(57)【要約】【課題】フォトダイオードの特性ばらつきに対して外部からの調整を必要とせず、回路内部で自動的に対応することができる発光装置を提供する。【解決手段】電流源１は、レーザダイオードＤ１に駆動電流Ｉｄを供給する。フォトダイオードＤ２は、レーザダイオードＤ１から照射された光２を受光し、その光パワーに比例した受光電流Ｉｏｐを出力する。電流変換回路３は、受光電流Ｉｏｐに比例した第１電流Ｉ１及び第２電流Ｉ２を出力する。可変抵抗４は、自身の抵抗値と第１電流Ｉ１の積で表される第１電圧Ｖ１を出力する。電流源制御回路５は、第１電圧Ｖ１と所定の制御電圧Ｖｃｏｎとの差電圧の絶対値が減少するように電流源１を制御する。可変抵抗制御回路６は、駆動電流Ｉｄに対する第２電流Ｉ２の比が小さいほど可変抵抗４の抵抗値が大きくなるように制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザダイオードと、
前記レーザダイオードに駆動電流を供給する電流源と、
前記レーザダイオードから照射された光を受光し、その光パワーに比例した受光電流を出力するフォトダイオードと、
前記受光電流に比例した第１電流及び第２電流を出力する電流変換回路と、
自身の抵抗値と前記第１電流の積で表される第１電圧を出力する可変抵抗と、
前記第１電圧と所定の制御電圧との差電圧の絶対値が減少するように前記電流源を制御する電流源制御回路と、
前記駆動電流に対する前記第２電流の比が小さいほど前記可変抵抗の抵抗値が大きくなるように制御する可変抵抗制御回路とを備えることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記可変抵抗は、
前記電流変換回路と接地点との間に接続された第１抵抗と、
前記第１抵抗に並列に接続された第２抵抗と、
前記第１抵抗に並列、かつ前記第２抵抗に直列に接続されたスイッチとを有し、
前記可変抵抗制御回路は、
前記第２電流に比例した第２電圧を出力する第１電流電圧変換回路と、
前記駆動電流に比例した第３電圧を出力する第２電流電圧変換回路と、
前記第３電圧に対する前記第２電圧の比が所定の閾値を超える場合は前記スイッチをオンにし、この比が所定の閾値を超えない場合は前記スイッチをオフにするスイッチ切替回路とを有することを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記可変抵抗は、
前記電流変換回路と接地点との間に接続された第１抵抗と、
前記第１抵抗に直列に接続された第２抵抗と、
前記第１抵抗に直列、かつ前記第２抵抗に並列に接続されたスイッチとを有し、
前記可変抵抗制御回路は、
前記第２電流に比例した第２電圧を出力する第１電流電圧変換回路と、
前記駆動電流に比例した第３電圧を出力する第２電流電圧変換回路と、
前記第３電圧に対する前記第２電圧の比が所定の閾値を超える場合は前記スイッチをオンにし、この比が所定の閾値を超えない場合は前記スイッチをオフにするスイッチ切替回路とを有することを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項４】
前記第２抵抗、前記スイッチ、前記第１電流電圧変換回路、前記第２電流電圧変換回路、及び前記スイッチ切替回路を一つのセットとして、複数のセットが設けられていることを特徴とする請求項２又は３に記載の発光装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトダイオードの特性ばらつきに対して外部からの調整を必要とせず、回路内部で自動的に対応することができる発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザダイオードに流す電流の電流値が同じでも、レーザダイオードの光パワーは経年劣化や周囲環境の変化により変化する。そのため、レーザダイオードの光パワーが設定値通りになるように、レーザダイオードに流す電流の電流値を制御するＡＰＣ（Automatic laser Power Control）回路が使用されている。この場合、レーザダイオードが発する光がモニタ用のフォトダイオードで測定される。しかし、受光した光に対して出力する電流がフォトダイオードごとにばらつくという問題があった。
【０００３】
