JP4629344B2 - 光源の給電電圧の制御を初期設定する方法および光源の給電電圧を制御する電子回路ならびに光学式読取装置または記録装置 - Google Patents

Description

本発明は一般的には光源の制御に関し、より具体的にはＣＤまたはＤＶＤ再生装置／記録装置などの光学式読取装置および／または記録装置におけるレーザダイオードの給電電圧の制御を初期設定する方法および光源の給電電圧を制御する電子回路ならびに光学式読取装置または記録装置に関する。

通例、レーザダイオードはＰＮＰ形の回路構成で、または択一的にはＮＰＮ形の回路構成で構成される。レーザダイオードの給電電圧の制御は、使用される回路構成の形に適合していなければならない。そうでないとこのレーザダイオードの寿命が短くなるか、または電源の制御が初期設定される場合にこのレーザダイオードが破壊されてしまうこともあるである。

米国特許第６３６３０４４Ｂ１号にはフォトダイオード検出回路が記載されており、これは、接続されたフォトダイオード回路の形を自動的に識別するために使用される。電流を供給し、上記の検出回路の入力側に発生する電圧を評価することによってフォトダイオード回路の形が一旦識別されてしまえば、フォト検出回路はこの形にそれ自体で適合する。例えばフォトダイオード回路のフォトダイオードに逆バイアス電圧が加えられたり、または加えられなかったりするのである。これによって、順バイアスされた、または逆バイアスされたフォトダイオードを使用するフォトダイオード検出回路が得られる。このフォトダイオード検出回路はいま、上記のフォトダイオードに入射するビームを測定する状態にある。この検出回路は、光源の輝度を監視するため、およびこの光源の輝度を調整することのできる制御回路を制御するために使用される。光源が配置されている回路構成に自動的適合しないことは、この従来技術の制御回路の欠点である。
米国特許第６３６３０４４Ｂ１号

本発明の課題は、レーザダイオードが配置されている回路構成に自動的に適合される制御方法および制御回路に対する解決手段を提案することである。また本発明の別の課題は光学式読取装置または記録装置を提案することである。

上記の方法に関する課題は、本発明により、レーザダイオードの給電電圧の制御する方法であって、このレーザダイオードは、第１電圧レベルを必要とするＰＮＰタイプ構成を含む第１回路構成部に配置されているか、または第２電圧レベルを必要とするＮＰＮタイプ構成を含む第２回路構成部に択一的に配置されており、上記の第１電圧レベルおよび第２電圧レベルはそれぞれ第１回路構成部および第２回路構成部に対応しかつ前記のレーザダイオードの光放出を制御する電圧レベルである形式の、レーザダイオードの給電電圧の制御する方法において、この方法は、上記の第１電圧レベルの方向に前記給電電圧を徐々に変化させるステップと、この第１電圧レベルの方向に給電電圧を徐々に変化させている間に上記のレーザダイオードの光放出を測定するステップと、この測定ステップ中に光放出が測定されない場合には、上記の第１電圧レベルに到達した後、上記のレーザダイオードが第１回路構成部に配置されていると判定し、上記のレーザダイオードの給電電圧を制御し、上記の測定ステップ中に光放出が測定される場合には、第２電圧レベルに到達した後、前記のレーザダイオードが第２回路構成部に配置されていると判定し、前記第２電圧レベルの方向に給電電圧を徐々に変化させ、前記光源の給電電圧を制御するステップとを有することを特徴とする、光源の給電電圧の制御を初期設定する方法を構成することによって解決される。

また制御回路に関する課題は、本発明により、レーザダイオードの給電電圧を制御する電子回路であって、上記のレーザダイオードは、第１電圧レベルを必要とするＰＮＰタイプ構成を含む第１回路構成部に配置されているか、または第２電圧レベルを必要とするＮＰＮタイプ構成を含む第２回路構成部に択一的に配置されており、上記の第１電圧レベルおよび第２電圧レベルはそれぞれ第１回路構成部および第２回路構成部に対応しかつ上記レーザダイオードの光放出を制御する電圧レベルである形式の、光源の給電電圧を制御する電子回路において、この電子回路は、上記第１電圧レベルの方向に前記給電電圧を徐々に変化させる手段と、上記給電電圧を第１電圧レベルの方向に徐々に変化させる間に上記レーザダイオードの光放出を検出する手段と、上記給電電圧が上記第１電圧レベルの方向に徐々に変化する間にレーザダイオードの光放出が検出された場合には、第２電圧レベルの方向に給電電圧を徐々に変化させる手段と、上記給電電圧が前記第１電圧レベルの方向に徐々に変化する間に上記のレーザダイオードの光放出が検出されない場合、このレーザダイオードが第１回路構成部に配置されていると判定する手段でありかつ上記給電電圧が上記第１電圧レベルの方向に徐々に変化する間に上記のレーザダイオードの光放出が検出される場合、このレーザダイオードが第２回路構成部に配置されていると判定する手段を有することを特徴とする、レーザダイオードの給電電圧を制御する電子回路を構成することによって解決される。

