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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Halbleiterlasersteuerkreis
und einen photoelektrischen Sensor, der mit dem Schaltkreis versehen
ist.
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Photoelektrische
Sensoren vom Lichttransmissionstyp umfassen im Allgemeinen ein Licht
emittierendes Bauteil und ein Licht aufnehmendes oder nachweisendes
Bauteil, die beide gegenüber
stehen. Durch das Licht emittierende Bauteil emittierte Laserstrahlen
werden durch einen Gegenstand blockiert, wenn der Gegenstand in
die Mitte eines Lichtweges von dem Licht emittierenden Bauteil zu
dem Licht aufnehmenden Bauteil angeordnet ist. Eine durch das Licht
aufnehmende Bauteil aufgenommene Lichtmenge variiert in Abhängigkeit
von der Gegenwart oder Abwesenheit eines Gegenstands in der Mitte
des Lichtweges. Somit wird das Vorliegen oder die Abwesenheit des
Gegenstands nachgewiesen oder die Position oder Abmessungen des
Gegenstands werden auf der Grundlage von Variationen in der durch
das Licht aufnehmende Bauteil von dem photoelektrischen Sensor aufgenommenen
Lichtmenge gemessen. Damit der photoelektrische Sensor einen stabilen
Nachweis oder Messung ausführen
kann, wird von der Ausgabe des Licht emittierenden Bauteils gefordert,
dass sie konstant ist.
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Für den Zweck
des Gewinnens eines konstanten Ausgangssignals wurde in herkömmlicher Weise
ein Halbleiterlasersteuerkreis in dem photoelektrischen Sensor bereitgestellt.
Der Halbleiterlasersteuerkreis führt
eine automatische Stromregelung (APC) durch, um das Licht emittierende
Bauteil zu steuern, sodass das Ausgangssignal des Bauteils konstant
gehalten wird. Der Halbleiterlasersteuerkreis schließt eine
Laserdiode ein, die als das vorangehende Licht emittierende Bauteil
dient, und eine Monitorphotodiode, die in dem gleichen Chip zusammen
mit der befestigten Laserdiode befestigt ist. Eine Menge an elektrischem
Strom, die in die Monitorphotodiode fließt, ändert sich in Reaktion auf
eine durch die Laserdiode emittierte Lichtmenge. Eine Rückkopplungssteuer-
bzw. -regelschleife wird auf der Grundlage einer Strommenge, die
in die Monitorphotodiode fließt,
ausgeführt,
sodass der Wert des Ausgangssignals von der Laserdiode eine vorbestimmte Intensität beibehält.
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Bei
einem Typ von der Laserdiode mit einer eingebauten Monitorphotodiode
werden eine Kathode von der Laserdiode und eine Anode von der Monitorphotodiode
gemeinsam verbunden. Vor kurzem ist jedoch ein weiterer Typ von
Laserdiode aufgekommen, worin hauptsächlich Kathoden von beiden
Dioden gemeinsam verbunden verwendet werden. Dieser Typ wird häufig als
ein "Typ mit gemeinsam
verbundenen Kathoden" bezeichnet.
Die Laserdiode von dem Typ mit gemeinsam verbundenen Kathoden ist
aufgrund der Vorteile der Massenproduktion im Allgemeinen bei niedrigen
Kosten erhältlich.
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4A und
4B erläutern Anordnungen
von herkömmlichen
Halbleiterlasersteuerkreisen unter Anwenden von Laserdioden des
entsprechenden Typs mit gemeinsam verbundenen Kathoden.
JP A-61-202345 und
japanisches Patent Nr. 2540850 offenbaren
Halbleiterlasersteuerkreise von dem Typ mit gemeinsam verbundenen
Kathoden.
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In
der Laserdiode von dem Typ mit gemeinsam verbundenen Kathoden sind
die Kathoden von der Laserdiode 1 und der Monitorphotodiode 2 wie vorstehend
beschrieben gemeinsam verbunden. Folglich sind die Kathoden gemeinsam
mit einer Erdungsleitung 3 in dem Schaltkreis wie in 4A gezeigt verbunden. Weiterhin ist die
Laserdiode 1 zwischen der Erdungsleitung 3 und
einer positiven Stromzuführung 4 verbunden,
während
die Monitorphotodiode 2 zwischen der Erdungsleitung 3 und
einer negativen Stromzuführung 5 verbunden
ist. Somit erfordert der in 4A gezeigte
Schaltkreis zwei Stromzuführungen 4 und 5,
was den Stromschaltkreis verkompliziert und eine Beobachtungs- und Verpackungsfläche erhöht. Das
Erfordernis der zwei Stromzuführungen
begrenzt die potenzielle Verminderung in der Größe der Gesamtvorrichtung und
ergibt einen Kostenanstieg.
