配置”的设备或结构以至少该种方式配置，但是还可以以未列出的方式配置。
将理解，一些实施例可以由一个或多个通用或专用处理器(或“处理设备”)构成，诸如微处理器、数字信号处理器、定制处理器和现场可编程门阵列(FPGA)和控制一个或多个处理器以结合特定非处理器电路实现在此描述的方法和/或装备的一些、大部分或所有功能的唯一存储的程序指令(包括软件和固件两者)。替代地，一些或所有功能可以通过没有存储程序指令的状态机或者在一个或多个专用集成电路(ASIC)中实现，其中，每个功能或特定功能的一些组合被实现为定制逻辑。当然，可以使用两种方法的组合。
而且，实施例可以被实现为计算机可读存储介质，在计算机可读存储介质上存储了用于对计算机进行编程(例如，包括处理器)以执行在此描述和要求保护的方法的计算机可读代码。这种计算机可读存储介质的示例包括但不限于硬盘、CD-ROM、光学存储设备、磁存储设备、ROM(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦除可编程只读存储器)、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)、以及闪速存储器。而且，虽然通过例如可用时间、当前技术和经济考虑激发了可能的很大努力并且多种设计选择，但是当由在此公开的概念和原理引导时，预期本领域普通技术人员能够通过最少的实验容易地生成这种软件指令和程序以及IC。
提供本公开的摘要以允许读者快速度地确定本技术公开的实质。应当理解，其将不用于解释或限制权利要求的范围或含义。另外，在前述具体实施方式中，可以看出，为了使本公开流畅的目的，多种特征在多种实施例中被分组到一起。本公开的方法不应当被解释为反映所要求保护的实施例需要比在每个权利要求中明确记载的特征更多的特征的意图。相反地，如以下权利要求所反映的，发明主题在于少于单个公开的实施例的所有特征。因此，以下权利要求由此被合并到具体实施方式中，每个权利要求其本身代表单独要求保护的主题。

Claims (21)

1.一种监视条形码读取器中激光二极管输出功率的方法，包括：
当通过所述激光二极管的驱动电流处于所述激光二极管的阈值时，在第一时间段期间对与通过所述激光二极管的所述驱动电流相关的阈值监视电流进行采样；
在第二时间段期间保持所述阈值监视电流；
当通过所述激光二极管的所述驱动电流高于所述激光二极管的所述阈值时，在至少部分所述第二时间段期间生成高于阈值的监视电流；
通过从所述高于阈值的监视电流减去所述阈值监视电流来生成阈值补偿监视电流；以及
至少部分地基于所述阈值补偿监视电流来监视所述条形码读取器中所述激光二极管的输出功率。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
通过电流采样设备来生成监视电流，所述监视电流以预定关系与所述驱动电流直接相关；以及
将第一电流镜设备的输入与所述电流采样设备的输出耦合。
3.根据权利要求2所述的方法，其中：
所述监视电流以预定比例常数与所述驱动电流成比例。
4.根据权利要求2所述的方法，其中：
对阈值监视电流进行采样的步骤包括：当通过所述激光二极管的所述驱动电流处于所述激光二极管的所述阈值时，通过对第一电流镜设备中的存储电容元件上的电压进行采样，来对阈值监视电流进行采样；以及
保持所述阈值监视电流的步骤包括：通过保持所述第一电流镜设备中的所述存储电容元件上的电压，来保持在所述第一电流镜设备的第一输出处生成的所述阈值监视电流。
5.根据权利要求4所述的方法，其中：
生成高于阈值的监视电流的步骤包括：当通过所述激光二极管的所述驱动电流高于所述激光二极管的所述阈值时，在第二电流镜设备的输出处生成高于阈值的监视电流，其中，所述第二电流镜设备具有输入，该输入从所述第一电流镜设备的第二输出接收所述高于阈值的监视电流；以及
生成阈值补偿监视电流的步骤包括：通过从所述第二电流镜设备的所述输出处的所述高于阈值的监视电流减去在所述第一电流镜设备的所述第一输出处生成的所述阈值监视电流，来生成阈值补偿监视电流。
6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
将所述阈值补偿监视电流输出至电流-电压转换器。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，通过具有用于输出所述驱动电流的晶体管的可编程电流源来生成所述驱动电流，并且其中：
所述电流采样设备包括晶体管，所述晶体管具有栅极，所述栅极经受与所述可编程电流源中所述晶体管的所述栅极相同的偏置电压。
