(57)【要約】【課題】経年変化による光出力低下に対して、レーザダイオードを駆動する電流値の増加を防止し、寿命の延長を図ることができるレーザダイオードの光出力制御装置を提供する。【解決手段】レーザダイオードの光出力制御装置は、レーザダイオードの光出力をフィードバックして自動光量制御を行うレーザダイオードの光出力制御装置であって、レーザダイオードと、レーザダイオードを駆動する駆動手段と、レーザダイオードの光出力を検出する光出力検出手段と、駆動電流を検出する駆動電流検出手段と、光出力と駆動電流とからレーザダイオードの劣化を判定する劣化判定手段と、その判定結果に基づいてレーザダイオードの光出力調整値を生成する光出力調整値発生手段と、光出力目標値と光出力調整値と光出力により、レーザダイオードの光出力の大きさを制御する信号を駆動手段に出力する光出力制御手段と、を備える。【選択図】図１
2009021287.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザダイオードの光出力をフィードバックして自動光量制御を行うレーザダイオードの光出力制御装置であって、
レーザダイオードと
前記レーザダイオードを駆動する駆動手段と、
前記レーザダイオードの光出力を検出する光出力検出手段と、
前記レーザダイオードの駆動電流を検出する駆動電流検出手段と、
前記光出力検出手段の出力と前記駆動電流検出手段の出力とから、前記レーザダイオードの劣化を判定する劣化判定手段と、
前記劣化判定手段の判定結果に基づいて前記レーザダイオードの光出力の調整値を生成する光出力調整値発生手段と、
光出力目標値と前記光出力調整値発生手段の出力と前記光出力検出手段の出力により、前記レーザダイオードの光出力の大きさを制御する信号を前記駆動手段に出力する光出力制御手段と
を備え、
前記レーザダイオードの光出力と駆動電流とに基づいて前記レーザダイオードの劣化を判定し、前記判定結果に応じて前記レーザダイオードの光出力を変化させることを特徴とするレーザダイオードの光出力制御装置。
【請求項２】
前記劣化判定手段は、
前記レーザダイオードの光出力と前記駆動電流との比を基準値と比較して前記レーザダイオードの劣化を判定することを特徴とする請求項１に記載のレーザダイオードの光出力制御装置。
【請求項３】
前記光出力調整値発生手段は、
（ａ）前記レーザダイオードの光出力と駆動電流との比が基準値より大きい時は０の光出力調整値を出力し、
（ｂ）前記レーザダイオードの光出力と駆動電流との比が基準値より小さい時は、前記光出力と駆動電流との比と前記基準値との差分に比例した量の光出力調整値を出力する、
ことを特徴とする請求項２に記載のレーザダイオードの光出力制御装置。
【請求項４】
前記劣化判定手段は、
前記レーザダイオードの初期状態での光出力と駆動電流との比を基準値として前記レーザダイオードの劣化を判定することを特徴とする請求項２に記載のレーザダイオードの光出力制御装置。
【請求項５】
前記劣化判定手段は、
前記レーザダイオードの光出力と前記駆動電流とに基づいて前記光出力の駆動電流に対する増加率を算出し、前記光出力の増加率を基準値と比較して前記レーザダイオードの劣化を判定することを特徴とする請求項１に記載のレーザダイオードの光出力制御装置。
【請求項６】
前記光出力調整値発生手段は、
（ａ）前記レーザダイオードの光出力の駆動電流に対する増加率が基準値より大きい時は０の光出力調整値を出力し、
（ｂ）前記レーザダイオードの光出力の駆動電流に対する増加率が基準値より小さい時は、前記増加率と前記基準値との差分に比例した量の光出力調整値を出力する、
ことを特徴とする請求項５に記載のレーザダイオードの光出力制御装置。
【請求項７】
前記劣化判定手段は、
前記レーザダイオードの初期状態での光出力の駆動電流に対する増加率を基準値として前記レーザダイオードの劣化を判定することを特徴とする請求項５に記載のレーザダイオードの光出力制御装置。
【請求項８】
前記光出力調整値発生手段は、
所定のタイミング信号に同期して、前記光出力調整値を更新することを特徴とする請求項１に記載のレーザダイオードの光出力制御装置。
【請求項９】
前記タイミング信号は、前記光出力制御装置の回路ＯＮ時、前記レーザダイオードの光出力の検出開始時、又は、前記回路ＯＦＦの直前のうち、少なくともいずれかの時点に発生させることを特徴とする請求項８に記載のレーザダイオードの光出力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスプレイに用いるレーザダイオードの光出力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザダイオードは経年変化により、同じ光出力を得るための駆動電流が増加していくという特性をもつ。そこで、レーザに流れる電流の大きさを検出し、その電流の大きさが所定の基準値以下の場合には光出力を一定にする制御を行い、電流値が基準値に達した場合には駆動電流を一定にする制御を選択する方法が提案されている（以下、特許文献１参照。）。