さらに光学式読取装置または記録装置に関する課題は、本発明により、上記の電子回路およびレーザダイオードを含むことを特徴とする光学式読取装置または記録装置を構成することによって解決される。

本発明の有利な実施形態は従属請求項に記載されている。

本発明によって可能になるのは、誤った給電電圧を加えてしまうことからレーザダイオードなどの光源を効果的に保護することである。本発明において殊に有利であるのは、これが特別な制御ピンを要することなく、またレーザダイオードの回路構成の種類を示す制御情報を入力することなく行われることである。本発明で可能なるのはむしろレーザダイオードの回路構成を自動的に検出することであり、またこのレーザダイオードに対して給電の制御を相応に初期設定することである。

本発明の１実施形態では、上記の第１回路構成はＰＮＰ形回路構成であり、第２回路構成はＮＰＮ形回路構成である。

本発明の１実施形態では、上記の光源の光放出をフォトダイオードによって測定する。

本発明の１実施形態では、上記レーザダイオードの光放出の測定値の極性を検出する。

本発明は有利には、ＣＤおよび／またはＤＶＤ読取装置および／または記録装置のような光学式読取装置および／または記録装置に使用される。

以下では本発明の有利な実施形態を図面に基づいてさらに詳しく説明する。

図１には比較器１０２を有する制御回路１００が示されている。比較器１０２は、入力スイッチＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１３およびＳ１４を有しており、これらによって比較器１０２の出力極性が決定される。比較器１０２のピンＩＮにおける入力電圧は、調整可能な基準電圧Ｖｒｅｆ１と比較される。

さらに制御回路１００はアクティブオフ回路１０４を有しており、これは２つの電流源ＩｕおよびＩｄならびにスイッチＳ３１およびＳ３２を有する。

セーフティブロック１０６は制御回路１００に接続されている。セーフティブロック１０６によって決定されるのは、いつレーザの制御をアクティブオフフェーズからスタートアップフェーズにいつ切り換えるかである。コマンドＯＮが加えられておりかつスタートアップ条件（外部キャパシタが放電されている）が満たされている場合、セーフティブロック１０６によってＥＮＡＢＬＥ信号が形成される。

さらにセーフティブロック１０８が設けられており、これは制御回路１００に接続されている。セーフティブロック１０８は、制御回路１００によって制御されるレーザダイオードがＰＮＰ形またはＮＰＮ形の回路構成部のいずれに設けられているかを決定するために使用される。セーフティブロック１０８の有利な実現は図２および３に示されている。

レーザダイオード１１２を有するＰＮＰ形の回路構成部１１０またはレーザダイオード１１６を含む択一的なＮＰＮ形の回路構成部１１４が、制御回路１００の出力側ＯＵＴに接続されている。ＰＮＰ形回路構成部１１０は、ＰＮＰトランジスタ形を使用する、レーザダイオード１１２に対する駆動回路である。同様にＮＰＮ形回路構成部１１４は、ＮＰＮトランジスタ形を使用する、レーザダイオード１１６に対する駆動回路である。

測定フォトダイオード１１８は制御回路１００の入力側ＩＮに接続されている。フォトダイオード１１８は、レーザダイオード１１２またはレーザダイオード１１６の光放出をそれぞれ測定する。これによって制御回路１００にフィードバック信号が供給され、この制御回路より、レーザダイオード１１２またはレーザダイオード１１６に対して給電電圧を制御するためのベースが形成される。

制御回路１００の電圧制御はＯＵＴＰＯＬ信号によって適合され、ここでこの信号は、制御回路１００の出力側ＯＵＴにＰＮＰ形回路構成１１０またはＮＰＮ形回路構成１１４のいずれが接続されているかに依存して、セーフティブロック１０８によって出力される。例えばアクティブオフ回路１０４および比較器１０２の極性が、ＯＵＴＰＯＬ信号に依存して相応に適合される。制御回路１００の動作には複数の動作モードがある：
− アクティブオフ
ＰＮＰ形回路構成部１１０またはＮＰＮ形回路構成部１１４の外部キャパシタンスが放電されてレーザダイオード１１２または１１６はそれぞれオフである。これは、高価なレーザダイオード１１２または１１６の破壊を回避するための安全上の要件である。

