JP2014158181A - 温度補償回路 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＤの温度特性を容易に取得でき、ＬＤ個体間差も吸収できる温度補償回路を提供することを目的とする。
【解決手段】本温度補償回路のメモリは、基本駆動データとＬＤ固体間差である前記差分（オフセット値）を記憶する。本温度補償回路の基本特性生成部は、基本駆動データから現在の温度に対する推定ＬＤ駆動条件を生成する。本温度補償回路の個体差補正部は、推定ＬＤ駆動条件にメモリから取り出したオフセット値を加算してＬＤ駆動回路へ出力する。このように、本温度補償回路は、基本駆動データから計算により推定ＬＤ駆動条件を生成し、オフセット値で推定ＬＤ駆動条件を平行移動させる。本温度補償回路は、複数の温度でのオフセット値を記憶する必要が無い。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザダイオードの温度特性に応じて駆動条件を補償する温度補償回路に関する。

温度変動に対してレーザダイオード（ＬＤ；Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）の出力を安定させるために、測定した温度を駆動条件にフィードバックする回路を組み込んだＬＤモジュールが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。特許文献１では、事前に最適ＬＤバイアス電流を複数の温度環境で取得して温度情報として記憶しておき、ＬＤ運用時に外部温度変動に対する当該温度情報をＬＤバイアス供給回路にフィードバックしている。

特開平１１−２９８４１７号公報

特許文献１では、温度情報を次のように取得している。送信器（ＬＤ）は電源が投入されることにより、温度センサが外部温度を検出し、ＬＤバイアス電流検出器がＬＤバイアス電流量を検出し、ＬＤバイアス電流記憶・制御回路がそれぞれの検出値を記憶する。ここでＬＤバイアス電流量を最適値に調整し、送信器外部温度に対する最適ＬＤバイアス電流量のデータをＬＤバイアス電流記憶・制御回路に記憶させる。更に、これら一連の動作を送信器外部温度を変動させて繰り返し行うことによって、送信器外部温度変動に対する最適ＬＤバイアス電流量の対応データが記憶される。また、ＬＤの温度特性はＬＤ間で差があり、個々のＬＤに対する正確な温度特性を取得するためには上記手法をＬＤ毎に行うことになる。このように、ＬＤ毎に温度情報を取得することは多大な工数が必要であり、経済的でないという課題があった。

そこで、本発明は、前記課題を解決するために、ＬＤの温度特性を容易に取得でき、ＬＤ個体間差も吸収できる温度補償回路を提供することを目的とする。

本願の発明者らはＬＤの温度特性について鋭意研究した結果、ＬＤ供給者から提示される数点の特定温度に対する基本駆動データに基づいて現在のＬＤの温度に対する駆動条件を推定でき、推定した駆動条件をオフセットすることで個体間差を吸収することができることを見出した。

そこで、上記目的を達成するために、本発明に係る温度補償回路は、数点の特定温度に対する既知の基本駆動データから現在のＬＤの温度に対する駆動条件を推定するとともに、ＬＤ毎に１つの温度で実測した駆動条件を用いて推定した駆動条件をオフセットすることとした。

具体的には、本発明に係る温度補償回路は、
複数の特定温度においてＬＤが所定光強度で発光するＬＤ駆動条件が記載された基本駆動データと後述する「差分」を記憶するメモリと、
前記メモリが記憶する前記基本駆動データを用いて前記特定温度間のＬＤ駆動条件を補間し、前記ＬＤ近傍で測定された現在温度に対応する推定ＬＤ駆動条件を生成する基本特性生成部と、
前記ＬＤを駆動する際に前記基本特性生成部が生成した現在温度に対応する前記推定ＬＤ駆動条件に前記メモリが記憶する「差分」を加算する個体差補正部と、
を備える。
そして、前記メモリが記憶する「差分」は、前記ＬＤ近傍で測定された現在温度に対応する、前記基本特性生成部が生成した前記推定ＬＤ駆動条件で前記ＬＤを駆動した後、前記ＬＤを所定光強度で発光するようにＬＤ駆動条件を修正して実測ＬＤ駆動条件として取得し、前記現在温度に対応する前記推定ＬＤ駆動条件を前記実測ＬＤ駆動条件から減算したものである。

