JP5374653B1 - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学的読み取り装置の使用環境に適した照明装置を提供すること。
【解決手段】所与のサンプリング周波数で識別符号２１００を光学的に読み取る光学的読み取り装置１０００を使用する環境に用いられる照明装置１であって、発光ダイオード素子１０と、フィルター部２０と、を含み、フィルター部２０は、発光ダイオード素子１０が発する光のうち、以下の式の関係を満たす範囲の周波数ｆの光を抑制する。
ｆ≧１／（前記サンプリング周波数で識別符号２１００の最大線幅を読み取るために必要となる時間の２倍の時間）
【選択図】図２

Description

本発明は、照明装置に関する。

ＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子やＥＬ（light-emitting）素子などの発光素子の高出力化、高効率化及び普及化に伴い、光源としてこれらの発光素子を用いた照明装置が開発されている。例えば、特許文献１には、ＬＥＤを点灯するためのＬＥＤ点灯装置が開示されている。

また、バーコードなどの識別符号を光学的に読み取るバーコードリーダーなどの光学的読み取り装置が開発されている。例えば、特許文献２には、バーコードリーダーに用いる信号生成回路が開示されている。

特開２００５−１４２１３７号公報 特開２０１０−１６０５７４号公報

従来の蛍光灯照明装置は、蛍光体を介して発光している。したがって、蛍光管内の放電現象に基づく光学ノイズがそのまま出力光の光学ノイズとなるわけではなく、高周波の光学ノイズはある程度抑制されている。

一方、ＬＥＤ素子などの発光素子を用いた照明装置は、被照明環境との間には照明装置のカバーがある程度で、発光素子が発する光を直接的に利用している。このため、発光素子が発する光の光学的ノイズが蛍光灯よりも大きくなるので、この光学的ノイズが光学的読み取り装置を使用する際の読み取りエラーの一因となっていた。

本発明は、以上のような技術的課題に鑑みてなされたものである。本発明のいくつかの態様によれば、光学的読み取り装置の使用環境に適した照明装置を提供することができる。

［適用例１］
本適用例に係る照明装置は、所与のサンプリング周波数で識別符号を光学的に読み取る光学的読み取り装置を使用する環境に用いられる照明装置であって、発光ダイオード素子と、フィルター部と、を含み、前記フィルター部は、前記発光ダイオード素子が発する光のうち、以下の式の関係を満たす範囲の周波数ｆの光を抑制する、照明装置。
ｆ≧１／（前記サンプリング周波数で前記識別符号の最大線幅を読み取るために必要となる時間の２倍の時間）

本適用例によれば、光学的読み取り装置が識別符号を光学的に読み取る期間中において、最大線幅を読み取る場合においても、照明装置の明るさの変動を抑制できる。したがって、光学的読み取り装置の読み取りエラーを減らせるので、光学的読み取り装置の使用環境に適した照明装置を提供することができる。

［適用例２］
上述の照明装置において、前記フィルター部は、さらに、以下の式の関係を満たす範囲の周波数ｆの光を抑制することが好ましい。
ｆ≧（前記サンプリング周波数）／２

本適用例によれば、光学的読み取り装置が識別符号の全体を光学的に読み取る期間中において、照明装置の明るさの変動を抑制できる。したがって、光学的読み取り装置の読み取りエラーを減らせるので、光学的読み取り装置の使用環境に適した照明装置を提供することができる。

［適用例３］
上述の照明装置において、前記フィルター部は、スイッチング電源回路と、前記スイッチング電源回路の後段に設けられたローパスフィルターと、を含み、前記発光ダイオード素子は、前記スイッチング電源回路の出力電流を、前記ローパスフィルターを介して受け付けることが好ましい。

発光ダイオード素子の明るさは、発光ダイオード素子に供給される電流値が支配的な要因となって決まる。本適用例によれば、スイッチング電源回路の出力電流を、ローパスフィルターを介して発光ダイオード素子が受け付けるので、発光ダイオード素子が受け付ける電流に含まれる高周波のノイズを抑制できる。これによって、照明装置の明るさの変動を抑制できる。したがって、光学的読み取り装置の読み取りエラーを減らせるので、光学的読み取り装置の使用環境に適した照明装置を提供することができる。

本実施形態に係る照明装置１の使用環境の概要を説明するための図である。 本実施形態に係る照明装置１の構成を説明するための回路図である。 本実施形態における光学的読み取り装置１０００の走査範囲及び走査方向、識別符号２１００の最大線幅を説明するための図である。 スイッチング電源回路２１０の後段にローパスフィルター２２０がある場合とない場合における発光ダイオード素子１０に供給される電流の時間変化の測定例を表すグラフである。