これに対して、特許文献１には、複数の電流電圧変換回路を設け、各電流電圧変換回路の変換特性を外部からの指示信号に基づいて切り替えることで、フォトダイオードの特性ばらつきに対応することが記載されている。また、特許文献２には、それぞれが電流電圧変換特性を調整する抵抗に対応したディップスイッチ群を設け、このディップスイッチ群の組み合わせを外部からの指示信号に基づいて切り替えることで電流電圧変換特性を調整することが記載されている。さらに、特許文献３にも同様の発光装置が記載されている。また、特許文献４には、抵抗値を切り替える構成を有する発光装置が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２２３４３０号公報
【特許文献２】特開平２−２２９４８３号公報
【特許文献３】特開２００３−８１３９号公報
【特許文献４】特開平０７−６６６３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の発光装置は、電流電圧変換回路の変換特性を切り替えるために外部からの指示信号を必要としていた。また、フォトダイオードの特性ばらつきを検査し、外部から与える指示信号を決定する工程も必要としていた。
【０００６】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、フォトダイオードの特性ばらつきに対して外部からの調整を必要とせず、回路内部で自動的に対応することができる発光装置を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る発光装置は、レーザダイオードと、レーザダイオードに駆動電流を供給する電流源と、レーザダイオードから照射された光を受光し、その光パワーに比例した受光電流を出力するフォトダイオードと、受光電流に比例した第１電流及び第２電流を出力する電流変換回路と、自身の抵抗値と第１電流の積で表される第１電圧を出力する可変抵抗と、第１電圧と所定の制御電圧との差電圧の絶対値が減少するように電流源を制御する電流源制御回路と、駆動電流に対する第２電流の比が小さいほど可変抵抗の抵抗値が大きくなるように制御する可変抵抗制御回路とを備える。本発明のその他の特徴は以下に明らかにする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、フォトダイオードの特性ばらつきに対して外部からの調整を必要とせず、回路内部で自動的に対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１． 
図１は、本発明の実施の形態１に係る発光装置を示す回路図である。発光装置は、光２を照射するレーザダイオードＤ１と、モニタ用のフォトダイオードＤ２と、ＡＰＣ回路１０とを有する。ＡＰＣ回路１０は、電流源１と、電流変換回路３と、可変抵抗４と、差動アンプを含む電流源制御回路５と、可変抵抗制御回路６と、端子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３とを有する。
【００１０】
可変抵抗４は、電流変換回路３と接地点との間に接続された第１抵抗Ｒ１と、第１抵抗Ｒ１に並列に接続された第２抵抗Ｒ２と、第１抵抗Ｒ１に並列、かつ第２抵抗Ｒ２に直列に接続されたスイッチＳとを有する。また、可変抵抗制御回路６は、第１電流電圧変換回路７と、第２電流電圧変換回路８と、差動アンプを含むスイッチ切替回路９とを有する。
【００１１】
次に、本実施の形態に係る発光装置の動作について説明する。電流源１は、端子Ｐ１を介してレーザダイオードＤ１に駆動電流Ｉｄを供給する。レーザダイオードＤ１は駆動電流Ｉｄに応じた光２を照射する。フォトダイオードＤ２は、レーザダイオードＤ１から照射された光２を受光し、その光パワーに比例した受光電流Ｉｏｐを出力する。電流変換回路３は、端子Ｐ２を介して受光電流Ｉｏｐを入力し、この受光電流Ｉｏｐに比例した第１電流Ｉ１及び第２電流Ｉ２を出力する。可変抵抗４は、自身の抵抗値と第１電流Ｉ１の積で表される第１電圧Ｖ１を出力する。
【００１２】
電流源制御回路５は、端子Ｐ３を介して、レーザダイオードＤ１の発光出力の基準となる制御電圧Ｖｃｏｎを入力する。そして、電流源制御回路５は、第１電圧Ｖ１と制御電圧Ｖｃｏｎとの差電圧の絶対値が減少するように電流源１を制御する。このようにレーザダイオードＤ１に供給される電流Ｉｄを制御することで、レーザダイオードＤ１の光パワーが設定値（制御電圧Ｖｃｏｎで規定される値）通りになる。