8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
利用具有反馈环的可编程电流源来生成通过所述激光二极管的驱动电流，所述反馈环包括用于对从所述激光二极管发射的光进行采样的光电检测器。
9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：
将设置电压与同来自所述光电检测器的光电流成比例的电压进行比较，其中，所述光电检测器对从所述激光二极管发射的光进行采样。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述条形码读取器是激光器扫描条形码读取器。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述条形码读取器是映像式条形码读取器。
12.一种用于监视通过条形码读取器中激光二极管的驱动电流的设备，包括：
电流采样设备，所述电流采样设备在操作中用于对通过所述条形码读取器中所述激光二极管的所述驱动电流进行采样，并且在操作中用于输出监视电流，所述监视电流以预定关系与所述驱动电流直接相关；
第一电流镜设备，所述第一电流镜设备具有用于从所述电流采样设备接收所述监视电流的输入，所述第一电流镜设备具有第一输出，所述第一输出用于输出下述电流：该电流在所述第一电流镜设备处于采样模式时反映所述监视电流并且在所述第一电流镜设备处于保持模式时维持记忆电流，并且所述第一电流镜设备具有第二输出，所述第二输出用于输出反映所述监视电流的电流；以及
第二电流镜设备，所述第二电流镜设备具有用于从所述第一电流镜设备所述第二输出接收所述电流的输入，所述第二电流镜设备具有输出，该输出用于输出反映从所述第一电流镜设备的所述第二输出接收到的所述电流的电流。
13.根据权利要求12所述的设备，其中：
所述监视电流以预定比例常数与所述驱动电流成比例。
14.根据权利要求12所述的设备，其中：
所述第二电流镜设备的所述输出连接至所述第一电流镜设备的所述第一输出。
15.根据权利要求12所述的设备，进一步包括：
电流-电压转换器，所述电流-电压转换器具有连接至所述第一电流镜设备的所述第一输出的输入；以及
其中，所述第二电流镜设备的所述输出连接至所述第一电流镜设备的所述第一输出。
16.根据权利要求12所述的设备，进一步包括：
可编程电流源，所述可编程电流源具有用于生成通过所述激光二极管的驱动电流的反馈环，所述反馈环具有用于对从所述激光二极管发射的光进行采样的光电检测器。
17.根据权利要求16所述的设备，其中：
所述可编程电流源包括：放大器，所述放大器具有用于接收设置电压的第一输入和用于接收与来自所述光电检测器的所述光电流成比例的电压的第二输入，其中，所述光电检测器对从所述激光二极管发射的光进行采样。
18.根据权利要求16所述的设备，所述可编程电流源具有晶体管，所述晶体管用于输出通过所述激光二极管的所述驱动电流，其中：
所述电流采样设备包括晶体管，所述晶体管具有栅极，所述栅极经受与所述可编程电流源中所述晶体管的栅极相同的偏置电压。
19.根据权利要求18所述的设备，其中：
所述电流采样设备中的所述晶体管的所述沟道宽度以预定比例常数与所述可编程电流源中的所述晶体管的所述沟道宽度相关。
20.根据权利要求12所述的设备，其中，所述第一电流镜设备包括：
第一晶体管，所述第一晶体管具有包括作为所述第一电流镜设备所述输入的端子的半导体沟道，并且所述第一晶体管具有连接至其所述半导体沟道所述端子的栅极；
衬垫开关，所述衬垫开关具有外部控制输入；
第二晶体管，所述第二晶体管具有包括作为所述第一电流镜设备所述第一输出的端子的半导体沟道，并且具有通过所述线性开关连接至所述第一晶体管所述栅极的栅极；
第三晶体管，所述第三晶体管具有包括作为所述第一电流镜设备所述第二输出的端子的半导体沟道，并且具有连接至所述第一晶体管所述栅极的栅极；以及
存储电容元件，所述存储电容元件连接至所述第二晶体管的所述栅极。
21.根据权利要求12所述的设备，其中，所述第二电流镜设备包括：
第一晶体管，所述第一晶体管具有包括作为所述第二电流镜设备所述输入的端子的半导体沟道，并且具有连接至其所述半导体沟道所述端子的栅极；以及
第二晶体管，所述第二晶体管具有包括作为所述第二电流镜设备所述输出的端子的半导体沟道，并且具有连接至所述第一晶体管所述栅极的栅极。
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