JPH09148630A - 光量調整回路及びこれを用いた光応用装置 - Google Patents

光量調整回路及びこれを用いた光応用装置

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JPH09148630A
JPH09148630A JP30250395A JP30250395A JPH09148630A JP H09148630 A JPH09148630 A JP H09148630A JP 30250395 A JP30250395 A JP 30250395A JP 30250395 A JP30250395 A JP 30250395A JP H09148630 A JPH09148630 A JP H09148630A
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light
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Yoshitaka Oharagi
佳孝 小原木
Hideki Tawarayama
秀樹 俵山
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Rohm Co Ltd
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01S5/068—Stabilisation of laser output parameters
    • H01S5/0683—Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters
    • H01S5/06832—Stabilising during amplitude modulation

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発光素子を所定の光量にするために発光素子
に流す電流値を容易に設定できるようにするとともに、
設定した電流値が容易に経時変化することの無い光量調
整回路を提供できるようにして、この光量調整回路を用
いた光応用装置を容易且つ安価に形成できるようにす
る。 【解決手段】 光量を一定の明るさに維持する必要のあ
る発光素子１と、発光素子１を発光させるために電流を
供給する定電流源３ａと、発光素子１に供給される電流
を変調するための変調回路４と、発光素子からの発光を
受光して電流に変換するための受光素子２と、受光素子
２に流れる電流を電圧に変換するための電流電圧変換回
路５と、入力電圧が比較電圧よりも高いか否かを判定す
るコンパレータ回路６と、制御信号（ＥＮ１）に応じて
クロック信号（ＣＫ）を計数動作するアップ／ダウン型
のカウンタ回路７と、定電流源３ａの電流値を設定する
デジタルアナログ変換回路８と、から構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＣＤやＬＤ等の光デ
ィスク装置、レーザープリンタ装置及び光通信装置等の
光応用装置に用いられるレーザダイオードや発光ダイオ
ード等の発光素子の光量調整回路に関し、詳しくはその
回路構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、レーザーダイオードや発光ダイオ
ード等の発光素子の光量を一定の明るさに維持する必要
がある光ディスク装置等では、図４に示すような光量調
整回路を用いていた。図４の光量調整回路は、光量を一
定の明るさに維持する必要のある発光ダイオードからな
る発光素子１と、発光素子１に電流を供給する定電流源
３と、フォトダイオードからなる受光素子２と、受光素
子２に発生した電流を電圧に変換するための電流電圧変
換回路１１と、変換された電圧を増幅するための増幅回
路１２と、任意時間のアナログ電圧を保持するためのサ
ンプルホールド回路１３と、から構成されている。
【０００３】そして、発光素子１からの発光を受光素子
２で受光し、受光した光量に応じて受光素子２に発生し
た電流を、電流電圧変換回路１１及び増幅回路１２を介
してサンプルホールド回路１３に入力し、任意のタイミ
ングでサンプリングして光量レベルを表すアナログ電圧
として保持するとともに、サンプルホールド回路１３の
保持電圧に応じて定電流源３の電流を再設定することに
より、発光素子１の光量を一定値に保つように動作する
ようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図４に示す光量調整回
路は比較的簡単に実現できる回路構成ではあるが、サン
プルホールド回路１３により保持される電圧は、サンプ
ルホールド回路１３内のコンデンサの充電電圧として保
