発光素子駆動回路
【課題】発光素子駆動回路の起動時間の短縮、およびAPC動作の高速化を要する。
【解決手段】発光素子と、制御端子を有し、前記制御端子の電位に応じて前記発光素子を駆動する駆動部と、前記制御端子に接続されたノードと、前記発光素子の発光光量を監視するモニタと、前記発光素子の発光光量が目標値に近づくように前記ノードの電位を制御する制御部と、前記発光素子の発光光量と前記目標値との差が基準量より大きい場合に、前記制御部による前記ノードの電位の制御を補助する補助制御部と、を備える発光素子駆動回路を提供する。
【解決手段】発光素子と、制御端子を有し、前記制御端子の電位に応じて前記発光素子を駆動する駆動部と、前記制御端子に接続されたノードと、前記発光素子の発光光量を監視するモニタと、前記発光素子の発光光量が目標値に近づくように前記ノードの電位を制御する制御部と、前記発光素子の発光光量と前記目標値との差が基準量より大きい場合に、前記制御部による前記ノードの電位の制御を補助する補助制御部と、を備える発光素子駆動回路を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、発光素子駆動回路に関する。
【背景技術】
【0002】
光源として用いられる発光素子は、例えば光学式エンコーダ等の用途においては、その発光光量を一定に維持するためのAPC(Auto Power Control、自動パワー制御)回路を要する。従来のAPC回路として、例えば、発光素子の発光光量をモニタして、目標値の発光光量に近づくように発光素子の駆動を制御する発光素子駆動回路が知られている。この発光素子駆動回路の起動時間を短縮し、APC動作を高速化するためには、発光素子の駆動を制御するノードの電位を短い時間で制御することを要する。特許文献1によると、APC動作前において、発光素子の駆動を制御するノードに接続された容量を予め所定の電圧に充電しておき、APC動作時においては基準電圧との差分のみを充放電し、これによってAPC動作が高速化される。これは、APC動作前においては演算増幅器をアナログバッファとして用い、APC動作時においては当該演算増幅器をコンパレータとして用いることによってなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平10−93171号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1に開示される技術では、APC動作前の充電及びAPC動作時の充電のいずれにおいても、同一の演算増幅器が使用され、その充電の速さは、当該演算増幅器の駆動力を越えるものではない。したがって、APC動作時には高速化が達成される一方で、APC動作前においては当該容量の充電時間を要し、結局のところ、相当の起動時間を要することになる。しかしながら、発光素子駆動回路は、短い時間で起動し、同時に、高速なAPC動作をすることが望ましい。
【0005】
本発明の目的は、発光素子駆動回路の起動時間を短縮し、APC動作を高速化することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一つの側面は発光素子駆動回路にかかり、前記発行素子駆動回路は、発光素子と、制御端子を有し、前記制御端子の電位に応じて前記発光素子を駆動する駆動部と、前記制御端子に接続されたノードと、前記発光素子の発光光量を監視するモニタと、前記発光素子の発光光量が目標値に近づくように前記ノードの電位を制御する制御部と、前記発光素子の発光光量と前記目標値との差が基準量より大きい場合に、前記制御部による前記ノードの電位の制御を補助する補助制御部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、発光素子駆動回路の起動時間を短縮し、APC動作を高速化することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】第1実施形態にかかる発光素子駆動回路を説明する図。
【図2】制御部の回路構成の一例を説明する図。
【図3】補助制御部の論理部の回路構成の一例を説明する図。
【図4】第1実施形態にかかる発光素子駆動回路の動作タイミングチャート図。
【図5】第1実施形態にかかる発光素子駆動回路の変形例を示した図。
【図6】第2実施形態にかかる発光素子駆動回路を説明する図。
【図7】補助制御部の論理部の回路構成の一例を説明する図。
【図8】補助制御部の論理部の特性を説明する図。
【図9】第3実施形態にかかる発光素子駆動回路を説明する図。