本温度補償回路のメモリは、基本駆動データとＬＤ固体間差である前記差分（オフセット値）を記憶する。本温度補償回路の基本特性生成部は、基本駆動データから現在の温度に対する推定ＬＤ駆動条件を生成する。このように、本温度補償回路は、基本駆動データから計算により推定ＬＤ駆動条件を生成する。本温度補償回路の個体差補正部は、推定ＬＤ駆動条件にメモリから取り出したオフセット値を加算してＬＤ駆動回路へ出力する。このように、本温度補償回路は、オフセット値で推定ＬＤ駆動条件を平行移動させることができる。

ここで、オフセット値は次のようにして取得する。まず、試験的に現在の温度に対する推定ＬＤ駆動条件でＬＤを発光させ、所定の光強度となるようにＬＤ駆動条件を調整する。調整後のＬＤ駆動条件を現在の温度の実測ＬＤ駆動条件として取得する。なお、現在の温度は前記温度センサで取得することができる。そして、推定ＬＤ駆動条件から実測ＬＤ駆動条件を減算した値をオフセット値とする。オフセット値の取得は温度補償回路内で行ってもよいし、外部のコンピュータ等を使用して取得してもよい。最終的に、取得したオフセット値を前記メモリに記憶させる。このオフセット値はＬＤの固有値であるから、本温度補償回路は、ＬＤの個体間差を解消することができる。

このように、本温度補償回路は、ＬＤ毎にオフセット値を取得する必要があるが、特許文献１のように複数の温度条件下で繰り返しデータ取得することが不要であり、製造時の工数を大幅に低減することができる。従って、本発明は、ＬＤの温度特性を容易に取得でき、ＬＤ個体間差も吸収できる温度補償回路を提供することができる。さらに、本発明は、温度変動毎に推定ＬＤ駆動条件を生成するため、特許文献１のように複数の温度情報が不要であり、メモリ容量の低減、すなわちＬＤモジュールの小型化を図ることができる。

本発明に係る温度補償回路の基本特性生成部は、次のように推定ＬＤ駆動条件を生成することができる。具体的には、前記基本特性生成部は、
前記メモリが記憶する前記基本駆動データから、前記現在温度を挟む２つの連続した前記特定温度を選択して前記特定温度間を前記現在温度で内分したときの内分比を算出し、
２つの前記特定温度に対応する２つの前記推定ＬＤ駆動条件を前記内分比で内分した応答値を出力し、前記応答値を前記現在温度に対応する前記推定ＬＤ駆動条件とすることを特徴とする。

本発明に係る温度補償回路は、前記温度センサが測定する現在温度の積算値に比例する補正値を生成し、前記ＬＤを駆動する際に前記基本特性生成部が生成した現在温度に対応する前記推定ＬＤ駆動条件に前記補正値を加算する経年劣化補正部をさらに備えてもよい。ＬＤの経年劣化を補償することができる。

本発明に係る温度補償回路の前記経年劣化補正部は、前記温度センサが測定する現在温度に比例する付加値を前記補正値に加算することが好ましい。経年劣化したＬＤは、高温ほどＬＤ駆動条件の補正量が多くなる。従って、本発明に係る温度補償回路は、経年劣化したＬＤを高温においても所望の光出力で駆動することができる。