持されているだけなので、次のような問題が発生するこ
とがある。即ち、サンプルホールド回路１３内のスイッ
チ回路やコンデンサに生じるリーク電流によりコンデン
サの電荷が徐々に放電され、保持電圧が徐々に低下（ド
リフト）するので、定電流源３の電流値が徐々に変化し
て、発光ダイオード１の光量が徐々に変化してしまう。
特に、高温中で使用する場合には、スイッチ回路による
リーク電流が増大し保持電圧及び光量の変化が更に大き
くなるという問題がある。また、サンプルホールド回路
１３はスイッチ回路を開いたときの入力インピーダンス
が高いので、外部ノイズが回路内に侵入することにより
保持電圧が急激に変化し易いという問題もある。
【０００５】また、前述のような問題が有ることから、
従来の光量調整回路を光ディスク装置等に用いる場合に
は、光ディスク装置の制御プログラムにコンデンサのリ
ーク電流に伴う光量変化の調整を行うためのプログラム
を何カ所にも追加しなければならなくなるので、装置本
体の制御プログラムが複雑化するとともに装置動作の高
速化が難しくなるという問題があった。更に、コンデン
サのリーク電流による保持電圧の変化を小さくするため
には、半導体素子上のコンデンサ面積を広くして容量値
を大きくするか、大容量のコンデンサを外付けしなけれ
ばならなくなるので、光量調整回路を半導体集積回路に
内蔵したり外付け部品点数を削減したりして、光量調整
回路を容易且つ安価に使用することができなくなるとい
う問題もあった。更に、一度電源電圧を遮断してしまう
とコンデンサの電荷が放電されて保持電圧が変化してし
まうので、電源再投入時に電源遮断前の保持データを使
うことができず、電源投入毎に光量レベルを再検出して
保持電圧の設定を行う必要があり、電源投入時の装置の
動作開始を遅らせる要因となっていた。
【０００６】そこで本発明はこれらの問題を解決し、発
光素子を所定の光量にするために発光素子に流す電流値
を容易に設定できるようにするとともに、設定した電流
値が容易に経時変化することの無い光量調整回路を提供
できるようにして、この光量調整回路を用いた光応用装
置を容易且つ安価に形成できるようにすることを目的と
する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述の問題を解決するた
めに、請求項１の記載に係わる光量調整回路は、発光素
子に流れる電流に応じて発光素子から発生する光を受光
素子で検出し、検出した光量レベルに応じて発光素子に
供給する電流値を再設定して発光素子の光量を調整する
光量調整回路において、検出した光量レベルに応じて計
数動作するアップ／ダウンカウンタ回路と、カウンタ回
路の出力結果に応じて発光素子に供給する電流値を再設
定する電流値調整回路と、を有することを特徴とする。
また、請求項２の記載に係わる光応用装置は、請求項１
に記載の光量調整回路を用いて発光素子に流れる電流値
を調整していることを特徴とする。
【０００８】本発明のような光量調整回路の構成をとる
ことにより、請求項１の記載に係わる光量調整回路は、
発光素子に流す電流値を容易に設定できるとともに、設
定した電流値及びこれによる発光素子の光量の経時変化
が無くなる。また、請求項２の記載に係わる光応用装置
は、装置のシステム動作の途中で光量調整を頻繁に行う
必要が無くなる。
【０００９】
【実施の形態】以下、本発明の実施例を図１乃至図３を
参照しながら詳細に説明する。尚、本明細書では全図面
を通して同一または同様の回路要素には同一の符号を付
して説明を簡略化するとともに、可視光の明るさ（輝
度）及び赤外線等の非可視光の強度を単に光量と称して
説明している。
【００１０】図１は本発明の光量調整回路の実施の形態
を示す構成図で、発光素子１からの発光を図示しないシ
ステム本体からの変調信号で変調することにより、光に
よるデータ転送を行うようなシステムに設けられた光量
調整回路部の回路図を示している。その構成としては、
光量を一定の明るさに維持する必要のあるレーザダイオ
ードや発光ダイオード等から成る発光素子１と、発光素
子１を発光させるために電流を供給する定電流源３ａ
と、発光素子１に供給される電流を変調するための変調
回路４と、発光素子からの発光を受光して電流に変換す
るためのフォトダイオードやフォトトランジスタ等から
成る受光素子２と、受光素子２に流れる電流を電圧に変
換するための電流電圧変換回路５と、入力電圧が比較電
圧よりも高いか否かを判定するコンパレータ回路６と、
制御信号に応じてクロック信号を計数動作するアップ／
ダウン型のカウンタ回路７と、定電流源３ａの電流値を
設定する電流値調整回路としてのデジタルアナログ変換
回路（以下「Ｄ／Ａ回路」と略す）８と、から構成され
ている。尚、Ｄ／Ａ回路８及び１０には抵抗重み方式や