以下、本発明の好適な実施例について図面を用いて詳細に説明する。用いる図面は説明の便宜上のものである。なお、以下に説明する実施例は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

図１は、本実施形態に係る照明装置１の使用環境の概要を説明するための図である。

本実施形態に係る照明装置１は、所与のサンプリング周波数で識別符号２１００を光学的に読み取る光学的読み取り装置１０００を使用する環境に用いられる照明装置１である。

図１に示される例では、識別符号２１００は、オブジェクト２０００に付されている。識別符号２１００としては、例えば、バーコード、ＱＲコード（登録商標）などの２次元バーコード、文字列などを採用できる。

図１に示される例では、照明装置１は、天井３０００に取付けられ、識別符号２１００が付されたオブジェクト２０００を使用する環境に光を供給している。なお、照明装置１
は、天井３０００に限らず、壁面、棚、懐中電灯などの携帯型照明器具など、識別符号２１００が付されたオブジェクト２０００を使用する環境に光を供給し得るものに取付けられていてもよい。図１に示される例では、照明装置１は、直管形蛍光灯に外観を合わせた直管形ＬＥＤ照明であるが。照明装置１としてはこれに限らず、例えば、略円環状のＬＥＤシーリングライト、電球型ＬＥＤ照明、ＥＬ素子を用いたＥＬ照明など、種々の構成を採用できる。

光学的読み取り装置１０００は、所与のサンプリング周波数で識別符号２１００を光学的に読み取る。光学的読み取り装置１０００は、例えば、所定の範囲に対してレーザー光を走査すること所与のサンプリング周波数で繰り返して識別符号２１００を光学的に読み取ってもよい。光学的読み取り装置１０００の一例としては、バーコードリーダーが挙げられる。

図２は、本実施形態に係る照明装置１の構成を説明するための回路図である。

本実施形態に係る照明装置１は、発光ダイオード素子１０と、フィルター部２０とを含んで構成されている。

また、照明装置１は、整流回路３０を含んで構成されていてもよい。整流回路３０として、全波整流回路、半波整流回路など、種々の構成を採用できる。本実施形態においては、整流回路３０は全波整流回路である。

本実施形態においては、発光ダイオード素子１０は、ＬＥＤ素子である。発光ダイオード素子１０としてはこれに限らず、例えば、ＥＬ素子を採用できる。本実施形態においては、発光ダイオード素子１０は、複数のＬＥＤ素子が直列に及び／又は並列に接続されて構成されている。

本実施形態においては、フィルター部２０は、スイッチング電源回路２１０と、スイッチング電源回路２１０の後段に設けられたローパスフィルター２２０とを含んで構成されている。また、発光ダイオード素子１０は、スイッチング電源回路２１０の出力電流Ｉｄを、ローパスフィルター２２０を介して受け付けるように構成されている。

スイッチング電源回路２１０としては、昇圧チョッパー回路、降圧チョッパー回路など、種々の構成を採用できる。本実施形態においては、スイッチング電源回路２１０は、昇圧チョッパー回路で構成されている。また、図２に示される例では、スイッチング電源回路２１０は、商用の交流電源４０の交流電流を整流回路３０で整流した後の電流を受け付け、略直流の出力電流Ｉｄを出力するように構成されている。

より具体的には、スイッチング電源回路２１０は、コイル２１１、トランジスター２１２、ダイオード２１３、コンデンサー２１４、抵抗２１５、抵抗２１６、制御回路２１７を含んで構成されている。本実施形態においては、コイル２１１の一端は整流回路３０の正電位側に接続され、他端はダイオード２１３のアノード端子及びトランジスター２１２の一端に接続されている。また、ダイオード２１３のカソード端子にはコンデンサー２１４の一端が接続され、コンデンサー２１４の他端はトランジスター２１２の他端及び整流回路３０の接地電位側に接続されている。トランジスター２１２の制御端子（ゲート端子）には制御回路２１７から制御信号が入力されてトランジスター２１２のＯＮ／ＯＦＦが制御される。制御信号には、例えばＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御信号が用いられてもよい。また、抵抗２１５及び抵抗２１６は、互いに直列に接続され、さらに、コンデンサー２１４と並列に接続されている。制御回路２１７は、抵抗２１５及び抵抗２１６で分圧された電圧を監視しながら、スイッチング電源回路２１０の出力電圧が所望の値に
なるように、トランジスター２１２を制御している。