本発明によれば、ＬＤの温度特性を容易に取得でき、ＬＤ個体間差も吸収できる温度補償回路を提供することができる。

本発明に係る温度補償回路を備えるＬＤモジュールを説明する図である。 本発明に係る温度補償回路の動作概要を説明する図である。（１）温度セグメント境界のＬＤ駆動条件（Ｉｍｏｄ及びＩｂｉａｓ）をメモリに書き込む。（２）温度セグメント境界のＬＤ駆動条件を結ぶ特性曲線を生成する。（３）平行移動してＬＤばらつきを吸収する。 本発明に係る温度補償回路の基本特性生成部の動作を説明する図である。本発明は、温度センサ、ＯＴＰメモリ、温度セグメント判定回路、セグメント内温度位置判定回路、ＤＡＣ、加算器で構成されるＬＤドライバの温度補償回路。また、基本特性生成部は、メモリに保存したデジタルデータを基に折線近似でＩｂｉａｓとＩｍｏｄを発生する回路である。（ａ）Ｉｍｏｄ、Ｉｂｉａｓの各セグメント境界での点をデジタルコードでメモリから出力する。（ｂ）温度に応じて線形変化するアナログ情報が出力されている。（ｃ）６点のうち、現温度のセグメントの２点のデジタルコードが選ばれてＤＡＣへ出力される。（ｄ）温度センサ出力から現在の温度セグメントを判定し、その判定された温度セグメントの両端の温度に相当するアナログ情報が渡される。（ｅ）温度センサが示す現温度のアナログ情報と、現セグメントの境界を示す２つのアナログ情報を引き算し、現温度がセグメント内のどの位置かを示す極性の異なる２つのアナログ情報を作り、ＤＡＣへ渡す。（ｆ）デジタルコードをＤＡ変換して出力する。但し、出力されるアナログ値はセグメント内位置判定回路から示される温度位置情報に合わせて増減される。（ｇ）２つのＤＡＣ出力を加算して当該セグメントの折線を作る。 本発明に係る温度補償回路の温度セグメント判定回路の回路構成を説明する回路図である。各温度セグメントの境界を示す電圧を抵抗分割により発生し、その電圧を閾値として温度センサの出力電圧をＡＤ変換して今の温度セグメントを示すデジタル信号を発生させる。そして、そのデジタル信号を選択信号としてセレクタ１−１，１−２，２の出力信号を今のセグメントで必要なデータに切替える。具体的にセレクタ１−１，１−２では、ＯＴＰから出力されている全てのデジタル信号の中から、今のセグメントの境界温度において発生すべきＩｍｏｄとＩｂｉａｓに相当するデジタル信号を選択してＤＡＣへ転送する。またセレクタ２では、抵抗分割で作ったセグメント境界を示す電圧の中から、今のセグメントの境界温度に相当する電圧を選択してＤＡＣへ転送する。 本発明に係る温度補償回路のセグメント内温度位置判定回路とＤＡＣの回路構成を説明する回路図である。セグメント内温度位置判定回路は、温度セグメント判定回路から出力されてきたセグメント温度境界を表すアナログ電圧と、現在の温度を表す温度センサの出力電圧の差分電圧を基に電流を発生させＤＡＣへ出力する。この出力電流の値は、現在の温度が当該セグメント内のどの位置にあるかを表しており、ＤＡＣはその出力電流を基準電流（ＬＳＢ）としてＤＡ変換を行う。ＤＡＣは、単純な重み付け電流ＤＡＣである。但しＤＡＣの基準電流（ＬＳＢ）にセグメント内温度位置判定回路の出力電流、即ちセグメント内の現在の温度位置によって変化する電流を使用する為、ＤＡＣの出力電流もセグメント内での温度変化に応じて変化する仕組みである。 本発明に係る温度補償回路を含むＬＤモジュールを説明する図である。本ＬＤモジュールは、基本特性生成部、温度センサ、ＯＴＰメモリ、及びシリアルデータＩ／Ｆ回路から構成される温度補償回路を有する。発生させるＩｂｉａｓ、Ｉｍｏｄの温度特性をデジタルコードとしてシリアルデータＩ／Ｆ回路を介してＯＴＰメモリに書き込んでおくことで、基本特性生成部が温度センサの出力から温度を検知して折線近似で所望のＩｂｉａｓ、Ｉｍｏｄを発生させ、電気光変換素子（ＬＤ）の温度による特性を補償する。デジタルコードの変更により様々な品種のＬＤに対応できることや、ＬＤばらつきの素性が予め明確であればデジタルコード変更によりＬＤばらつきの補償もできる機能を有する。 本発明に係る温度補償回路を含むＬＤモジュールを説明する図である。本ＬＤモジュールは、図６のＬＤモジュールにＬＤ個体差補正部を加えたものである。ＬＤドライバで駆動したＬＤの発光パワーを常温にて測定し、ＬＤの個体差ばらつきにより所望の発光パワーからずれているものに対してＩｍｏｄ、Ｉｂｉａｓを平行移動で増減させてＬＤの個体差ばらつきを補正する。 本発明に係る温度補償回路を含むＬＤモジュールを説明する図である。本ＬＤモジュールは、図６のＬＤモジュールに経年補正部を加えたものである。経年劣化補正部は経過時間に応じてＩｍｏｄ、Ｉｂｉａｓをそれぞれ増加させることで経年劣化によるＬＤの発光パワー低下を補正する。また、温度センサの出力を経年補正部に入力させることで、高温で長時間使用された場合には補正電流が増加し始めるタイミングが早まる機能と、高温ほど補正電流量が多くなる機能を持つ。 本発明に係る温度補償回路の経年劣化補正部の回路構成を説明する回路図である。発振器（ＶＣＯ）により生成したクロック信号をカウンタ回路に入力してカウントアップして経年を計測する。そしてカウンタ回路の出力デジタル信号をＤＡ変換して電流発生させ、元々発生させていたＩｍｏｄ、Ｉｂｉａｓに加算させることで経年劣化で減ったＬＤの発光パワーを補正する。ＤＡＣに入力するカウンタ出力デジタル信号は上位Ｂｉｔのみを入力することでＤＡＣのＢｉｔ数削減と徐々に電流増加する仕組みを両立させる。またＶＣＯの発振周波数を温度センサの出力電圧で制御することにより、温度に応じてクロックスピードを変化させ、高温で長時間使用された場合には早めに電流が増加し始める機能を有する。更に温度センサの出力電圧をＤＡＣにも入力し、補償電流量が高温になるほど多くなる機能も有する。 本発明に係る温度補償回路を含むＬＤモジュールを説明する図である。本ＬＤモジュールは基本特性生成部、ＬＤ個体差補正部、経年劣化補正を組み合わせることができる。