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Andererseits
wird in dem in 4B gezeigten Schaltkreis
nur die positive Stromzuführung 4 ohne
die Negativstromzuführung
verwendet. Jedoch, keine umgekehrte Spannung wird an die Monitorphotodiode 2 angelegt
und folglich ist die Photodiode nicht vorgespannt. In der Konsequenz,
auch wenn die Monitorphotodiode 2 Licht empfängt oder
nachweist, reagiert ein linearer Stromfluss nicht entsprechend schnell
auf den Nachweis. Dies ergibt eine Verzögerung im Aufbau der Lastspannung
von einem Widerstand 6, der parallel mit der Monitorphotodiode 2 verbunden
ist. Folglich kann ein Hochgeschwindigkeits-APC in dem in 4B gezeigten Schaltkreis nicht realisiert
werden.
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Patent
Abstracts of Japan, Band 0134, Nr. 59, E-832 (
JP 01179382-A ) offenbart
ein System zum Steuern der durch eine Laserdiode ausgestoßenen Lichtmenge.
Die Laserdiode wird durch einen Strom betrieben, der durch einen
Stromsteuerungstransistor gesteuert wird. Die Anode von einer Vorspannungsdiode
wird an einen gemeinsamen Anschluss von Kathoden der Laserdiode
sowie einer Photodiode verbunden. Die Kathode von der Vorspannungsdiode
wird zu einer Erdung verbunden. Ein Lastwiderstand verbindet die
Anode der Photodiode ebenso zu der Erdung. Somit wird ein Monitorstrom,
der durch die Photodiode fließt,
als ein Spannungsabfall über dem
Lastwiderstand durch einen Differenzverstärker nachgewiesen. In einer
Rückkopplungsweise
steuert der Differenzverstärker
den Stromsteuerungstransistor in Abhängigkeit von dem nachgewiesenen
Spannungs-abfall, der ein Maß von
dem ausgestoßenen Laserlicht,
das durch die Photodiode nachgewiesen wird, darstellt.
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Deshalb
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Halbleiterlasersteuerkreis
bereitzustellen, der ein Steuerkreis für ein Halbleiterlaserbauteil
ist. Komponenten von dem Halbleiterlaserbauteil könnten eine
Halbleiterlasersteuerdiode und eine Monitorphotodiode einschließen, wobei
beide deren entsprechende Kathoden gemeinsam verbunden haben. Zusätzlich ist
es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Halbleiterlasersteuerkreis bereitzustellen,
der eine Hochgeschwindigkeitssteuerung mit Anwendung einer einzelnen
Stromzuführung
realisieren kann. Eine weitere Aufgabe schließt ein, ist jedoch nicht darauf
begrenzt, einen photoelektrischen Sensor, der zusammen mit dem Halbleiterlasersteuerkreis
bereitgestellt wird.
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Um
die verschiedenen Aufgaben, die ausgewiesen sind, und andere, die
nicht ausgewiesen sind, zu lösen,
stellt die vorliegende Erfindung einen Halbleiterlaser steuerkreis
für ein
Halbleiterlaserbauteil bereit einschließlich einer Halbleiterlasersteuerdiode und
einer Monitorphotodiode bzw. Kontrollphotodiode, beide mit jeweiligen
Kathoden gemeinsam verbunden, wobei die Halbleiterlaserdiode eine
Anode aufweist, angeschlossen an eine Leistungsversorgungsleitungsseite,
und die Monitorphotodiode eine Anode aufweist, angeschlossen an
die Erdleitungsseite über
eine Spannung erzeugende Einheit, die Spannung gemäß einer
Menge an Stromfluss, der zu der Monitorphotodiode fließt, erzeugt.