【図10】第3実施形態における制御部の回路構成の一例を説明する図。
【図11】本発明にかかる発光素子駆動回路を用いた光学式エンコーダを説明する図。
【図12】光学式エンコーダを用いたレンズ位置を調整するシステムを説明する図。
【発明を実施するための形態】
【0009】
<第1実施形態>
図1〜5を参照しながら、本発明の第1実施形態の発光素子駆動回路1を説明する。図1に例示するように、発光素子駆動回路1は、発光素子PDと、トランジスタMDと、モニタ40と、制御部10と、補助制御部20と、を含みうる。また、発光素子駆動回路1は、容量50を含みうる。この容量50は、制御部10の出力である端子(ノード)OUT1に接続されうる。発光素子PDは、図1においては、外付け部品として端子N_LEDに接続されている。トランジスタMDは、発光素子PDを駆動する駆動部として用いられ、端子OUT1と接続されたゲート(制御端子)の電位が閾値電圧を上回ったときに、発光素子PDを駆動しうる。モニタ40は、発光素子PDの発光光量を監視しうる。この監視は、例えば、モニタ40に含まれる光電変換素子によって発光素子PDの発光光量が電圧に変換されて、なされうる。制御部10は、比較部12及び電流源11を含み、端子OUT1の電位を制御しうる。端子OUT1の電位の制御は、比較部12が、モニタ40によって監視された発光素子PDの発光光量に応じた電圧Vmと、予め定められている参照電位Vrefと、を比較し、VmがVrefに近づくように行われる。即ち、この端子OUT1の電位の制御は、電流源11による容量50の充放電によってなされる。ここで、参照電位Vrefは、目標値の光量に対応する電圧である。制御部10は、例えば、図2に示すような回路によって構成されうる。
【0010】
補助制御部20は、制御部10による端子OUT1の電位の制御を補助しうる。この補助は、例えば、発光素子PDの発光光量に応じた電圧Vmを参照電位Vrefと比較し、その差が基準値より大きい場合になされうる。補助制御部20は、例えば、補助制御論理部30、補助電流源21、及びスイッチS1を含みうる。補助制御論理部30は、VmとVrefとの差が基準値より大きい場合にスイッチS1を導通状態にし、これにより、補助電流源21により容量50の充電が開始される。これにより、補助制御部20は、制御部10による端子OUT1の電位の制御を補助しうる。ここで、補助制御部20の補助電流源21は、制御部10の電流源11よりも駆動力が大きいとよい。
【0011】
図3は、補助制御論理部30の回路構成の一例を示す。補助制御論理部30は、比較部32、起動部31、及びRSフリップフロップ(以下、「RS−FF」と言う。)33を含む。比較部32は、発光素子PDの発光光量に応じた電圧Vmと参照電位Vrefとを比較する。この比較結果は配線φresetを介して、RS−FF33のReset端子に入力される。起動部31は、電源の立ち上がりを検出したときに検出信号パルスを出力する。このパルスは配線φsetを介して、RS−FF33のSet端子に入力される。RS−FF33はこれらの入力にしたがって、配線φcntを介して、スイッチS1を制御する信号を出力しうる。スイッチS1は、例えば、φcntがHi状態のときに導通状態になり、φcntがLow状態のときに非導通状態になる。
【0012】
図4は、補助制御論理部30の動作タイミングチャートを示す。図4には、発光素子PDの発光光量に応じた電圧Vm、参照電位Vref、配線φset、配線φreset、配線φcnt、及び端子OUT1の電位Voのそれぞれの電位を示す。期間T0において、Vmの初期状態が、例えば、Vrefよりも高い場合は、制御部10による電流源11を用いた端子OUT1の電位の制御がなされ、Voは緩やかに上昇しうる。期間T1において、起動部31は、例えば、電源の立ち上がりを検出することにより検出信号パルスを出力し、φsetはHi状態となる。したがって、φcntはHi状態となり、スイッチS1は導通状態になる。これにより、補助制御部20による端子OUT1の電位Voの制御の補助が開始される。具体的には、補助制御部20の補助電流源21から容量50への充電が開始される。補助電流源21は、制御部10の電流源11よりも駆動力が大きいときは、Voは急峻に上昇しうる。期間T2において、VoはトランジスタMDの閾値電圧を上回り、トランジスタMDは発光素子PDを駆動しうる。これにより、モニタ40は発光素子PDの発光光を受光し、それに応じてVmが降下しうる。ある期間において、VmがVrefを下回ったとき、φresetはHi状態となる。この期間をT3とする。これにより、φcntはLow状態となってスイッチS1は非導通状態になり、補助制御部20による補助電流源21を用いた端子OUT1の電位の制御の補助は終了しうる。以上のようにして、発光素子駆動回路1の起動時間を短縮することが可能となる。このようにして、発光素子駆動回路1は、発光素子PDの発光光量と目標値とを比較し、この差が基準量より大きい場合には、補助電流源21による端子OUT1の電位の制御の補助しうる。そして、この差が基準量より小さい場合に、当該補助を中止しうる。