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

（実施形態１）
図１は、本実施形態の温度補償回路１０１を含むＬＤモジュール３０１を説明する図である。ＬＤモジュール３０１は、ＬＤ１００、温度補償回路１０１、及びＬＤドライバ１０２を備える。ＬＤドライバ１０２には、データ入力端子１０３から送信データが入力される。また、ＬＤドライバ１０２には、温度補償回路１０１から変調電流Ｉｍｏｄが入力される。ＬＤドライバ１０２の出力には、温度補償回路１０１からのバイアス電流Ｉｂｉａｓが加算され、ＬＤ１００に出力される。

温度補償回路１０１は、メモリ１１、基本特性生成部１２、個体差補正部１３、及びシリアルデータＩ／Ｆ回路１４を備える。メモリ１１は、複数の特定温度においてＬＤ１００が所定光強度で発光するＬＤ駆動条件（Ｉｍｏｄ及びＩｂｉａｓ）が記載された基本駆動データとＬＤ駆動条件を平行移動するオフセットを記憶する。基本駆動データはデータ入力端子１０４から入力し、メモリ１１に記憶させることができる。温度補償回路１０１は、メモリ１１に基本駆動データとオフセット量を１度記憶させればよく、これらを修正することも無い。このため、メモリ１１は、例えば、ＯＴＰ（Ｏｎｅ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ）メモリとすることができる。

基本特性生成部１２は、メモリ１１が記憶する基本駆動データを用いて特定温度間のＬＤ駆動条件を補間し、ＬＤ１００近傍で測定された現在温度に対応する推定ＬＤ駆動条件を生成する。現在温度は、図示しない温度センサで取得することができる。ＬＤ１００の周囲に温度センサを配置して温度データを基本特性生成部１２に入力する形態でもよいし、温度補償回路１０１内部に温度センサを配置して温度データを基本特性生成部１２に入力する形態でもよい。

個体差補正部１３は、ＬＤ１００を駆動する際に基本特性生成部１２が生成した現在温度に対応する推定ＬＤ駆動条件にメモリ１１が記憶するオフセットを加算する。

メモリ１１に記憶させるオフセットは次のように取得する。まず、ＬＤ１００近傍で測定された現在温度に対応する、基本特性生成部１２が生成した推定ＬＤ駆動条件でＬＤ１００を駆動する。続いて、ＬＤ１００を所定光強度で発光するようにＬＤ駆動条件を修正し、このときのＬＤ駆動条件を実測ＬＤ駆動条件として取得する。そして、現在温度に対応する推定ＬＤ駆動条件を実測ＬＤ駆動条件から減算した差分をオフセットとする。基本特性生成部１２がこの作業を行い、オフセットをメモリ１１に記憶させるとしてもよいし、温度補償回路１０１と外部のコンピュータとを接続し、外部のコンピュータがこの作業を行い、外部のコンピュータからオフセットをメモリ１１に記憶させてもよい。