Der Halbleiterlasersteuerkreis umfasst ein Stromsteuerbauteil bzw. Stromregelungsbauteil
zum Einstellen einer Strommenge, zugeführt zu der Halbleiterlaserdiode;
eine Rückkopplungssteuereinheit
bzw. Rückkopplungsregeleinheit,
die eine Spannung, erzeugt durch das Spannung erzeugende Bauteil,
erhält,
zur Zufuhr eines Steuersignals bzw. Regelsignals zu einem Steueranschluss
bzw. Regelanschluss des Stromsteuerbauteils, basierend auf dem Verhältnis eines
Referenzspannungswerts zu der erzeugten Spannung, wodurch in Rückkopplungsweise
der Ausgangslaserstrahl der Halbleiterlaserdiode so gesteuert bzw.
geregelt wird, dass der Ausgangslaserstrahl bei einem vorbestimmten
Wert beibehalten wird; und ein Vorspannungsbauteil, bereitgestellt
zwischen den gemeinsamen Kathodenanschlüssen von der Halbleiterlaserdiode
und der Monitorphotodiode, und der Erdleitung, wobei das Vorspannungsbauteil
eine umgekehrte Vorspannung an die Monitorphotodiode anlegt.
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Wenn
die Licht aufnehmende Einheit durch die Licht emittierende Einheit
emittiertes Licht aufnimmt, fließt ein Strom bezüglich der
Menge des aufgenommenen Lichtes in die Monitorphotodiode. Das Spannung
erzeugende Bauteil kann dann eine Spannung mit einem Wert entsprechend
der Strommenge erzeugen. Die Rückkopplungssteuereinheit
bzw. Rückkopplungsregeleinheit
gibt ein Kontrollsignal zu dem Stromkontrollbauteil ab, das für den erzeugten Spannungwert
geeignet ist. Das abgegebene Kontrollsignal kann zum Beispiel das
durch einen Unterschied zwischen dem Wert der durch das Spannung erzeugende
Bauteil erzeugten Spannung und einem Bezugspannungswert entsprechend
einem bekannten Laserausgabewert von der Halbleiterlaserdiode sein.
Folglich kann der Laserlichtausstoß von der Halbleiterlaserdiode
zu einem vorbestimmten Wert gesteuert werden (der vorstehend angeführte bekannte
Laserausstoßwert).
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In
dem vorstehend beschriebenen Halbleiterlasersteuerkreis kann der
Laserlichtausstoß von der
Halbleiterlaserdiode in der Rückkopplungsweise mit
der Verwendung einer einzelnen Stromzuführung gesteuert werden. Da
weiterhin das Vorspannungsbauteil die umgekehrte Vorspannung (Umkehrspannung)
zu der Monitorphotodiode anwendet, kann der in die Monitorphotodiode
fließende
Strom linear bezüglich
Variationen in einer Lichtmenge des durch das Monitorlicht aufnehmenden
Bauteils aufgenommen werden. Folglich kann eine Hochgeschwindigkeitsrückkopplungssteuerschleife
realisiert werden.
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In
einer bevorzugten Form wird das Stromsteuer- bzw. Stromregelbauteil
in Reihe zwischen der Kathodenverbindung der Halbleiterlaserdiode
und der Monitorphotodiode und dem Vorspannungsbauteil verbunden.
In dieser Anordnung kann nur das Stromsteuerbauteil und Halbleiterlaserdiode
zwischen dem Vorspannungsbauteil (Beispiele schließen einen
Widerstand oder eine Zener-Diode ein, sind jedoch nicht darauf begrenzt)
und der Stromzuführungsleitung
verbunden werden. Da folglich eine hohe Spannung einer Lastspannung
von dem vorstehend erwähnten
Widerstand entspricht, als die Umkehrvorspannung an die Monitorphotodiode
angelegt wird, können
Stromwerte, die in die Monitorphotodiode fließen, schnell auf Variationen
in dem durch die Photodiode nachgewiesenen oder aufgenommenen Licht
reagieren.