【０００３】
図７は、従来のレーザダイオードの光出力制御装置の構成を示すブロック図である。従来の光出力制御装置の構成について、図７を用いて簡単に説明する。
従来のレーザダイオードの光出力制御装置では、駆動手段２によりレーザダイオード３を駆動する。レーザダイオード３の光出力を光出力検出手段５で検出して光制御手段１２に入力し、光出力目標値との差分に応じて駆動手段２への電流指令値を切り替え手段９に出力する。一方、駆動手段２の電流値を電流検出手段４で検出して電流制御手段８に入力し、電流目標値との差分に応じて駆動手段２への電流指令値を切り替え手段９に出力する。
【０００４】
図４（ａ）を用いて、従来のレーザダイオードの光出力制御の方法を説明する。図４（ａ）は、従来の光出力制御方法におけるレーザダイオードの光出力、電流の時間に対する変化を示すグラフである。この従来の光出力制御方法では、以下に説明するように、電流について基準値との大小関係に応じて電流自体を制御している。
（ａ）電流検出手段４の値が基準値より小さければ、切り替え手段９によって光制御手段１２の出力を選択して光出力目標値に光出力が一致するように制御される。これは一般にＡＰＣ制御と呼ばれている。
（ｂ）一方、電流検出手段４の値が基準値より大きければ、切り替え手段９によって電流制御手段８の出力を選択して電流目標値に駆動電流値が一致するように制御される。これは一般的にＡＣＣ制御と呼ばれている。
上述のように、ＡＰＣ制御時は動作時間の経過と共に光出力を一定にするために電流値が少しずつ増加していく。その後、この電流値がある基準値に達したらＡＣＣ制御に切り替えて電流値を一定にする。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１７８２２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の方法では電流値を一定に保つことができるが、経年変化による劣化によってレーザダイオードの光出力は低下していき、電流値一定でも光出力は変動するという課題がある。このような経年変化による光出力の変化はディスプレイの光源として用いた場合には輝度の変化となって好ましくない。
また、経年変化による光出力低下に対して電流値を増加することで輝度を上げようとするとレーザダイオードの寿命を短くする場合があった。
【０００７】
本発明の目的は、経年変化による光出力低下に対して、レーザダイオードを駆動する電流値の増加を防止し、寿命の延長を図ることができるレーザダイオードの光出力制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明に係る光出力制御装置は、レーザダイオードの光出力をフィードバックして自動光量制御を行うレーザダイオードの光出力制御装置であって、
レーザダイオードと
前記レーザダイオードを駆動する駆動手段と、
前記レーザダイオードの光出力を検出する光出力検出手段と、
前記レーザダイオードの駆動電流を検出する駆動電流検出手段と、
前記光出力検出手段の出力と前記駆動電流検出手段の出力とから、前記レーザダイオードの劣化を判定する劣化判定手段と、
前記劣化判定手段の判定結果に基づいて前記レーザダイオードの光出力の調整値を生成する光出力調整値発生手段と、
光出力目標値と前記光出力調整値発生手段の出力と前記光出力検出手段の出力により、前記レーザダイオードの光出力の大きさを制御する信号を前記駆動手段に出力する光出力制御手段と
を備え、
前記レーザダイオードの光出力と駆動電流とに基づいて前記レーザダイオードの劣化を判定し、前記判定結果に応じて前記レーザダイオードの光出力を変化させることを特徴とする。
【０００９】
また、前記劣化判定手段は、
前記レーザダイオードの光出力と前記駆動電流との比を基準値と比較して前記レーザダイオードの劣化を判定してもよい。
【００１０】
さらに、前記光出力調整値発生手段は、
（ａ）前記レーザダイオードの光出力と駆動電流との比が基準値より大きい時は０の光出力調整値を出力し、
（ｂ）前記レーザダイオードの光出力と駆動電流との比が基準値より小さい時は、前記光出力と駆動電流との比と前記基準値との差分に比例した量の光出力調整値を出力する、
こととしてもよい。
【００１１】
またさらに、前記劣化判定手段は、