電圧加算方式、電流加算方式等の各種の出力方式等のＤ
／Ａ回路を用いることができる。
【００１１】接続関係について更に説明する。電源電圧
（ＶDD）と基準電位（ＧＮＤ）との間に定電流源３ａと
変調回路４と発光素子１とが直列に接続され、アノード
が基準電位に接続された受光素子２のカソードが電流電
圧変換回路５の反転入力に接続されている。電流電圧変
換回路５はその反転入力と出力との間が抵抗５ｂで接続
され、その出力はコンパレータ回路６の非反転入力に接
続され、コンパレータ回路６の反転入力には比較電圧と
なる電圧源６ｂが接続されている。更に、コンパレータ
回路６の出力（以下「Ｕ／Ｄ信号」と称す）はカウンタ
回路７のアップカウントとダウンカウントの切替を行う
ための入力に接続されている。カウンタ回路７のｎ本
（ｎは任意の整数）の出力からなるデジタル出力は、ア
ナログ電圧に変換するためのＤ／Ａ回路８を介して定電
流源３ａの電流値調整入力に接続されている。また、変
調回路４には図示しないシステム本体の制御回路からの
変調信号が入力されている。
【００１２】図１の回路動作について説明する。発光素
子１から発光された光量に応じて受光素子２に発生した
電流を、電流電圧変換回路５を介してコンパレータ回路
６の電圧源６ｂの比較電圧と比較する。コンパレータ回
路６からのＵ／Ｄ信号及び制御信号（ＥＮ１）に応じ
て、カウンタ回路７はクロック信号（ＣＫ）をアップカ
ウントまたはダウンカウントし、カウントの結果得られ
たカウンタ回路７のｎ本（ｎは任意の整数）の出力から
なるデジタル出力は、Ｄ／Ａ回路８でアナログ電圧に変
換されて定電流源３ａの電流値を再設定する。このよう
な動作により、発光素子１の発光光量は一定値に維持さ
れるようになる。
【００１３】更に詳しく説明すれば、カウンタ回路７は
制御信号ＥＮ１がカウント許可状態となっている期間で
カウンタ回路７のＵ／Ｄ信号が高レベルのときはクロッ
ク信号によりカウントアップし、Ｕ／Ｄ信号が低レベル
のときはクロック信号によりカウントダウンするように
なっているとともに、Ｄ／Ａ回路８により変換されたア
ナログ電圧がコンパレータ回路６の比較電圧により決定
される所定値より高いときには定電流源３ａの電流値を
低減し、アナログ電圧が所定値より低いときには定電流
源３ａの電流値を増大するように動作するようになって
いる。
【００１４】図２は本発明の他の実施の形態の構成図を
示し、図１で示した構成からＤ／Ａ回路８を除いた構成
に次のような構成を加えた実施の形態となっている。即
ち、カウンタ回路７と同様な構成のカウンタ回路９がコ
ンパレータ回路６の出力に接続され、各カウンタ回路の
出力にはデジタル出力に応じて複数の電流源により電流
値が変わる電流値調整回路としての電流源回路１１及び
１２が各々接続され、電流源回路１１の出力は電流源３
ａの電流調整入力に接続され、電流源回路１２の出力は
電源電圧と発光素子１のアノードとの間に接続された定
電流源３ｂの電流調整入力に接続されている。また、各
カウンタ回路のデジタル出力はデジタルデータを記憶す
るためのＦＬＡＳＨメモリ等の記憶素子１３に接続さ
れ、カウンタ回路９にはカウンタ回路７と同様にクロッ
ク信号が接続されるとともに、制御入力ＥＮ２が接続さ
れている。電流源回路１１及び１２は、複数の電流源に
よる合成電流がデジタル出力に応じて変わるような回路
構成で、その合成出力が定電流源３ａ及び３ｂとカレン
トミラー接続される構成になっている。また、記憶素子
１３としては強誘電体メモリやＥＥＰＲＯＭ等の電気的
に書き込みや消去が可能で、電源が無くても記憶データ
を保持できるようなメモリ素子を使用することができ
る。
【００１５】このような回路構成により、図１の場合と
同様にして、発光素子１に流す電流値を容易に設定でき
るとともに光量の経時変化のない光量調整回路を形成で
きるようになる。また、必要に応じて設定した各電流値
をデジタルデータとして記憶素子１３に記憶できるの
で、電源を再投入する度に初期設定のために光量検出を
行わないでも、今回の電源投入以前に設定した記憶デー
タ若しくはメーカ側で事前設定された記憶データを使用
して直ちに定電流源３ａ及び３ｂの電流値を設定するこ
とが可能となり、光ディスク装置やレーザープリンタ装
置等の機器の素早い立ち上がり応答を可能にしたり、予
め記憶していた記憶データにより電流値を補正したりす
ることができるようにになっている。
【００１６】更に、図２の光量調整回路は次のような初
期制御を行うことにより発光素子１は２段階の光量を設
定できるようになる。即ち、先ず制御入力ＥＮ１をカウ
ント禁止、ＥＮ２をカウント許可の状態に設定し、カウ
ンタ回路９を使用して定電流源３ｂの電流値を決定し、
発光素子１の第１の光量を決定する。続いて、電圧源６