【００１３】
可変抵抗制御回路６において、第１電流電圧変換回路７は、第２電流Ｉ２に比例した第２電圧Ｖ２を出力する。第２電流電圧変換回路８は、電流源１から出力された駆動電流Ｉｄのモニタ電流Ｉｍを入力し、モニタ電流Ｉｍ（駆動電流Ｉｄ）に比例した第３電圧Ｖ３を出力する。スイッチ切替回路９は、第３電圧Ｖ３に対する第２電圧Ｖ２の比が所定の閾値を超える場合（フォトダイオードＤ２の電力電流変換効率が良い場合）はスイッチＳをオンにし、この比が所定の閾値を超えない場合（フォトダイオードＤ２の電力電流変換効率が悪い場合）はスイッチＳをオフにする。即ち、可変抵抗制御回路６は、駆動電流Ｉｄに対する第２電流Ｉ２の比が所定の閾値より小さくなると、可変抵抗４の抵抗値が大きくなるように制御する。
【００１４】
スイッチＳがオンの時の電圧Ｖ１は、Ｖ１＝Ｉ１×（１／（１／Ｒ１＋１／Ｒ２））となる。一方、スイッチＳがオフの時の電圧Ｖ１は、Ｖ１＝Ｉ１×Ｒ１となる。従って、スイッチＳがオフの時の方がオンの時に比べて電圧Ｖ１が高くなる。このため、フォトダイオードＤ２の電力電流変換効率が悪い場合にスイッチＳをオフにして電圧Ｖ１を高くすることで、制御電圧Ｖｃｏｎを高い電圧まで広く利用できる。
【００１５】
以上説明したように、本実施の形態に係る発光装置は、フォトダイオードＤ２の特性ばらつきに応じて可変抵抗制御回路６が可変抵抗４の抵抗値を自動的に調整して、制御電圧Ｖｃｏｎの制御可能範囲を適正に切り替える。従って、フォトダイオードＤ２の特性ばらつきに対して外部からの調整を必要とせず、回路内部で自動的に対応することができる。
【００１６】
なお、スイッチＳとして、低いオン抵抗を実現できるＭＯＳトランジスタを用いれば、スイッチＳのオン／オフによる微妙な抵抗値の変化を防止することができる。また、本実施の形態ではレーザダイオードＤ１に電流を供給しているが、レーザダイオードＤ１に流れる電流を引き抜くようにしてもよい。そして、本実施の形態ではフォトダイオードＤ２に流れる電流を引き抜いているが、フォトダイオードＤ２に電流を供給するようにしてもよい。
【００１７】
実施の形態２．
図２は、本発明の実施の形態２に係る発光装置を示す回路図である。実施の形態１と異なる点について説明する。複数の第２抵抗Ｒ２１・・・Ｒ２ｎ（ｎは２以上の整数）が第１抵抗Ｒ１に並列に接続されている。第１抵抗Ｒ１に並列、かつ第２抵抗Ｒ２１・・・Ｒ２ｎにそれぞれ直列に接続された複数のスイッチＳ１・・・Ｓｎが設けられている。そして、複数のスイッチＳ１・・・Ｓｎにそれぞれ対応する第１電流電圧変換回路７１・・・７ｎ、第２電流電圧変換回路８１・・・８ｎ、及びスイッチ切替回路９１・・・９ｎが設けられている。即ち、第２抵抗Ｒ２ｉ（ｉ＝１・・・ｎ）、スイッチＳｉ、第１電流電圧変換回路７ｉ、第２電流電圧変換回路８ｉ、及びスイッチ切替回路９ｉを一つのセットとして、複数のセットが設けられている。
【００１８】
次に、本実施の形態に係る発光装置の動作について説明する。ただし、実施の形態１と異なる点について説明する。
【００１９】
第１電流電圧変換回路７ｉ（ｉ＝１・・・ｎ）は、第２電流Ｉ２に比例した第２電圧Ｖ２ｉを出力する。第２電流電圧変換回路８ｉは、電流源１から出力された駆動電流Ｉｄのモニタ電流Ｉｍを入力し、モニタ電流Ｉｍ（駆動電流Ｉｄ）に比例した第３電圧Ｖ３ｉを出力する。スイッチ切替回路９ｉ（ｉ＝１・・・ｎ）は、それぞれ、第３電圧Ｖ３ｉに対する第２電圧Ｖ２ｉの比が所定の閾値を超える場合はスイッチＳｉをオンにし、この比が所定の閾値を超えない場合はスイッチＳｉをオフにする。
【００２０】
スイッチＳ１・・・Ｓｎが全てオンの時の第１電圧Ｖ１は、Ｖ１＝Ｉ１×（１／（１／Ｒ１＋・・・＋１／Ｒｎ））となる。一方、スイッチＳ１・・・Ｓｎが全てオフの時の電圧Ｖ１は、Ｖ１＝Ｉ１×Ｒ１となる。前者はフォトダイオードＤ２の電力電流変換効率が最も良い場合に対応し、後者は最も悪い場合に対応している。第１電圧Ｖ１を両者の間の値に調整する場合は、各第１電流電圧変換回路７１〜７ｎの電流電圧変換係数によって調整する。これにより、実施の形態１と同様の効果を得ることができるだけでなく、制御電圧Ｖｃｏｎの制御可能範囲を細かく切り替えることができる。
【００２１】
なお、第１電流電圧変換回路７１〜７ｎの電流電圧変換係数を同じ値に設定してもよいが、それぞれ異なった値に設定すれば、可変抵抗４の抵抗値をｎビット分の異なった値に設定することができる。また、電流変換回路３の電流Ｉ２や電流源１のモニタ電流Ｉｍの電流値は、第１電流電圧変換回路７１〜７ｎの数に応じて調整する必要がある。