前記レーザダイオードの初期状態での光出力と駆動電流との比を基準値として前記レーザダイオードの劣化を判定してもよい。
【００１２】
また、前記劣化判定手段は、
前記レーザダイオードの光出力と前記駆動電流とに基づいて前記光出力の駆動電流に対する増加率を算出し、前記光出力の増加率を基準値と比較して前記レーザダイオードの劣化を判定してもよい。
【００１３】
さらに、前記光出力調整値発生手段は、
（ａ）前記レーザダイオードの光出力の駆動電流に対する増加率が基準値より大きい時は０の光出力調整値を出力し、
（ｂ）前記レーザダイオードの光出力の駆動電流に対する増加率が基準値より小さい時は、前記増加率と前記基準値との差分に比例した量の光出力調整値を出力する、
こととしてもよい。
【００１４】
またさらに、前記劣化判定手段は、
前記レーザダイオードの初期状態での光出力の駆動電流に対する増加率を基準値として前記レーザダイオードの劣化を判定してもよい。
【００１５】
また、前記光出力調整値発生手段は、
所定のタイミング信号に同期して、前記光出力調整値を更新してもよい。
【００１６】
さらに、前記タイミング信号は、前記光出力制御装置の回路ＯＮ時、前記レーザダイオードの光出力の検出開始時、又は、前記回路ＯＦＦの直前のうち、少なくともいずれかの時点に発生させることとしてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のレーザダイオードの光出力制御装置によれば、光出力検出値と電流検出値とからレーザダイオードの経年変化を判定し、この変化がある値以上になった場合には光出力の目標値を少しずつ下げていくことにより経年変化による電流値の増加を防止することができる。更には光出力目標値を下げることによる電流値の減少によりレーザダイオードの寿命を延長することができる。また、経年変化に応じて光出力目標値を起動時のみ少しずつ下げる方法により、ディスプレイ用途での輝度の変化をユーザに気付かせることを難しくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る光出力制御装置について、添付図面を参照しながら説明する。なお、図面において実質的に同一の部材には同一の符号を付している。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るレーザダイオードの光出力制御装置の構成を示すブロック図である。このレーザダイオードの光出力制御装置は、光出力制御手段１と、駆動手段２と、レーザダイオード３と、電流検出手段４と、光出力検出手段５と、劣化判定手段６と、光出力調整値発生手段７とからなる。光出力制御手段１は、光出力目標値を取得する。駆動手段２は、光出力制御手段１の出力に応じた電流をレーザダイオード３に流してレーザダイオード３を駆動する。電流検出手段４は、レーザダイオード３に流れる電流値を検出する。光出力検出手段５は、レーザダイオード３の光出力値を検出する。劣化判定手段６は、電流検出手段４で検出した電流値と、光検出手段５で検出した光出力値とからレーザダイオード３の経年変化（劣化）を判定する。光出力調整値発生手段７は、劣化判定手段６の出力に応じて光出力目標値を変化させるための調整値を出力する。この調整値は、本装置を光源として使用するディスプレイの動作に伴って発生させるタイミング信号に同期して更新される。
【００２０】
図２は、図１の光出力制御装置のさらに詳細な構成を示すブロック図である。このレーザダイオードの光出力制御装置の各構成部材の動作について、図２を用いて説明する。
＜光出力制御手段＞
光出力制御手段１は、加算回路１１と光制御手段１２とを備える。
光出力制御手段１の加算回路１１で光出力目標値に光出力調整値発生手段７からのホールド信号を加算し、これを新たな光出力目標値として光出力検出手段５の光出力検出値と共に光制御手段１２に入力してＡＰＣ制御を行う。光出力調整値発生手段７からのホールド信号は、レーザダイオード３が劣化なしと判断された場合は、ホールド信号は０であるので、加算によって光出力目標値は変化しない。一方、レーザダイオード３が劣化ありと判断された場合は、ホールド信号は負であるので、加算によって光出力目標値は低下する。
【００２１】
＜劣化判定手段＞
劣化判定手段６は、しきい値減算回路６１と、除算回路６２と、減算回路６３と、判定回路６４とを備える。
この劣化判定手段６の動作について説明する。電流検出手段４の出力（電流検出値）はしきい値減算回路６１を経て除算回路６２に入る。一方、光出力検出手段５の出力（光出力検出値）も除算回路６２に入る。ここで、以下の演算を行う。
［増加率］＝光出力検出値÷（電流検出値−しきい値電流Ｉｔｈ）