− アクティブオン
スタートアップフェーズに入る場合、レーザ制御はスイッチオフされる。スタートアップフェーズ中、セーフティ機能がチェックされ、また外部キャパシタが充電される。

− 制御フェーズ
すべてのセーフティチェックが行われると、制御回路１００は制御フェーズに入る。レーザダイオードの光放出は、基準電圧Ｖｒｅｆ１をベースにして調整される。

図２にはセーフティブロック１０８の実施例が示されている。図３には図２の実施例よりも有利なセーフティブロック１０８の択一的な実施例が示されている。給電電圧がその公称値に達すると、ＩＮＩＴブロックにより約１００ナノ秒のパルス幅のパルスが形成される。このパルスによってＯＵＴＰＯＬ信号はデフォルトの設定になる。例えば、このデフォルト設定はＯＵＴＰＯＬ＝１であり、これがＰＮＰ形回路構成１１０（図１を参照されたい）がデフォルトの回路構成であることを意味する。択一的にはＮＰＮ形回路構成１１４をデフォルトの構成として選択することが可能である。

図４には回路構成の形に依存した給電電圧の制御の初期設定が示されている。図４および５の実施形態で仮定されているのは、デフォルト設定がＯＵＴＰＯＬ＝１であり、これはＰＮＰ形回路構成１１０がデフォルトの回路構成であることを意味する。

図４にはレーザダイオードの回路構成が実際にＰＮＰ形回路構成１１０である場合の信号線図が示されている。

アクティブオフフェーズ中、出力側ＯＵＴにおける給電電圧は、ＰＮＰ形回路構成部１１０（図１を参照されたい）の基準電圧Ｖｒｅｆｐｎｐに向かって徐々に増大する。同時に入力側ＩＮに加わる測定信号が監視される。入力側ＩＮに加わるこの測定信号にはピークが示されないため、このレーザダイオードがＰＮＰ形回路構成部１１０に設けられているという仮定は正しく、また信号ＯＵＴＰＯＬの極性をデフォルト設定から変更する必要がないということがわかる。アクティブオフおよびスタートアップフェーズの後、給電電圧を制御するための制御動作を開始する。

図５には、出力側の回路構成がデフォルトのＰＮＰ形回路構成ではなく、ＮＰＮ形回路構成である場合に相応する信号線図が示されている。ここでも制御回路の出力側における給電電圧は、ＰＮＰ形回路構成１１０の基準電圧ＶＲＥＦＰＮＰに向かって徐々に増大する。これはＰＮＰ形回路構成が、想定した構成だからである。このレーザダイオードは実際にはＮＰＮ形回路構成に構成されているため、徐々に増大する給電電圧を加えることにより、このレーザダイオードからビームが放出され、入力側ＩＮに加わる測定信号にピーク１２０が発生する。

ピーク１２０に応答してＯＵＴＰＯＬ信号の極性が１から０に変更され、また出力側ＯＵＴにおける給電電圧信号の変化の方向も同様に、ＮＰＮ形回路構成１１４の電圧基準値Ｖｒｅｆｎｐｎの方向に変更される。

図６には図１の実施形態をベースに拡張された実施形態のブロック回路図が示されている。図６の実施形態では入力側ＩＮと制御回路１００の入力側との間にフォトダイオード検出回路１２２が設けられている。フォトダイオード検出回路１２２は有利には米国特許第６３６３０４４Ｂ１号（特許文献１）にしたがって設計される。

フォトダイオード検出回路１２２におかげでフォトダイオード１１８、または逆バイアスされるフォトダイオード１２４のいずれかを使用可能である。いずれの場合もフォトダイオード検出回路１２２により、同じ信号ＩＮＣＯＭＰが出力され、これが制御回路１００（図１を参照されたい）の比較器１０２の入力される。

図７〜１０の信号線図から明らかなように制御回路１００の動作は、フォトダイオード１１８またはフォトダイオード１２４のどちらが使用されているかにかかわらず同じである。図７にはレーザダイオードがデフォルトのＰＮＰ形回路構成に配置され、またダイオード１１８が使用された場合の信号線図が示されている。図８にはダイオード１２４が使用される場合の状況が示されている。この実施例ではＩＮＰＯＬ信号の極性が変更されて、フォトダイオード検出回路１２２（図６を参照されたい）のスイッチＳ５がその「１」の位置から「０」の位置に切り換えられる。

図９および１０にはレーザダイオードがＮＰＮ形回路構成に配置される場合に対して、相応する信号線図が示されている。

本発明の電子回路の１実施形態を示すブロック回路図である ＯＵＴＰＯＬ信号を形成する図１のモジュールの詳細図である 図２の回路の択一的な実施形態を示す図である 出力段がＰＮＰ形である場合の信号線図である 出力段がＮＰＮ形である場合の信号線図である 測定信号の極性に対する付加的な検出器を有する、図１の回路の択一的な実施形態を示す図である 図６の有利な実施形態における信号線図である 図６の有利な実施形態における別の信号線図である 図６の有利な実施形態における別の信号線図である 図６の有利な実施形態におけるさらに別の信号線図である