図２は、温度補償回路１０１の動作概要を説明する図である。通常、ＬＤには、メーカーが供給する温度とＬＤ駆動条件の基礎データ（数点）が付随する。この基礎データを基本駆動データとしてメモリ１１に入力する。あるいは、基礎データを元に温度対ＬＤ駆動条件の近似曲線を形成し、この近似曲線から基本駆動データを取得してメモリ１１に入力してもよい。基本特性生成部１２は、温度が隣り合う基本駆動データ間を温度セグメントとし、温度セグメント内のデータを基本駆動データに基づいて補間する。基本駆動データは温度セグメントの境界に位置することになる。そして、基本特性生成部１２は、補間したデータから現在温度に対応する値を推定ＬＤ駆動条件（ＩｍｏｄとＩｂｉａｓ）として出力する。

さらに、個体差補正部１３は、基本特性生成部１２が出力した推定ＬＤ駆動条件にメモリ１１から取り出したオフセットを加算し、現在温度に対応するＬＤ駆動条件を生成する。全温度範囲で見ると、オフセットにより推定ＬＤ駆動条件が上下に平行移動することになる。

このように、温度補償回路１０１は、メモリ１１に記憶させる基本駆動データを変更することで様々な品種のＬＤに対応でき、ＬＤ毎にオフセット取得して設定することでＬＤの個体差も吸収することができる。なお、予め個体差の情報を取得することができれば、これを温度とＬＤ駆動条件の基礎データに加えて基本駆動データとすることで、オフセットの測定及び個体差補正部が不要となる。

なお、図２は、オフセットによるＬＤ駆動条件の平行移動を視覚的に説明したものであり、温度補償回路１０１は平行移動したＬＤ駆動条件を記憶するものではない。温度補償回路１０１は、数点の基本駆動データとオフセットのみをメモリ１１に記憶し、常時あるいは温度変動時に現在温度に基づいてＬＤ駆動条件を算出するものである。

［基本特性生成部］
図３は、基本特性生成部１２の動作を説明する図である。基本特性生成部１２は、メモリ１１が記憶する基本駆動データから、現在温度を挟む２つの連続した特定温度を選択して特定温度間を現在温度で内分したときの内分比を算出し、２つの特定温度に対応する２つの推定ＬＤ駆動条件を内分比で内分した応答値を出力し、応答値を現在温度に対応する推定ＬＤ駆動条件とする。

基本特性生成部１２は、温度セグメント判定回路３１、セグメント内温度位置判定回路３２、及びデジタルアナログコンバータ（ＤＡＣ）３３を備え、図３（Ａ）に示す回路構成である。メモリ１１は、ＩｍｏｄとＩｂｉａｓの各セグメント境界での点（基本駆動データ）をデジタルコードで出力する（図３（ａ））。温度センサ１０は、現在温度に応じて線形変化するアナログ情報を出力する（図３（ｂ））。温度セグメント判定回路３１は、現在温度が含まれる温度セグメントを判定し、メモリ１１からの基本駆動データのうち、当該温度セグメントの両端（現在温度を挟む２点）を選択し、そのデジタルコード（ＬＤ駆動条件（ＩｍｏｄとＩｂｉａｓ）に相当）をＤＡＣ（３３−１、３３−２、３３−３、３３−４）へ出力する（図３（ｃ））。また、温度セグメント判定回路３１は、上記選択した基本駆動データの温度に相当するアナログ情報をセグメント内温度位置判定回路３２に出力する（図３（ｄ））。

セグメント内温度位置判定回路３２は、温度センサ１０からの現在温度のアナログ情報と、温度セグメント判定回路３１からの温度セグメントの境界を示す２つのアナログ情報を引き算し、現在温度が温度セグメント内のどの位置かを示す極性の異なる２つのアナログ情報を作り、ＤＡＣ３３へ渡す（図３（ｅ））。詳細には、現在温度から現在の温度セグメントの低温側境界の温度を引き算したアナログ情報が図３（ｅ）の「増加方向」の情報であり、現在の温度セグメントの高温側境界の温度から現在温度を引き算したアナログ情報が図３（ｅ）の「減少方向」の情報である。