これによって、図５に示すレーザダイオード３の光出力特性において、しきい値電流Ｉｔｈを超えてレーザ発振が始まってからの電流に対する光出力の増加率（直線の傾き）を得ることができる。そして減算回路６３で増加率から基準値を差し引いた値により判定回路６４で劣化判定を行う。減算回路６３の出力が正のときは、電流に対する光出力の増加率は基準値を上回っているので、劣化はないと判断して、判定回路６４の出力は「０」とする。減算回路６３の出力が負のときは、電流に対する光出力の増加率は基準値を下回っているので劣化が始まったと判断して、判定回路６４の出力は減算回路６３の出力に適当な係数を掛けた値とする。
ここで、例えば、レーザダイオードの初期状態での光出力の駆動電流に対する増加率を基準値として用いてもよい。
【００２２】
なお、上記の説明では、光出力の駆動電流に対する増加率を基準値と比較して劣化を判定しているが、これに限られず、例えば、光出力と駆動電流との比を基準値と比較して、劣化を判定してもよい。この場合には、レーザダイオードの初期状態での光出力と駆動電流との比を基準値として用いてもよい。
【００２３】
＜光出力調整値発生手段＞
光出力調整値発生手段７は、ホールド回路７１を備える。この光出力制御装置を光源として使用するディスプレイの動作に関して、後述するようにタイミング信号を発生させる。この光出力調整値発生手段７では、上記タイミング信号に同期して劣化判定手段６の出力をホールド回路７１でホールドし、このホールド信号を光出力調整値発生手段７の出力とする。ホールド信号は、上述のように、光出力制御手段１に入力され、新たな光出力目標値を算出し、ＡＰＣ制御が行われる。
【００２４】
光出力調整値発生手段７では、劣化判定手段６の判定結果に応じて以下のように光出力調整値を出力する。
（ａ）レーザダイオードの光出力の駆動電流に対する増加率が基準値より大きい時は「０」の光出力調整値を出力する。
（ｂ）レーザダイオードの光出力の駆動電流に対する増加率が基準値より小さい時は、増加率と基準値との差分に比例した量の光出力調整値を出力する。このように、増加率が基準値より小さい場合に、その差分に比例した光出力調整値を出力するので、経年変化による劣化のために増加率が小さくなった場合に、光出力目標値をすこしずつ下げることができるので、レーザダイオードの駆動電流を下げることができる。これによってレーザダイオードの寿命を長く保つことができる。
【００２５】
＜光出力制御方法＞
次に、この光出力制御装置における一連の流れを、図４（ｂ）を用いて説明する。図４（ｂ）は、本発明のレーザダイオードの光出力制御方法による光出力、電流値、増加率の時間に対するそれぞれの変化を示すものである。この光出力制御方法では、光出力の増加率と基準値との大小関係に応じて制御方法を変化させていることを特徴とする。
［１」光出力の増加率が基準値を上回っている場合
（ａ）電流に対する光出力の増加率（直線の傾き）が基準値を上回っている場合は、判定回路６４の出力は０となり、タイミング信号に同期して「０」の調整値がホールドされる。
（ｂ）この場合、光出力制御手段１の加算回路１１に入力される値は０であるので、光出力目標値の値がそのまま光制御手段１２に入力され、もとの光出力目標値でＡＰＣ制御を行う。
【００２６】
［２］光出力の増加率が基準値を下回っている場合
（ａ）一方、電流に対する光出力の増加率（直線の傾き）が基準値を下回っている場合は、判定回路６４の出力は差に応じた負の値となり、タイミング信号に同期して負の調整値がホールドされる。
（ｂ）加算回路１１での加算量は負の値であるので、光出力目標値から電流に対する光出力の増加率と基準値との差に比例した調整値を差し引いたものが駆動手段２に入る。
（ｃ）光出力制御手段１の加算回路１１に入力される値は負の値であるので、光出力目標値から電流に対する光出力の増加率と基準値との差に比例した値が差し引かれて光制御手段１２に入力され、この値でＡＰＣ制御を行う。これにより光出力目標値から電流に対する光出力の増加率の基準値からの低下につれて光出力を下げていく動作を行うことができる。
以上のように、光出力の増加率（直線の傾き）が基準値より大きい範囲では光出力一定の制御を行っているが、増加率が基準値を下回ると光出力を増加率の低下に応じて下げる動作を行うことができる。
【００２７】
次に、タイミング信号について説明する。光出力調整値発生手段７の出力は多少変動することが予想されるので、常時更新していると光出力目標値を常時変動させてしまい、ディスプレイの輝度変動となって見苦しくなってしまう。また、レーザダイオ−ド３の経年変化は比較的長い周期で現れる。そこで、光出力調整値発生手段７の出力がディスプレイ起動中に１回〜数回となるようにタイミング信号を発生させる。このタイミング信号で調整値をホールドするので、輝度変動を抑えることができる。さらに、レーザダイオード３の経年劣化に対応して調整値を変化させることができる。