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Die
vorliegende Erfindung stellt auch einen photoelektrischen Sensor
bereit, umfassend eine Licht emittierende Einheit, die Licht direkt
zu einem vorbestimmten Detektionsbereich emittiert, und eine Lichtempfangseinheit,
die Licht aus dem Detektionsbereich empfängt, wodurch ein Detektionsvorgang gemäß einem
Wert des Lichtes, empfangen durch die Lichtempfangseinheit, erfolgt,
wobei die Licht emittierende Einheit einen Halbleiterlasersteuerkreis für ein Halbleiterlaserbauteil,
einschließlich
einer Halbleiterlasersteuerdiode und einer Monitorphotodiode, beide
mit jeweiligen Kathoden gemeinsam verbunden, einschließt, wobei
die Halbleiterlaserdiode eine Anode aufweist, die an eine Stromversorgungsleitungsseite
angeschlossen ist, und die Monitorphotodiode eine Anode aufweist,
die an die Erdungsseite über
einen Widerstand angeschlossen ist, der Spannung gemäß einer
Menge an Stromfluss zu der Monitorphotodiode erzeugt. Der Halbleiterlasersteuerkreis
umfasst ein Stromsteuerbauteil zum Einstellen einer Strommenge,
zugeführt zu
der Halbleiterlaserdiode, eine Rückkopplungssteuereinheit
zum Empfang einer Spannung, erzeugt durch ein Bauteil, das eine
Spannung erzeugt, zur Zuführung
eines Steuersignals zu einem Steueranschluss des Stromkontrollteils,
basierend auf dem Verhältnis
eines Referenzspannungswerts zu der erzeugten Spannung, wodurch
in Rückkopplungsweise
der Ausgangslaserstrahl der Halbleiterlaserdiode so gesteuert wird, dass
der Ausgangslaserstrahl bei einem vorbestimmten Wert gesteuert wird,
und ein Vorspannungsbauteil, bereitgestellt zwischen dem gemeinsamen
Kathodenanschluss von der Halbleiterlaserdiode und der Monitorphotodiode,
und der Erdungsleitung, wobei das Vorspannungsbauteil eine umgekehrte
Vorspannung an die Monitorphotodiode anlegt.
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Der
vorangehende Halbleiterlasersteuerkreis kann in dem photoelektrischen
Sensor angewendet werden. Folglich kann die Halbleiterlaserdiode
bei einer höheren
Geschwindigkeit und mit einer niedrigeren Reaktionszeit bei der
Detektion oder der Messung des einen Gegenstands gesteuert werden. Weiterhin
kann die Größe des photoelektrischen Sensors
oberhalb jenes eines photoelektrischen Sensors, worin zwei Stromzuführungen
verwendet wurden, vermindert werden.
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Andere
Aufgaben, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden
nach Kenntnisnahme der nachstehenden Beschreibung einer Ausführungsform
deutlicher, die mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erfolgt, worin:
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1 einen
Gesamtaufbau eines photoelektrischen Sensors gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
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2 ein
schematisches Schaltkreisdiagramm des Halbleiterlasersteuerkreises
gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt;
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3 ein
Kreislaufdiagramm von dem Halbleiterlasersteuerkreis, der den technischen
Hintergrund wiedergibt, darstellt und
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4A und 4B Schaltkreisdiagramme
von einer herkömmlichen
Doppelstromquelle bzw. einer Einfachstromquelle vom Typ mit gemeinsam
verbundenen Kathoden, Halbleiterlaser-betriebenen Schaltkreisen
darstellen.
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 1 und 2 beschrieben.
Ein transmissionsphotoelektrischer Sensor 10 der Ausführungsform
schließt
einen Licht emittierenden Abschnitt 11 mit einem rechtwinkligen schlitzartigen
Licht emittierenden Fenster 12, von dem parallele Lichtstrahlen
emittiert werden, und einen Licht empfangenden Abschnitt 21,
auch mit einem rechtwinkligen schlitzartigen Licht aufnehmenden
Fenster 22, ein. Der Licht emittierende Abschnitt 11 und
der Licht aufnehmende Abschnitt 21 sind einander gegenüber angeordnet.
Das von dem Licht emittierenden Fenster 12 von dem Licht
emittierenden Abschnitt 11 emittierte Licht fällt in das
Licht empfangende Fenster 22 von dem Licht empfangenden
Abschnitt 21. Ein Lichtweg zwischen den Fenstern 12 und 22 wird
als ein Detektionsbereich R1 für den
photoelektrischen Sensor 10 eingestellt. Der Bereich R1
wird durch gestrichelte Linien in 1 definiert.