【００２２】
実施の形態３．
図３は、本発明の実施の形態３に係る発光装置を示す回路図である。実施の形態１と異なる点について説明する。
実施の形態１では抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２を並列に接続していたが、本実施の形態３では、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２を直列に接続する。即ち、可変抵抗４は、電流変換回路３と接地点との間に接続された第１抵抗Ｒ１と、第１抵抗Ｒ１に直列に接続された第２抵抗Ｒ２と、第１抵抗Ｒ１に直列、かつ第２抵抗Ｒ２に並列に接続されたスイッチＳとを有する。
【００２３】
可変抵抗制御回路６のスイッチ切替回路９は、第３電圧Ｖ３に対する第２電圧Ｖ２の比が所定の閾値を超える場合（フォトダイオードＤ２の電力電流変換効率が良い場合）はスイッチＳをオンにし、この比が所定の閾値を超えない場合（フォトダイオードＤ２の電力電流変換効率が悪い場合）はスイッチＳをオフにする。スイッチＳはオンになると抵抗Ｒ２をバイパスするため、スイッチＳがオンの時の電圧Ｖ１は、Ｖ１＝Ｉ１×Ｒ１となる。一方、スイッチＳがオフの時の電圧Ｖ１は、Ｖ１＝Ｉ１×（Ｒ１＋Ｒ２）となる。従って、スイッチＳがオフの時の方がオンの時に比べて電圧Ｖ１が高くなる。このため、フォトダイオードＤ２の電力電流変換効率が悪い場合にスイッチＳをオフにして電圧Ｖ１を高くすることで、制御電圧Ｖｃｏｎを高い電圧まで広く利用できる。よって、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００２４】
実施の形態４．
図４は、本発明の実施の形態４に係る発光装置を示す回路図である。実施の形態２と異なる点について説明する。複数の第２抵抗Ｒ２１・・・Ｒ２ｎ（ｎは２以上の整数）が第１抵抗Ｒ１に直列に接続されている。第１抵抗Ｒ１に直列、かつ第２抵抗Ｒ２１・・・Ｒ２ｎにそれぞれ並列に接続された複数のスイッチＳ１・・・Ｓｎが設けられている。
【００２５】
可変抵抗制御回路６のスイッチ切替回路９ｉ（ｉ＝１・・・ｎ）は、それぞれ、第３電圧Ｖ３ｉに対する第２電圧Ｖ２ｉの比が所定の閾値を超える場合はスイッチＳｉをオンにし、この比が所定の閾値を超えない場合はスイッチＳｉをオフにする。スイッチＳ１・・・Ｓｎが全てオンの時の第１電圧Ｖ１は、Ｖ１＝Ｉ１×Ｒ１となる。一方、スイッチＳ１・・・Ｓｎが全てオフの時の電圧Ｖ１は、Ｖ１＝Ｉ１×（Ｒ１＋・・・＋Ｒｎ）となる。前者はフォトダイオードＤ２の電力電流変換効率が最も良い場合に対応し、後者は最も悪い場合に対応している。第１電圧Ｖ１を両者の間の値に調整する場合は、各第１電流電圧変換回路７１〜７ｎの電流電圧変換係数によって調整する。これにより、実施の形態２と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る発光装置を示す回路図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係る発光装置を示す回路図である。
【図３】本発明の実施の形態３に係る発光装置を示す回路図である。
【図４】本発明の実施の形態４に係る発光装置を示す回路図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  電流源
２  光
３  電流変換回路
４  可変抵抗
５  電流源制御回路
６  可変抵抗制御回路
７，７１・・・７ｎ  第１電流電圧変換回路
８，８１・・・８ｎ  第２電流電圧変換回路
９，９１・・・９ｎ  スイッチ切替回路
Ｄ１  レーザダイオード
Ｄ２  フォトダイオード
Ｉ１  第１電流
Ｉ２  第２電流
Ｉｄ  駆動電流
Ｉｏｐ  受光電流
Ｒ１  第１抵抗
Ｒ２，Ｒ２１・・・Ｒ２ｎ  第２抵抗
Ｓ，Ｓ１・・・Ｓｎ  スイッチ
Ｖ１  第１電圧
Ｖ２，Ｖ２１・・・Ｖ２ｎ  第２電圧
Ｖ３，Ｖ３１・・・Ｖ３ｎ  第３電圧
Ｖｃｏｎ  制御電圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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