【0013】
発光素子駆動回路1は、その後、APC動作へと移行しうる。このとき、VmとVrefとの差が基準値より大きい場合に、起動部31から検出パルス(φset=Hi状態)を出力することもできる。これにより、補助制御部20により、制御部10の端子OUT1の電位の制御を補助し、APC動作を高速化することも可能である。その後、VmがVrefを下回ったときは、前述と同様にしてφresetはHi状態になり、補助制御部20の当該補助は中止されうる。
【0014】
これにより、発光素子PDを駆動する駆動部の制御端子(トランジスタMDのゲート電位)の制御は、発光素子PDの発光光量が目標値に近づくように、制御部10によってなされうる。一方で、発光素子PDの発光光量と目標値との差が基準量より大きい場合は、この制御は、制御部10よりも大きい駆動力を有する補助制御部20による補助を得て、短時間でなされうる。この駆動力は、例えば、発光素子駆動回路1の起動時間を従来の10分の1にしたい場合は、補助制御部20の補助電流源21を、制御部10の電流源11よりも10倍大きい駆動力にすればよい。以上によって、発光素子駆動回路1の起動時間を短縮し、同時に、APC動作を高速化することができる。
【0015】
<第2実施形態>
図6〜8を参照しながら、本発明の第2実施形態の発光素子駆動回路2を説明する。図6に例示する発光素子駆動回路2は、補助電流源21の他に補助電流源21bを含む補助制御部20bを用いる点で第1実施形態と異なる。これにより、容量50への充電と放電の双方を行うことが可能となり、補助制御部20bによる端子OUT1の電位の制御の補助はより高い機能を有する。補助制御論理部30bからの出力信号は、補助電流源21及び21bのそれぞれに接続されるスイッチS1及びS1bを、配線φcnta及びcntbを介してそれぞれ制御しうる。スイッチS1及びS1bは、例えば、φcnta及びcntbがHi状態になることによってそれぞれ導通状態になる。ここで、補助制御部20bの補助電流源21及び21bは、制御部10の電流源11よりも駆動力が大きいとよい。
【0016】
図7は、補助制御論理部30bの回路構成の一例である。図7において、オフセット回路601及び602、比較器221及び222、並びにNAND回路34を用いた論理部31Sは、図3の起動部31に対応する。また、オフセット回路603及び604、比較器223及び224、並びにAND回路33を用いた論理部32Rは、図3の比較器32に対応する。比較器221の反転入力端子(−)には、Vref−ΔV1が入力される。比較器222の非反転入力端子(+)には、Vref+ΔV1が入力される。比較器223の反転入力端子(−)には、Vref−ΔV2が入力される。比較器224の非反転入力端子(+)には、Vref+ΔV2が入力される。ここで、ΔV1及びΔV2はオフセット電圧であり、ΔV1>ΔV2とする。また、比較器221の非反転入力端子(+)、比較器222の反転入力端子(−)、比較器223の非反転入力端子(+)、比較器224の反転入力端子(−)には、Vmが入力される。補助制御論理部30bは、さらに、RS−FF33と、AND回路36及び37を含む。
【0017】
図8は、入力Vmに対するφset、φreset、φcnta、及びcntbの状態を示す補助制御論理部30bの出力特性である。図8では、入力Vmを、例えば、期間T0〜T5にわたって、Vref+ΔV1からVref−ΔV1まで降下させ、期間T5〜T10にわたって、Vref−ΔV1からVref+ΔV1まで上昇させた場合の、それぞれの波形を描く。
【0018】