ＤＡＣ３３は、温度セグメント判定回路３１からのデジタルコード（温度セグメントの高温側境界値と低温側境界値）をＤＡ変換して出力する。但し、出力されるアナログ値はセグメント内温度位置判定回路３２から示される温度位置情報に合わせて増減される。具体的には、ＤＡＣ３３−１は、セグメント内温度位置判定回路３２により現在温度が温度セグメントを内分する内分比（Ｘ：Ｙ）を知り、温度セグメントの低温側境界のデジタルコードをＤＡ変換するとともに数１の計算を行う（図３（ｃ））。このとき、温度セグメントの低温側境界のデジタルコードをＤＡ変換した値をＭとする。

ＤＡＣ３３−２は、セグメント内温度位置判定回路３２により現在温度が温度セグメントを内分する内分比（Ｘ：Ｙ）を知り、温度セグメントの高温側境界のデジタルコードをＤＡ変換するとともに数２の計算を行う（図３（ｆ））。このとき、温度セグメントの高温側境界のデジタルコードをＤＡ変換した値をＯとする。

そして、基本特性生成部１２は、数３の計算を行い、現在温度に対応する推定ＬＤ駆動条件（Ｉｍｏｄ＿ｏｒｇ）を出力する（図３（ｇ））。

基本特性生成部１２は、ＤＡＣ３３−３とＤＡＣ３３−４を用いて数１〜数３のように計算し、現在温度に対応する推定ＬＤ駆動条件（Ｉｂｉａｓ＿ｏｒｇ）を出力する（図３（ｇ））。

［温度セグメント判定回路］
基本特性生成部１２は、温度センサ１０からの現在温度を表す電圧と特定温度を表す電圧とを比較し、現在温度を表す電圧を連続値から特定温度を表す電圧を境界とする離散した温度セグメントの値に変換して出力する温度セグメント判定回路３１を有している。図４は、温度セグメント判定回路３１の回路構成を説明する回路図である。温度セグメント判定回路３１では、各温度セグメントの境界を示す電圧を抵抗分割４１で発生させ、その電圧を閾値として温度センサ１０の出力電圧（現在温度）をアナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）４２でＡＤ変換する。ＡＤＣ４２の出力は、現在温度が含まれる温度セグメントを示すデジタル信号である。

そして、そのデジタル信号を選択信号としてセレクタ（１−１，１−２，２）に送る。具体的にセレクタ（１−１，１−２）は、メモリ１１から出力されている全てのデジタルコードの中から、現在温度が含まれる温度セグメントの境界温度において発生すべきＩｍｏｄとＩｂｉａｓに相当するデジタルコードを選択してＤＡＣ３３へ転送する。またセレクタ２は、抵抗分割４１で作ったセグメント境界を示す電圧の中から、現在温度が含まれる温度セグメントの境界温度に相当する電圧を選択してセグメント内温度位置判定回路３２へ転送する。

［セグメント内温度位置判定回路］
基本特性生成部１２は、温度セグメント判定回路３１が出力する温度セグメントの値と現在温度を表す電圧とを比較して現在温度の温度セグメント内での位置を判定するセグメント内温度位置判定回路３２を有している。

図５は、セグメント内温度位置判定回路３２の回路構成を説明する回路図である。セグメント内温度位置判定回路３２では、温度セグメント判定回路３１から出力されてきたセグメント温度境界を表す電圧と、現在温度を表す温度センサ１０の出力電圧との差分電圧を基に電流を発生させＤＡＣ３３へ出力する。差分電圧を基に発生させた電流の値は、現在温度が当該温度セグメント内のどの位置にあるかを表している。

［ＤＡＣ］
ＤＡＣ３３は、重み付け電流によるＤＡ変換器である。ＤＡＣ３３は、セグメント内温度位置判定回路３２からの電流値を基準電流（ＬＳＢ）として、温度セグメント判定回路３１が出力するデジタルコードのＤＡ変換を行う。その際に、ＤＡＣ３３の基準電流（ＬＳＢ）にセグメント内温度位置判定回路３２の出力電流、即ち温度セグメント内の現在の温度位置によって変化する電流を使用するため、ＤＡＣ３３の出力電流も温度セグメント内での温度変化に応じて変化する。

［ＬＤモジュール］
図６は、本実施形態の温度補償回路１０１ａを含むＬＤモジュール３０２を説明する図である。ＬＤモジュール３０２は、ＬＤ１００、温度補償回路１０１ａ、及びＬＤドライバ１０２を備える。温度補償回路１０１ａは、メモリ１１、基本特性生成部１２、及びシリアルデータＩ／Ｆ回路１４を備える。