Wenn ein Gegenstand in dem Bereich R1 vorliegt, wird das aus dem
Licht emittierenden Fenster 12 emittierte Licht durch den
Gegenstand blockiert. Eine durch den Licht aufnehmenden Abschnitt 21 aufgenommene
Lichtmenge variiert in Abhängigkeit von
einem Blockierungsgrad. Zum Beispiel werden Abmessungen des Gegenstands
auf der Grundlage der durch den Licht aufnehmenden Abschnitt 21 aufgenommenen
Lichtmenge gemessen.
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Der
Licht emittierende Abschnitt 11 umfasst ein Licht emittierendes
Gehäuse 13,
einen Halbleiterchip 14, der als ein Halbleiterlaserbauteil
in der Erfindung dient, und eine Licht emittierende Linse 15,
die vor dem Halbleitertyp angeordnet ist. Der Halbleiterchip 14 schließt eine
Laserdiode 30 und eine Monitorphotodiode 31, beide
in der gleichen Verpackung umhüllt,
ein. Die Laserdiode 30 und die Monitorphotodiode 31 haben
entsprechend gemeinsam verbundene Kathoden. Die Linse 15 ist
zum Beispiel eine dicke halbkreis- und plattenförmige konkav-konve-xe Linse.
Die Linse 15 ist derart angeordnet, dass ein konvexer Teil
davon an der Licht emittierenden Fensterseite 12 angeordnet
ist. Die Linse 15 wandelt sich radial ausbreitendes Licht,
das durch die Laserdiode 30 emittiert wurde, zu parallelen
Strahlen, welche zu der gegenüber
liegenden Licht empfangenden Abschnittsseite 21 verlaufen,
um. Das Licht emittierende Gehäuse 13 schließt eine
Wand, die vor der Linse 15 angeordnet ist und gebildet
mit einer schlitzartigen Öffnung,
die durch ein Licht durchlassendes Bauteil 12a, wie Glas,
verschlossen wird, wodurch das Licht emittierende Fenster 12 gebildet
wird, ein.
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Der
Licht empfangende Abschnitt 21 umfasst ein Licht empfangendes
Gehäuse 23,
ein Licht empfangendes oder Detektionsbauteil 24 und eine
Licht empfangende Linse 25, die die parallelen Strahlen von
dem Licht emittierenden Abschnitt 11 zusammenführt. Das
Licht empfangende Gehäuse 23 schließt auch
eine Wand ein, die vor der Linse 25 angeordnet ist und
gebildet mit einer schlitzartigen Öffnung, die durch ein Licht
durchlassendes Bauteil 22a, wie Glas, geschlossen wird,
wodurch das Licht emittierende Fenster 22 gebildet wird.
Die Licht emittierenden und empfangenden Abschnitte 11 und 21 werden
einander gegenüber
liegend angeordnet, während
die Längsachsen
einander entsprechen.
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Der
Halbleiterlasersteuerkreis wird nun beschrieben. Der Laserlichtausstoß von der
Laserdiode 30 muss bei einem konstanten Wert gehalten werden,
damit der transmissionsphotoelektrische Sensor eine stabile Detektion
oder Messung ausführen
kann. Für
diesen Zweck wird der Halbleiterlasersteuerkreis 26 bereitgestellt.
Bezug nehmend auf 2 bedeutet Bezugsziffer 14 den
vorstehend erwähnten
Halbleiterchip. Die Laserdiode 30 hat eine Anode, die mit
einer Stromzuführungsleitung
L1 verbunden ist, und eine Kathode, an die ein Kollektor von einem NPN-Transistor 32 verbunden
ist. Die Kathoden von der Monitorphotodiode 31 und der
Laserdiode 30 sind an einem gemeinsamen Verbindungspunkt
verbunden. Der NPN-Transistor 32 dient in der Erfindung
als ein Stromsteuerungsbauteil. Der NPN-Transistor 32 hat
einen Emitter, der über
einen Emitterwiderstand 33 an eine Erdungsleitung G verbunden
ist. Der Emitterwiderstand 33 ist ein veränderbarer
Widerstand, sodass die Geschwindigkeit von dem APC eingestellt und/oder
optimiert werden kann. Der Emitterwiderstand 33 dient als
ein Vorspannungsbauteil in der Erfindung. Der NPN-Transistor 32 hat
weiterhin eine Basis, die mit einem Ausgangsanschluss von einem
Differenzverstärker 34 verbunden
ist. Der NPN-Transistor 32 steuert eine Strommenge, die
in die Laserdiode 30 fließt gemäß einem Wert von einem Steuerungssignal,
der von dem Differenzverstärker 34 abgegeben
wird.