期間T0において、φsetはHi状態であり、φcntaはHi状態になる。これにより、スイッチS1が導通状態になり、補助電流源21により容量50への充電が開始されうる。期間T1において、φsetはLow状態になる。φcntaがHi状態のままであり、補助電流源21による容量50への充電は継続されうる。期間T2〜T3において、φresetはHi状態になり、φcntaがLow状態になる。これにより、スイッチS1は非導通状態になり、補助電流源21による容量50への充電は中止されうる。期間T4において、φresetはLow状態になる。期間T5において、φsetはHi状態になり、φcntbがHi状態になる。これにより、スイッチS1bが導通状態になり、補助電流源21bにより容量50からの放電が開始されうる。期間T6において、φsetはLow状態になる。φcntbがHi状態のままであり、補助電流源21bによる容量50からの放電は継続されうる。期間T7〜T8において、φresetはHi状態になり、φcntbがLow状態になる。これにより、スイッチS1bは非導通状態になり、補助電流源21bによる容量50からの放電は中止されうる。期間T9において、φresetはLow状態になる。期間T10において、φsetはHi状態になり、期間T0と同様の動作がなされる。
【0019】
以上のようにして、発光素子駆動回路2は、発光素子PDの発光光量と目標値とを比較し、この差が第1の基準量(ΔV1)より大きい場合には、補助電流源21または21bによる端子OUT1の電位の制御の補助を開始しうる。そして、この差が第2の基準量(ΔV2)より小さい場合は、当該補助を中止しうる。この場合、補助電流源21または21bによる補助は、発光素子PDの発光光量が目標値に近づくようになされうる。これによって、発光素子駆動回路2の起動時間を短縮し、さらにAPC動作を高速化することが可能となる。
【0020】
<第3実施形態>
図9及び10を参照しながら、本発明の第3実施形態の発光素子駆動回路3を説明する。図9に例示する発光素子駆動回路3は、第1実施形態とは、図10に例示するような構成の制御部10cを用いた点において異なる。また、発光素子駆動回路3は、第1実施形態とは、容量50の接続関係が異なる。
【0021】
制御部10cは、複数のトランジスタM1c〜M6cと、内部位相補償容量50cと、複数の電流源11c1〜11c3と、を含む。端子OUT1にはM6cのソースフォロア出力が接続される。端子OUT1と端子OUT2の間には容量50が接続されうる。トランジスタM1cのゲートは非反転入力端子(+)であり、モニタ40からの出力Vmが入力されうる。トランジスタM2cのゲートは反転入力端子(−)であり、参照電位Vrefが入力されうる。発光素子PDの光量が少ない時(Vm>Vref)は、M1cのゲート電圧の方がM2cのゲート電圧よりも高い。したがって、OUT1端子の電位が上昇するように動作する。OUT1端子の電圧の上昇の速さは、OUT1端子とOUT2端子の間に接続される容量50を充電する駆動力に依存し、その駆動力はトランジスタM1c及びM2のソースに接続される電流源11c1の駆動力に略等しい。APC動作については、第1実施形態と同様であるので省略する。
【0022】
以上、3つの実施形態の発光素子駆動回路について述べたが、本発明はこれらに限られるものではなく、目的、状態、用途、機能、およびその他の仕様の変更が適宜可能であり、他の実施形態によっても実施されうることは言うまでもない。例えば、補助電流源21は、図5に示すように、制御部10の電流源11と並列に配することによっても、同様の効果が得られる。例えば、比較器32については、その出力がノイズにより変動することを防止するため、ヒステリシス特性を有する比較器32を用いることも有効である。例えば、図4においては、Vmの初期状態をVrefよりも高い場合について考えたが、逆にVrefよりも低い場合においても同様の動作がなされるように、各ブロックの機能や極性を適宜変更することが可能である。また、例えば、図7の補助制御論理部30bにおいてはオフセット回路601乃至604を用いてオフセット電圧を生成したが、サイズの異なる差動対のトランジスタを用いて生成することも可能である。
【0023】
図11に例示するように、本発明にかかる発光素子駆動回路は、光学式エンコーダ100に用いることができる。光学式エンコーダ100は、例えば発光素子駆動回路1のうちトランジスタMD、制御部10、及び補助制御部20を含む回路部分110(図1)と、反射型光学式スケール120と、ラインセンサ130と、を有する。反射型光学式スケール120は、光源として用いられる発光素子PDからの発光光L1を反射しうる。ラインセンサ130は、反射型光学式スケール120からの反射光L2を検知するセンサ部である。反射光L2を検知したラインセンサ130から出力される電流は、例えばI/V変換回路140によって電圧に変換された後に演算処理がなされ、これによってレンズ位置に関する情報160を取得することができる。また、電圧に変換されたこの信号は、例えば加算器150において加算され、モニタ信号Vmとして回路部分110に入力されうる。これによって、発光素子駆動回路1は、発光素子の発光光量を監視しうる。