【００２８】
図６（ａ）〜（ｃ）にタイミング信号発生方法の３通りの例を示す。
図６（ａ）は、ディスプレイの電源をＯＮにするタイミングでタイミング信号を発生させる方法を示す概略図である。この場合、電源ＯＮ後、タイマー等で一定時間経過後にタイミング信号を発生させることができる。この場合には、光出力制御装置の回路電源も同時にＯＮとしている。
図６（ｂ）は、ディスプレイの電源ＯＮ後、光出力が立ち上がった後に発生させる方法を示す概略図である。光出力を検出して一定レベル以上に立ち上がったことを示す光出力検出信号の立ち上がり（光出力の検出開始時）でタイミング信号を発生させる。
図６（ｃ）は、ディスプレイの電源をＯＦＦにするタイミングでタイミング信号を発生させる方法を示す概略図である。電源ＯＦＦ後、タイミング信号を発生させる。光出力制御装置の回路電源はタイマー等で遅延させてＯＮ／ＯＦＦを行う。これにより所望のタイミングでタイミング信号を発生させることができる。この場合には、ディスプレイの電源ＯＦＦの後、遅延時間の後、光出力制御装置の回路電源ＯＦＦとする。
このように、電源ＯＮ後の一定時間後、光出力の立ち上がり時、あるいは電源ＯＦＦ時などにタイミング信号を発生させた場合には、起動時又は起動中の１回のみ光出力目標値を変化させるので、ユーザに輝度変化を気付かせないようにすることができる。
【００２９】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２に係るレーザダイオードの光出力制御装置の構成を示すブロック図である。この実施の形態２に係る光出力制御装置では、図１の実施の形態１に係る光出力制御装置と比較すると、光出力制御手段１と駆動手段２との間にさらに電流制御手段８を加えている点で相違する。この電流制御手段８によって、電流検出手段４の電流検出値をフィードバックしてＡＣＣ制御を行うことができる。これによりレーザダイオード３の電流値を制御することができる。そこで、この光出力制御装置によれば、実施の形態１で説明した動作に加えて、レーザダイオード３の急激な劣化等に対して、電流の急激な上昇を抑えることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明に係る光出力制御装置では、光出力検出値と電流検出値とからレーザダイオードの経年変化を判定し、この経年変化がある値以上になった場合には光出力の目標値を少しずつ下げていくことにより経年変化による電流値の増加を防止することができる。更には光出力の指令値を下げることにより寿命を延長することができる。そこで、ディスプレイ等の光源として用いるレーザダイオードの光出力制御装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る光出力制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の各構成部材のさらに詳細な構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る光出力制御装置の構成を示すブロック図である。
【図４】（ａ）は、従来の光出力制御方法の概要を示す図であり、（ｂ）は、本発明の実施の形態１における光出力制御方法の概要を示す図である。
【図５】レーザダイオードの電流と光出力との関係を示すグラフである。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、様々なタイミング信号の発生時期について示す概略図である。
【図７】従来の光出力制御装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  光出力制御手段
２  駆動手段
３  レーザダイオード
４  電流検出手段
５  光出力検出手段
６  劣化判定手段
７  光出力調整値発生手段
８  電流制御手段
９  切り替え手段
１１  加算回路
１２  光制御手段
６１  しきい値減算回路
６２  除算回路
６３  減算回路
６４  判定回路
７１  ホールド回路
【図１】
2009021287.tif 000003
【図２】
2009021287.tif 000004
【図３】
2009021287.tif 000005
【図４】
2009021287.tif 000006
【図５】
2009021287.tif 000007
【図６】
2009021287.tif 000008
【図７】
2009021287.tif 000009