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Die
Monitorphotodiode 31 hat eine Anode, die über einen
Widerstand 35 an die Erdungsleitung G verbunden ist. Lastspannung
von dem Widerstand 35 nimmt einen Wert gemäß einer
Strommenge an, die in die Monitorphotodiode 31 fließt. Folglich
dient der Widerstand 35 als eine spannungserzeugende Einheit
in der Erfindung. Der Widerstand 35 wird hierin nachstehend
als "Stromdetektionswider-stand" bezeichnet. Ein
Spannungswert Vr bei einem Verbindungspunkt
des Widerstands 35 und der Monitorphotodiode 31 wird
zu einer Eingabe des Differenzverstärkers 34 gespeist.
Die andere Eingabe des Differenzverstärkers 34 ist über einen
Widerstand 36 an die Stromzuführungsleitung L1 verbunden,
wodurch ein vorbestimmter Bezugsspannungswert Vref zu
dem anderen Eingang des Differenzverstärkers gespeist wird. Somit
speist der Differenzverstärker 34 zu
der Basis von NPN-Transistor 32 ein Kontrollsignal mit einem
Wert gemäß dem Unterschied
zwischen dem vorstehend erwähnten
Bezugsspannungswert Vref und dem Spannungswert
Vr, der gemäß dem Strom, der in die Monitorphotodiode 31 fließt, variiert.
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Der
vorstehend beschriebene Halbleiterlasersteuerkreis 26 arbeitet
wie nachstehend. Wenn ein positiver Stromzuführungsspannungswert Vcc an die Stromzuführungsleitung L1 angelegt wird,
ist der Spannungswert Vr, der an den Eingang
des Differenzverstärkers 34 angelegt
ist, niedriger als der Bezugswert bzw. Referenzwert Vref,
da die Monitorphotodiode 31 kein Licht von der Laserdiode 30 bei
einer Anfangsstufe empfängt.
Folglich ist der Spannungswert an der Basis von dem NPN-Transistor 32 (hierin nachstehend "Basisspannungswert
Vb")
so hoch, dass der NPN-Transistor eingeschaltet wird. Eine entsprechende
Menge Strom fließt
in die Laserdiode 30, sodass die Laserdiode Licht emittiert.
Da in diesem Fall ebenfalls Strom in den Emitterwiderstand 33 fließt, wird
der Emitterspannungswert Ve von dem NPN-Transistor 32 im
Wesentlichen gleich zu dem Spannungswert, der durch Subtrahieren
eines Spannungsabfalls Vd über der
Laserdiode 30 von dem Stromzuführungsspannungswert (Vcc – Vd) erhalten wird. Der Emitterspannungswert
Ve wird von der Monitorphotodiode 31 und
Stromdetektionswiderstand 35 gespeist. In anderen Worten,
eine umgekehrte Vorspannung (Umkehrspannung) wird an die Monitorphotodiode 31 angelegt.
Der Wert von dieser Umkehrvorspannung variiert während des APC. Jedoch ist eine
Strommenge, die aus der Diode 30 zu der Photodiode 31 fließt, kleiner
als eine Strommenge, die zu dem NPN-Transistor 32 fließt. Folglich
kann eine Strommenge gemäß einer
durch die Photodiode 31 empfangenen Lichtmenge dem Stromdetektionswiderstand 35,
der als das spannungserzeugende Bauteil ohne nachteilige Wirkung
von Variationen der vorstehend erwähnten Umkehrvorspannung dient, zugeführt werden.
Kurz gesagt, wird der Spannungswert Vr durch
die Variationen des Umkehrvorspannungswerts kaum negativ beeinflusst.
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Andererseits
empfängt
die Monitorphotodiode 31 Licht, das durch die Laserdiode 30 emittiert wurde.