温度補償回路１０１ａは、発生させるＬＤ駆動条件（Ｉｂｉａｓ及びＩｍｏｄ）の温度特性をデジタルコードとしてシリアルデータＩ／Ｆ回路１４を介してメモリ１１に書き込んでおく。基本特性生成部１２は、温度センサ１０等から現在温度を検知して前述した手法により現在温度に対応するＩｂｉａｓ及びＩｍｏｄを発生させる。デジタルコードをメモリ１１に書き込むだけでＬＤ１００の温度による特性を補償することができる。デジタルコードの変更により様々な品種のＬＤに対応できることや、ＬＤばらつきの素性が予め明確であればデジタルコード変更によりＬＤばらつきの補償もできる。

図７は、本実施形態の温度補償回路１０１を含むＬＤモジュール３０３を説明する図である。ＬＤモジュール３０３は、ＬＤ１００、温度補償回路１０１、及びＬＤドライバ１０２を備える。温度補償回路１０１は、メモリ１１、基本特性生成部１２、個体差補正部１３、及びシリアルデータＩ／Ｆ回路１４を備える。温度補償回路１０１は、温度補償回路１０１ａにＬＤの温度特性の個体差を解消する個体差補正部１３が付加されたものである。

ＬＤドライバ１０２で駆動したＬＤ１００の発光パワーを常温にて測定し、ＬＤの個体差ばらつきにより所望の発光パワーからずれている場合にＬＤ駆動条件を修正して所望の発光パワーとする。このときのＬＤ駆動条件の修正量をオフセットとしてメモリ１１に記憶させておく。そして、個体差補正部１３は、当該ＬＤ駆動時に基本特性生成部１２が出力する推定ＬＤ駆動条件（Ｉｍｏｄ及びＩｂｉａｓ）を当該オフセットで平行移動させて増減し、ＬＤの個体差ばらつきを補正する。

（実施形態２）
図８は、本実施形態の温度補償回路１０１ｂを含むＬＤモジュール３０４を説明する図である。ＬＤモジュール３０４は、図６で説明したＬＤモジュール３０２に経年劣化補正部１５が付加された構成である。経年劣化補正部１５は、温度センサ１０が測定する現在温度の積算値に比例する補正値を生成し、ＬＤ１００を駆動する際に基本特性生成部１２が生成した現在温度に対応する推定ＬＤ駆動条件に前記補正値を加算する。

ＬＤ１００は、発光時間の積算に比例して光出力が低下する（経年劣化）。このため、同じ光出力を得ようとした場合、経年劣化が大きいＬＤは、経年劣化が小さいＬＤに比べてより多くのＩｍｏｄ及びＩｂｉａｓが必要となる。経年劣化補正部１５は、経過時間に応じてＩｍｏｄ及びＩｂｉａｓをそれぞれ増加させることで経年劣化によるＬＤの発光パワー低下を補正する。

さらに、温度センサ１０の出力を経年劣化補正部１５へ入力し、ＬＤ発光中の現在温度の積算値を取得し、その積算値に応じた補正値を基本特性生成部１２が生成した推定ＬＤ駆動条件に加算してＬＤ１００を駆動する。経年劣化補正部１５は、ＬＤ１００を高温で長時間使用している等、温度積算値が大きい場合、補正値の増加を早くする。

また、経年劣化補正部１５は、温度センサ１０が測定する現在温度に比例する付加値を補正値に加算してもよい。経年劣化したＬＤは、現在温度が高温ほどＩｍｏｄ及びＩｂｉａｓが多く必要となる。このため、経年劣化補正部１５は、付加値を加算することで現在温度が高温ほど大きい補正値を出力する機能を持つ。

図９は、経年劣化補正部１５の回路構成を説明する回路図である。経年劣化補正部１５は、電圧制御発振器（ＶＣＯ：Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｓ）５１、カウンタ回路５２、及びＤＡＣ５３を有する。経年劣化補正部１５は、ＶＣＯ５１が生成したクロック信号をカウンタ回路５２に入力してカウントアップしてＬＤ１００の経年を計測する。そして、経年劣化補正部１５は、カウンタ回路５２の出力デジタル信号をＤＡＣ５３でＤＡ変換して補正値（電流）を発生させ、基本特性生成部１２で生成した推定ＬＤ駆動条件（Ｉｍｏｄ及びＩｂｉａｓ）に加算する。この補正値により経年劣化で減少したＬＤ１００の光出力を補正し、所望の光出力を得ることができる。なお、カウンタ回路５２は、デジタル信号の上位ＢｉｔのみをＤＡＣ５３に入力することでＤＡＣ５３のＢｉｔ数削減と徐々に電流増加する機能を備えることができる。