【0024】
図12は、光学式エンコーダ100を用いてレンズ位置を調整するシステムの一例を説明する図である。図12は、発光素子PD、反射型光学式スケール120と、ラインセンサ130と、レンズ182、その他のレンズを有する可動式の鏡筒181、鏡筒181を駆動するモーター180、及び演算部170を含むレンズ本体200を示す。演算部170は、例えば、焦点検出に関する制御信号171にしたがって、前述の光学式エンコーダ100の出力情報160について演算処理をして、レンズ位置に関する情報を取得する。これにしたがって、モーター180を制御して鏡筒181を駆動し、カメラはレンズ位置を調整して焦点を合わせることができる。
【0025】
以上はカメラに含まれる発光素子駆動回路について述べたが、カメラの概念には、撮影を主目的とする装置のみならず、撮影機能を補助的に備える装置(例えば、パーソナルコンピュータ、携帯端末)も含まれる。また、カメラは、上記の実施形態として例示された発光素子駆動回路を用いた光学式エンコーダと、固体撮像装置と、この固体撮像装置から出力される信号を処理する処理部とを含みうる。この処理部は、例えば、A/D変換器、および、このA/D変換器から出力されるデジタルデータを処理するプロセッサを含みうる。レンズ位置に関する情報の処理はこの処理部によってなされてもよいし、適宜変更が可能である。
【技術分野】
【0001】
本発明は、発光素子駆動回路に関する。
【背景技術】
【0002】
光源として用いられる発光素子は、例えば光学式エンコーダ等の用途においては、その発光光量を一定に維持するためのAPC(Auto Power Control、自動パワー制御)回路を要する。従来のAPC回路として、例えば、発光素子の発光光量をモニタして、目標値の発光光量に近づくように発光素子の駆動を制御する発光素子駆動回路が知られている。この発光素子駆動回路の起動時間を短縮し、APC動作を高速化するためには、発光素子の駆動を制御するノードの電位を短い時間で制御することを要する。特許文献1によると、APC動作前において、発光素子の駆動を制御するノードに接続された容量を予め所定の電圧に充電しておき、APC動作時においては基準電圧との差分のみを充放電し、これによってAPC動作が高速化される。これは、APC動作前においては演算増幅器をアナログバッファとして用い、APC動作時においては当該演算増幅器をコンパレータとして用いることによってなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平10−93171号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1に開示される技術では、APC動作前の充電及びAPC動作時の充電のいずれにおいても、同一の演算増幅器が使用され、その充電の速さは、当該演算増幅器の駆動力を越えるものではない。したがって、APC動作時には高速化が達成される一方で、APC動作前においては当該容量の充電時間を要し、結局のところ、相当の起動時間を要することになる。しかしながら、発光素子駆動回路は、短い時間で起動し、同時に、高速なAPC動作をすることが望ましい。
【0005】
本発明の目的は、発光素子駆動回路の起動時間を短縮し、APC動作を高速化することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一つの側面は発光素子駆動回路にかかり、前記発行素子駆動回路は、発光素子と、制御端子を有し、前記制御端子の電位に応じて前記発光素子を駆動する駆動部と、前記制御端子に接続されたノードと、前記発光素子の発光光量を監視するモニタと、前記発光素子の発光光量が目標値に近づくように前記ノードの電位を制御する制御部と、前記発光素子の発光光量と前記目標値との差が基準量より大きい場合に、前記制御部による前記ノードの電位の制御を補助する補助制御部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、発光素子駆動回路の起動時間を短縮し、APC動作を高速化することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】第1実施形態にかかる発光素子駆動回路を説明する図。
【図2】制御部の回路構成の一例を説明する図。
【図3】補助制御部の論理部の回路構成の一例を説明する図。