ローパスフィルター２２０としては、種々の公知の構成を採用できる。本実施形態においては、ローパスフィルター２２０は、コイル２２１及びコンデンサー２２２を含んで構成されている。より具体的には、コイル２２１の一端はダイオード２１３のカソード端子（スイッチング電源回路２１０の出力端子）と接続され、コイル２２１の他端はコンデンサー２２２の一端及び発光ダイオード素子１０のアノード端子と接続されている。コンデンサー２２２の他端は、発光ダイオード素子１０のカソード端子及び整流回路３０の接地電位側に接続されている。コイル２２１のインダクタンス及びコンデンサー２２２のキャパシタンスを適宜設定することによって、ローパスフィルター２２０のカットオフ周波数を設定することができる。

図３は、本実施形態における光学的読み取り装置１０００の走査範囲及び走査方向、識別符号２１００の最大線幅を説明するための図である。図３に示す例では、識別符号２１００はバーコードである。

図３に示される例では、光学的読み取り装置１０００の走査範囲内に識別符号２１００の全体が収まっている。なお、走査範囲の走査方向において識別符号２１００の全体が走査範囲内に収まっていれば、走査方向と直交する方向において識別符号２１００の全体が走査範囲内に収まっていなくても、識別符号２１００の読み取りは可能である。

図３に示される識別符号２１００はバーコードであるので、黒線と白線とで構成されている。図３に示される例では、「最大線幅」と付されている白線の幅が最大線幅になっている。線の幅は、光学的読み取り装置１０００から見ると、おおむね走査方向における長さである。

本実施形態におけるフィルター部２０は、発光ダイオード素子１０が発する光のうち、以下の式（１）の関係を満たす範囲の周波数ｆの光を抑制する。

ｆ≧１／（光学的読み取り装置１０００がサンプリング周波数で識別符号２１００の最大線幅を読み取るために必要となる時間の２倍の時間） …（１）

例えば、光学的読み取り装置１０００が１秒間に１００回走査する（サンプリング周波数が１００Ｈｚである）場合において、光学的読み取り装置１０００の走査範囲の走査方向における長さが２５ｍｍ、識別符号２１００の最大線幅が０．８ｍｍである場合には、ｆ≧１．６ｋＨｚとなる。

式（１）の関係を満たす範囲の周波数ｆの光が識別符号２１００に供給されると、例えば、光の明るさの変動が正弦波である場合には、光学的読み取り装置１０００が識別符号２１００の最大線幅を読み取る時間内において、明るさの平均値に対して明るい期間と暗い期間の両方を含むことになる。光学的読み取り装置１０００が１本の線を読み取る時間内に明るさが大きく変動すると、読み取りエラーが発生する要因となる可能性がある。

本実施形態に係る照明装置１によれば、光学的読み取り装置１０００が識別符号２１００を光学的に読み取る期間中において、最大線幅を読み取る場合においても、照明装置１の明るさの変動を抑制できる。したがって、光学的読み取り装置１０００の読み取りエラーを減らせるので、光学的読み取り装置１０００の使用環境に適した照明装置１を提供することができる。

本実施形態におけるフィルター部２０は、発光ダイオード素子１０が発する光のうち、
以下の式（２）の関係を満たす範囲の周波数ｆの光を抑制することがさらに好ましい。

ｆ≧（光学的読み取り装置１０００のサンプリング周波数）／２ …（２）

例えば、光学的読み取り装置１０００が１秒間に１００回走査する（サンプリング周波数が１００Ｈｚである）場合には、ｆ≧５０Ｈｚとなる。

式（２）の関係を満たす範囲の周波数ｆの光が識別符号２１００に供給されると、例えば、光の明るさの変動が正弦波である場合には、光学的読み取り装置１０００が識別符号２１００の全体を読み取る時間内において、明るさの平均値に対して明るい期間と暗い期間の両方を含むことになる。光学的読み取り装置１０００が識別符号２１００の全体を読み取る時間内に明るさが大きく変動すると、読み取りエラーが発生する要因となる可能性がある。

本実施形態に係る照明装置１によれば、光学的読み取り装置１０００が識別符号２１００の全体を光学的に読み取る期間中において、照明装置１の明るさの変動を抑制できる。したがって、光学的読み取り装置１０００の読み取りエラーを減らせるので、光学的読み取り装置１０００の使用環境に適した照明装置１を提供することができる。