ｂの電圧値を変更した後、ＥＮ１をカウント許可、ＥＮ
２をカウント禁止の状態に設定し、カウンタ回路７を使
用して定電流源３ａの電流値を決定し、発光素子１の第
２の光量を決定する。その後、各カウンタ回路のＥＮ１
及びＥＮ２を共にカウント禁止にすれば、各定電流源の
電流値及び各電流値に対する発光素子１の光量は一定に
保持されるようになる。このとき、定電流源３ａの電流
値を定電流源３ｂの電流値よりも大きくなるように電圧
源６ｂを設定するようにすれば、発光素子１に定電流源
３ｂのみにより電流が供給されるときは低輝度の発光、
電流源３ａ及び３ｂにより電流が供給されるときは高輝
度の発光となり、変調信号に基づいて２段階の光量によ
るデータ出力を行えるようになる。尚、各カウンタ回路
の出力は必要に応じて記憶素子１３に書き込んだり読み
出すことができるようになっており、各カウンタ回路の
出力に代えて、記憶素子１３の出力により各電流調整回
路の電流値を設定できるようになっている。
【００１７】図３は変調回路４の具体的な回路及びこれ
を用いた発光素子１の駆動回路部を示している。変調回
路４は、電源電圧と基準電位との間に直列に接続された
定電流源３ａと発光素子１との間に接続されるととも
に、定電流源３と発光素子１との間に接続されたスイッ
チ素子としてのＰＮＰ型のトランジスタ４ａと、定電流
源３と基準電位の間に接続されたスイッチ素子としての
ＰＮＰ型のトランジスタ４ｂと、各トランジスタの導通
または遮断を背反的に切り換えられる出力回路４ｃとか
ら構成され、出力回路４ｃの入力には図示しない他の制
御回路からの光出力を変調してデータ出力するための変
調信号が接続され、その反転出力及び非反転出力は各ト
ランジスタのベースに各々接続されている。このような
回路構成により、変調信号に応じて、発光素子１に所定
の電流を流して点灯させたり基準電位に電流を逃がして
発光素子１を消灯したりするように動作する。
【００１８】尚、本発明は上述の実施の形態に限定され
るものではなく、例えば、図１と図２の実施の形態の回
路を任意に組み合わせることは勿論のこと、カウンタ回
路、電流調整回路及び定電流源回路を更に追加して複数
段階の光量を設定できるようにしたり、電流電圧変換回
路５やコンパレータ回路６を他の構成にしたり、電流電
圧変換回路５を省略したり、複数の発光素子を駆動して
発光させるようにしても良い。また、変調回路４は図３
の実施の形態に限定されるものではなく、発光素子に流
れる電流を変調できる回路方式ならば任意の回路で良
い。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の記載に
係わる光量調整回路は、発光素子に流す電流値を容易に
設定できるとともに、設定した電流値及びこれによる発
光素子の光量の経時変化が無くなるので、発光素子の光
量が安定するようになり光量調整を頻繁に行う必要が無
くなり、容易に光量調整回路を使用できるようになると
いう効果がある。また、請求項２の記載に係わる光応用
装置は、システム動作の途中で光量調整を頻繁に行う必
要が無いので、発光素子に流す電流をより高速のデータ
で変調することが可能となり、光応用装置の高速化及び
高密度化を図れるようになるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態を示す構成図、
【図２】 本発明の他の実施の形態を示す構成図、
【図３】 本発明に用いる変調回路を具体的に示す回路
図、
【図４】 従来の実施例を示す構成図である。
【符号の説明】
１ ：発光素子 ２ ：受光素子 ３ａ ：定電流源 ４ ：変調回路 ５ ：電流電圧変換回路 ６ ：コンパレータ回路 ７ ：カウンタ回路 ８ ：デジタルアナログ変換手段

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 発光素子に流れる電流に応じて前記発光
    素子から発生する光を受光素子で検出し、検出した光量
    レベルに応じて前記発光素子に供給する電流値を再設定
    して前記発光素子の光量を調整する光量調整回路におい
    て、検出した前記光量レベルに応じて計数動作するアッ
    プ／ダウンカウンタ回路と、前記カウンタ回路の出力結
    果に応じて前記発光素子に供給する電流値を再設定する
    電流値調整回路と、を有することを特徴とする光量調整
    回路。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の光量調整回路を用いて
    発光素子に流れる電流値を調整していることを特徴とす
    る光応用装置。
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