(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。【選択図】図１
2006060259.tif 000002
【特許請求の範囲】
【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、
前記アップ／ダウンカウンタ回路の出力結果を記録する不揮発性メモリと、
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。
【請求項２】
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第１および第２のアップ／ダウンカウンタ回路と、
前記第１および第２のアップ／ダウンカウンタ回路の出力結果を記録する不揮発性メモリと、
前記第１および第２のアップ／ダウンカウンタ回路の出力結果に応じて、それぞれ前記発光素子に供給する電流値を再設定する第１および第２の電流値調整回路と、を有することを特徴とする光量調整回路。
【請求項３】
請求項１または２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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、前記アップ／ダウンカウンタ回路の出力結果を記録する不揮発性メモリと、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に記載の光量調整回路は、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第１および第２のアップ／ダウンカウンタ回路と、前記第１および第２のアップ／ダウンカウンタ回路の出力結果を記録する不揮発性メモリと、前記第１および第２のアップ／ダウンカウンタ回路の出力結果に応じて、それぞれ前記発光素子に供給する電流値を再設定する第１および第２の電流値調整回路と、を有することを特徴とする。さらに、請求項３の記載に係わる光応用装置は、請求項１または請求項２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。
【発明の効果】
【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および２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。さらに、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、電源投入時の装置の動作開始が遅くならない。また、請求項３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。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
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３ａ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６ｂの電圧値を変更した後、ＥＮ１をカウント許可、ＥＮ２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】
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】
【００２０】
【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】
【００２１】
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、１３  記憶素子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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