図２に示されるように、フィルター部２０がスイッチング電源回路２１０とローパスフィルター２２０で構成されている場合には、ローパスフィルター２２０のカットオフ周波数ｆｃが以下の式（３）の関係を満たす範囲に設定されてもよい。

ｆｃ＜１／（光学的読み取り装置１０００がサンプリング周波数で識別符号２１００の最大線幅を読み取るために必要となる時間の２倍の時間） …（３）

ローパスフィルター２２０のカットオフ周波数ｆｃが式（３）の関係を満たすことによって、上述の式（１）を満たすフィルター部２０を構成することができる。

また、図２に示されるように、フィルター部２０がスイッチング電源回路２１０とローパスフィルター２２０で構成されている場合には、ローパスフィルター２２０のカットオフ周波数ｆｃが以下の式（４）の関係を満たす範囲に設定されてもよい。

ｆｃ＜（光学的読み取り装置１０００のサンプリング周波数）／２ …（４）

ローパスフィルター２２０のカットオフ周波数ｆｃが式（４）の関係を満たすことによって、上述の式（２）を満たすフィルター部２０を構成することができる。

図４は、スイッチング電源回路２１０の後段にローパスフィルター２２０がある場合とない場合における発光ダイオード素子１０に供給される電流の時間変化の測定例を表すグラフである。図４の横軸は時間[μｓｅｃ]、縦軸は発光ダイオード素子１０に供給される電流［ｍＡ］を表す。

スイッチング電源回路２１０は、一般的に、出力電流Ｉｄとして完全な直流電流を出力することはできないので、出力電流Ｉｄは周波数成分を含み、時間的に値が変動する電流となる。発光ダイオード素子１０の明るさは、発光ダイオード素子１０に供給される電流値が支配的な要因となって決まる。図４に示されるように、発光ダイオード素子１０がローパスフィルター２２０を介さずにスイッチング電源回路２１０の出力電流Ｉｄを受け付けると、電流値に応じて明るさが変動してしまう。一方、発光ダイオード素子１０がローパスフィルター２２０を介してスイッチング電源回路２１０の出力電流Ｉｄを受け付ける
と、ローパスフィルター２２０によって電流値の変動が抑制されているので、明るさの変動が抑制される。

このように、本実施形態に係る照明装置１によれば、スイッチング電源回路２１０の出力電流Ｉｄを、ローパスフィルター２２０を介して発光ダイオード素子１０が受け付けるので、発光ダイオード素子１０が受け付ける電流に含まれる高周波のノイズを抑制できる。これによって、照明装置１の明るさの変動を抑制できる。したがって、光学的読み取り装置１０００の読み取りエラーを減らせるので、光学的読み取り装置１０００の使用環境に適した照明装置１を提供することができる。

本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

１…照明装置、１０…発光ダイオード素子、２０…フィルター部、３０…整流回路、４０…交流電源、２１０…スイッチング電源回路、２１１…コイル、２１２…トランジスター、２１３…ダイオード、２１４…コンデンサー、２１５…抵抗、２１６…抵抗、２１７…制御回路、２２０…ローパスフィルター、２２１…コイル、２２２…コンデンサー、１０００…光学的読み取り装置、２０００…オブジェクト、２１００…識別符号、３０００…天井

Claims (3)

1. 所与のサンプリング周波数で識別符号を光学的に読み取る光学的読み取り装置を使用する環境に用いられる照明装置であって、
   発光ダイオード素子と、
   フィルター部と、
   を含み、
   前記フィルター部は、
   前記発光ダイオード素子が発する光のうち、以下の式の関係を満たす範囲の周波数ｆの光を抑制する、照明装置。
   ｆ≧１／（前記サンプリング周波数で前記識別符号の最大線幅を読み取るために必要となる時間の２倍の時間）
2. 請求項１に記載の照明装置において、
   前記フィルター部は、さらに、以下の式の関係を満たす範囲の周波数ｆの光を抑制する、照明装置。
   ｆ≧（前記サンプリング周波数）／２
3. 請求項１又は２に記載の照明装置において、
   前記フィルター部は、
   スイッチング電源回路と、
   前記スイッチング電源回路の後段に設けられたローパスフィルターと、
   を含み、
   前記発光ダイオード素子は、前記スイッチング電源回路の出力電流を、前記ローパスフィルターを介して受け付ける、照明装置。