符号の説明

１００ 制御回路
１０２ 比較器
１０４ アクティブオフ回路
１０６，１０８ セーフティブロック
１１０ ＰＮＰ形回路構成部
１１４ ＮＰＮ形回路構成部
１１２，１１６ レーザダイオード
１１８ 測定フォトダイオード
１２０ 測定信号のピーク
１２２ フォトダイオード検出回路
１２４ 逆バイアスのフォトダイオード
Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１４ 入力スイッチ
ＩＮ 比較器１０２の入力ピン
Ｉｕ，Ｉｄ 電流源
Ｓ３１，Ｓ３２ スイッチ

Claims (7)

1. レーザダイオードの給電電圧の制御する方法であって、
   前記レーザダイオードは、第１電圧レベルを必要とするＰＮＰタイプ構成を含む第１回路構成部に配置されているか、または第２電圧レベルを必要とするＮＰＮタイプ構成を含む第２回路構成部に択一的に配置されており、
   前記の第１電圧レベルおよび第２電圧レベルはそれぞれ第１回路構成部および第２回路構成部に対応しかつ前記のレーザダイオードの光放出を制御する電圧レベルである形式の、レーザダイオードの給電電圧の制御する方法において、
   該方法は、
   − 前記第１電圧レベルの方向に前記給電電圧を徐々に変化させるステップと、
   − 当該の第１電圧レベルの方向に給電電圧を徐々に変化させている間に前記レーザダイオードの光放出を測定するステップと、
   − 当該の測定ステップ中に光放出が測定されない場合には、前記第１電圧レベルに到達した後、前記のレーザダイオードが第１回路構成部に配置されていると判定し、前記レーザダイオードの給電電圧を制御し、
   − 前記の測定ステップ中に光放出が測定される場合には、第２電圧レベルに到達した後、前記のレーザダイオードが第２回路構成部に配置されていると判定し、前記第２電圧レベルの方向に給電電圧を徐々に変化させ、前記光源の給電電圧を制御するステップとを有することを特徴とする、
   光源の給電電圧の制御を初期設定する方法。
2. 前記のレーザダイオードの光放出をフォトダイオードによって測定する、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記レーザダイオードの光放出の測定値の極性を検出するステップを含む、
   請求項１または２に記載の方法。
4. レーザダイオードの給電電圧を制御する電子回路であって、
   前記レーザダイオードは、第１電圧レベルを必要とするＰＮＰタイプ構成を含む第１回路構成部に配置されているか、または第２電圧レベルを必要とするＮＰＮタイプ構成を含む第２回路構成部に択一的に配置されており、
   前記の第１電圧レベルおよび第２電圧レベルはそれぞれ第１回路構成部および第２回路構成部に対応しかつ前記のレーザダイオードの光放出を制御する電圧レベルである形式の、光源の給電電圧を制御する電子回路において、
   該電子回路は、
   − 前記第１電圧レベルの方向に前記給電電圧を徐々に変化させる手段と、
   − 前記給電電圧を第１電圧レベルの方向に徐々に変化させる間に前記レーザダイオードの光放出を検出する手段と、
   − 前記給電電圧が前記第１電圧レベルの方向に徐々に変化する間にレーザダイオードの光放出が検出された場合には、第２電圧レベルの方向に給電電圧を徐々に変化させる手段と、
   − 前記給電電圧が前記第１電圧レベルの方向に徐々に変化する間に前記のレーザダイオードの光放出が検出されない場合、当該レーザダイオードが第１回路構成部に配置されていると判定する手段でありかつ前記給電電圧が前記第１電圧レベルの方向に徐々に変化する間に前記のレーザダイオードの光放出が検出される場合、当該レーザダイオードが第２回路構成部に配置されていると判定する手段を有することを特徴とする、
   レーザダイオードの給電電圧を制御する電子回路。
5. 前記の光放出を検出する手段は、フォトダイオードを含む、
   請求項４に記載の電子回路。
6. 前記の光放出を検出する手段によって供給される測定信号の極性を検出する手段を含む、
   請求項４または５に記載の電子回路。
7. 光学式読取装置および／または記録装置において、
   請求項４から６までのいずれか１項に記載の、レーザダイオードの給電電圧を制御する電子回路およびレーザダイオードを含むことを特徴とする、
   光学式読取装置および／または記録装置。

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