Die Strommenge gemäß der Menge
des empfangenen Lichts fließt
in die Photodiode 31. Da die Umkehrvorspannung an die Photodiode 31 angelegt ist,
erhöht
sich schnell der Wert der Strommenge, der in die Photodiode 31 fließt, nach
der Aufnahme von Licht. Der Wert der Strommenge variiert anschließend in
einem linearen Modus bezüglich
der Variationen in der Menge des empfangenen Lichts. Dieser Spannungswert
Vr, der in dem linearen Modus bezüglich der
Variationen in der Menge des empfangenen Lichts variiert, wird zum
Eingang des Differenzverstärkers 34 gespeist.
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Die
Menge an durch die Photodiode 31 empfangenem Licht wird
bei dem Laserlichtausgang von der Laserdiode 30 erhöht, welche
höher wird.
Wenn der Unterschied zwischen dem Spannungswert Vr und
dem Bezugsspannungswert Vref kleiner wird,
fällt der
Wert von dem Steuerungssignal, das von dem Differenzverstärker 34 abgegeben
wird, und folglich fällt
der Basisspannungswert Vb von dem NPN-Transistor 32.
Im Ergebnis wird eine Strommenge, die in die Laserdiode 30 fließt, erhöht. Wenn
folglich eine Lichtmenge, die durch die Laserdiode 30 emittiert wird,
vermindert ist, wird der Unterschied zwischen dem Spannungswert
Vr und dem Bezugsspannungswert Vref größer, sodass
der Basisspannungswert Vb von dem NPN-Transistor 32 erhöht ist.
Im Ergebnis ist eine Strommenge, die in die Laserdiode 30 fließt, auch
erhöht.
Folglich kann die Ausgabe der Laserdiode 30 bei dem Einstellungswert,
der Vref entspricht, gehalten werden.
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In
der vorstehend beschriebenen Ausführungsform kann das APC mit
Anwendung einer einzelnen Stromzuführung ausgeführt werden,
wenn der Halbleiterchip 14 vom Typ mit gemeinsam verbundenen
Kathoden, die Laserdiode 30 und die Monitorphotodiode 31 mit
deren entsprechenden Kathoden, die gemeinsam verbunden sind, einschließt. Da darüber hinaus
die Umkehrvorspannung auf die Monitorpho todiode 31 angelegt
wird, kann linearer Strom schnell zu der Photodiode 31 gespeist
werden, entsprechend den Variationen in der Menge an durch die Laserdiode 30 emittierten
Lichts und den Variationen in der Menge an durch die Monitorphotodiode 31 aufgenommenen
Lichts mit einer Schaltkreisanordnung in dem vorstehend erwähnten Nichtvorspannungszustand.
Folglich kann eine höhere
Geschwindigkeit zur Rückkopplungssteuerung
mit dem Vorspannungsbauteil realisiert werden.
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In
der vorstehend beschriebenen Ausführungsform sind nur der NPN-Transistor 32 und
die Laserdiode 30 zwischen dem Emitterwiderstand 33 (als
dem Vorspannungsbauteil) und der Stromzuführungsleitung L1 verbunden.
Folglich wird ein hoher Spannungswert entsprechend der Lastspannung
von dem Emitterwiderstand 33 auf die Umkehrvorspannung
zu der Monitorphotodiode 31 angelegt. Folglich erlaubt
es der Stromfluss in der Photodiode 31, schneller zu reagieren
als ohne die Umkehrvorspannung.
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Wenn
weiterhin der vorstehend beschriebene Halbleiterlasersteuerkreis
in dem transmissionsphotoelektrischen Sensor 10 angewendet
wird, kann eine Hochgeschwindigkeitssteuerung der Laserdiode 30 realisiert
werden und folglich kann eine Reaktionszeit in der Detektion oder
Messung von dem Gegenstand vermindert werden. Weiterhin kann die
Größe des Lichts
emittierenden Abschnitts 11 und die Größe des gesamten photoelektrischen
Sensors 10 kleiner sein als im Vergleich mit einer Anordnung,
in der zwei Stromzuführungen
verwendet wurden.