また、ＶＣＯ５１の発振周波数を温度センサ１０の出力電圧で制御することで現在温度に応じてクロックスピードを変化させることができる。この制御を行うことで、経年劣化補正部１５は、ＬＤ１００を高温で長時間使用した場合に早めに補正値（電流）が増加し始める機能を有する。

さらに、温度センサ１０の出力電圧をＤＡＣ５３にも入力することで、経年劣化補正部１５は、現在温度が高温になるほど補償値が多くなる（補正値に付加値が加算される）機能も有する。このため、温度補償回路１０１ｂは、経年劣化したＬＤを高温で使用しても所望の光出力で駆動することができる。

（実施形態３）
図１０は、本実施形態の温度補償回路１０１ｃを含むＬＤモジュール３０５を説明する図である。ＬＤモジュール３０５は、図６で説明したＬＤモジュール３０２に図７で説明した個体差補正部１３及び図８で説明した経年劣化補正部１５が付加された構成である。従って、温度補償回路１０１ｃは、ＬＤ１００の個体差ばらつきを補正でき、且つＬＤ１００の経年劣化を補正することができる。

１０：温度センサ
１１：メモリ
１２：基本特性生成部
１３：個体差補正部
１４：シリアルデータＩ／Ｆ回路
１５：経年劣化補正部
３１：温度セグメント判定回路
３２：セグメント内温度位置判定回路
３３、３３−１、３３−２、３３−３、３３−４：ＤＡＣ
４１：抵抗分割
４２：ＡＤＣ
５１：ＶＣＯ
５２：カウンタ
５３、５３−１、５３−２：ＤＡＣ
１００：ＬＤ
１０１、１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ：温度補償回路
１０２：ＬＤドライバ
１０３、１０４：データ入力端子
３０１、３０２、３０３、３０４、３０５：ＬＤモジュール

Claims (4)

1. 複数の特定温度においてレーザダイオード（ＬＤ；Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）が所定光強度で発光するＬＤ駆動条件が記載された基本駆動データを記憶するメモリと、
   前記メモリが記憶する前記基本駆動データを用いて前記特定温度間のＬＤ駆動条件を補間し、前記ＬＤ近傍で測定された現在温度に対応する推定ＬＤ駆動条件を生成する基本特性生成部と、
   を備え、
   前記メモリは、前記ＬＤ近傍で測定された現在温度に対応する、前記基本特性生成部が生成した前記推定ＬＤ駆動条件で前記ＬＤを駆動した後、前記ＬＤを所定光強度で発光するようにＬＤ駆動条件を修正して実測ＬＤ駆動条件として取得し、前記現在温度に対応する前記推定ＬＤ駆動条件を前記実測ＬＤ駆動条件から減算した差分を記憶しており、
   前記ＬＤを駆動する際に前記基本特性生成部が生成した現在温度に対応する前記推定ＬＤ駆動条件に前記メモリが記憶する前記差分を加算する個体差補正部をさらに備える、
   ことを特徴とする温度補償回路。
2. 前記基本特性生成部は、
   前記メモリが記憶する前記基本駆動データから、前記現在温度を挟む２つの連続した前記特定温度を選択して前記特定温度間を前記現在温度で内分したときの内分比を算出し、
   ２つの前記特定温度に対応する２つの前記推定ＬＤ駆動条件を前記内分比で内分した応答値を出力し、前記応答値を前記現在温度に対応する前記推定ＬＤ駆動条件とすることを特徴とする請求項１に記載の温度補償回路。
3. 前記温度センサが測定する現在温度の積算値に比例する補正値を生成し、前記ＬＤを駆動する際に前記基本特性生成部が生成した現在温度に対応する前記推定ＬＤ駆動条件に前記補正値を加算する経年劣化補正部をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の温度補償回路。
4. 前記経年劣化補正部は、前記温度センサが測定する現在温度に比例する付加値を前記補正値に加算することを特徴とする請求項３に記載の温度補償回路。

Images