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3 erläutert eine
weitere Ausführungsform
die den technischen Hintergrund repräsentiert. Ein Unterschied zwischen
der zweiten Ausführungsform
und der vorangegangenen besteht darin, dass PNP-Transistor 40 als
ein Stromsteuerungsbauteil anstelle des NPN-Transistors 32 angewendet
wird. Weiterhin ist die Konfiguration des Vorspannungsbauteils verschieden
von der Konfiguration des Vorspannungsbauteils, das in der ersten
Ausführungsform
wiedergegeben wird.
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Bezug
nehmend auf 3 wird der PNP-Transistor 40 (der
als ein Stromsteuerungsbauteil dient) zwischen der Stromzuführungsleitung
L1 und der Anode von der Laserdiode 30 verbunden. Ein Widerstand 41 wird
in Reihe mit einer Zener-Diode 42 zwischen der Stromzuführungsleitung
L1 und der Erdungsleitung G verbunden. Die Kathoden der Laserdiode 30 und
der Monitorphotodiode 31 werden mit dem Knoten zwischen
dem Widerstand 41 und der Zener-Diode 42 verbunden.
Im Ergebnis von dieser Anordnung wird die an die Zener-Diode 42 angelegte
Spannung als die Umkehrvorspannung zu der Monitorphotodiode 31 angelegt,
an die die Zener-Diode parallel angeschlossen ist.
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In
der zweiten Ausführungsform
kann die APC-Steuerung auch mit der Anwendung einer einzelnen Stromzuführung ausgeführt werden,
wenn der Halbleiterchip 14 von dem gemeinsamen Kathodentyp
angewendet wird. Da darüber
hinaus die Umkehrvorspannung an die Monitorphotodiode 31 angelegt wird,
kann eine Hoch-geschwindigkeitsrückkopplungskontrolle,
verglichen mit Nichtumkehrvorspannungskonfigurationen, realisiert
werden.
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Wenn
weiterhin der vorstehend beschriebene Halbleiterlasersteuerkreis 26 in
dem photoelektrischen Sensor 10 vom Transmissionstyp bereitgestellt
wird, kann eine Hochgeschwindigkeitskontrolle der Laserdiode 30 realisiert
werden und folglich kann eine Reaktionszeit in der Detektion oder
Messung von dem Gegenstand vermindert werden. Weiterhin kann die
Größe des Licht
emittierenden Abschnitts 11 und die Größe des gesamten photoelektrischen
Sensors 10 kleiner gemacht werden als in einer Anordnung,
worin zwei Stromzuführungen
verwendet wurden.
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Verschiedene
modifizierte Formen werden beschrieben, sind jedoch nicht auf die
Nachstehenden begrenzt. Der Halbleiterlasersteuerkreis 26 wird in
dem photoelektrischen Sensor 10 vom Transmissionstyp, wie
in den vorangehenden Ausführungsformen
beschrieben, angewendet. Jedoch kann der Halbleiterlasersteuerkreis 26 ebenfalls
auf photoelektrische Sensoren vom Reflexionstyp angewendet werden.
Außerdem
kann der Halbleiterlasersteuerkreis 26 auf optische Aufnahmevorrichtungen
wie jene, die gegenwärtig
als Kompaktdisk(CD)-Geräte und
digitale vielseitig verwendbare Disk(DVD)-Geräte) sowie als Strichcodelaser/-scanner bereitgestellt werden,
angewendet werden.
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Der
Widerstand 36 kann in jeder der vorangehenden Ausführungsformen
gegen einen variablen Widerstand ersetzt werden. In einer solchen
Situation kann der Bezugsspannungswert Vref derart
variiert werden, dass der erhaltene Wert des Ausgangs der Laserdiode 30 modifiziert
wird. Zusätzlich
wird der bipolare Transistor als das Stromsteuerungsbauteil in jeder
Ausführungsform
verwendet. Jedoch kann ein Feldeffekttransistor (FET) anstelle des
bipolaren Transistors als das Stromsteuerungsbauteil verwendet werden.
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Die
vorangehende Beschreibung und Zeichnungen sind nur erläuternd für die Prinzipien
der vorliegenden Erfindung und sind nicht in einem begrenzenden
Sinne aufzufassen. Verschiedene Änderungen
und Modifizierungen werden dem Durchschnittsfachmann deutlich. Für alle solche Änderungen
und Modifizierungen ist zu verstehen, dass sie in den Umfang der
Erfindung, wie durch die beigefügten
Ansprüche
definiert, fallen.