【図4】第1実施形態にかかる発光素子駆動回路の動作タイミングチャート図。
【図5】第1実施形態にかかる発光素子駆動回路の変形例を示した図。
【図6】第2実施形態にかかる発光素子駆動回路を説明する図。
【図7】補助制御部の論理部の回路構成の一例を説明する図。
【図8】補助制御部の論理部の特性を説明する図。
【図9】第3実施形態にかかる発光素子駆動回路を説明する図。
【図10】第3実施形態における制御部の回路構成の一例を説明する図。
【図11】本発明にかかる発光素子駆動回路を用いた光学式エンコーダを説明する図。
【図12】光学式エンコーダを用いたレンズ位置を調整するシステムを説明する図。
【発明を実施するための形態】
【0009】
<第1実施形態>
図1〜5を参照しながら、本発明の第1実施形態の発光素子駆動回路1を説明する。図1に例示するように、発光素子駆動回路1は、発光素子PDと、トランジスタMDと、モニタ40と、制御部10と、補助制御部20と、を含みうる。また、発光素子駆動回路1は、容量50を含みうる。この容量50は、制御部10の出力である端子(ノード)OUT1に接続されうる。発光素子PDは、図1においては、外付け部品として端子N_LEDに接続されている。トランジスタMDは、発光素子PDを駆動する駆動部として用いられ、端子OUT1と接続されたゲート(制御端子)の電位が閾値電圧を上回ったときに、発光素子PDを駆動しうる。モニタ40は、発光素子PDの発光光量を監視しうる。この監視は、例えば、モニタ40に含まれる光電変換素子によって発光素子PDの発光光量が電圧に変換されて、なされうる。制御部10は、比較部12及び電流源11を含み、端子OUT1の電位を制御しうる。端子OUT1の電位の制御は、比較部12が、モニタ40によって監視された発光素子PDの発光光量に応じた電圧Vmと、予め定められている参照電位Vrefと、を比較し、VmがVrefに近づくように行われる。即ち、この端子OUT1の電位の制御は、電流源11による容量50の充放電によってなされる。ここで、参照電位Vrefは、目標値の光量に対応する電圧である。制御部10は、例えば、図2に示すような回路によって構成されうる。
【0010】
補助制御部20は、制御部10による端子OUT1の電位の制御を補助しうる。この補助は、例えば、発光素子PDの発光光量に応じた電圧Vmを参照電位Vrefと比較し、その差が基準値より大きい場合になされうる。補助制御部20は、例えば、補助制御論理部30、補助電流源21、及びスイッチS1を含みうる。補助制御論理部30は、VmとVrefとの差が基準値より大きい場合にスイッチS1を導通状態にし、これにより、補助電流源21により容量50の充電が開始される。これにより、補助制御部20は、制御部10による端子OUT1の電位の制御を補助しうる。ここで、補助制御部20の補助電流源21は、制御部10の電流源11よりも駆動力が大きいとよい。
【0011】
図3は、補助制御論理部30の回路構成の一例を示す。補助制御論理部30は、比較部32、起動部31、及びRSフリップフロップ(以下、「RS−FF」と言う。)33を含む。比較部32は、発光素子PDの発光光量に応じた電圧Vmと参照電位Vrefとを比較する。この比較結果は配線φresetを介して、RS−FF33のReset端子に入力される。起動部31は、電源の立ち上がりを検出したときに検出信号パルスを出力する。このパルスは配線φsetを介して、RS−FF33のSet端子に入力される。RS−FF33はこれらの入力にしたがって、配線φcntを介して、スイッチS1を制御する信号を出力しうる。スイッチS1は、例えば、φcntがHi状態のときに導通状態になり、φcntがLow状態のときに非導通状態になる。
【0012】
図4は、補助制御論理部30の動作タイミングチャートを示す。図4には、発光素子PDの発光光量に応じた電圧Vm、参照電位Vref、配線φset、配線φreset、配線φcnt、及び端子OUT1の電位Voのそれぞれの電位を示す。期間T0において、Vmの初期状態が、例えば、Vrefよりも高い場合は、制御部10による電流源11を用いた端子OUT1の電位の制御がなされ、Voは緩やかに上昇しうる。期間T1において、起動部31は、例えば、電源の立ち上がりを検出することにより検出信号パルスを出力し、φsetはHi状態となる。したがって、φcntはHi状態となり、スイッチS1は導通状態になる。これにより、補助制御部20による端子OUT1の電位Voの制御の補助が開始される。具体的には、補助制御部20の補助電流源21から容量50への充電が開始される。補助電流源21は、制御部10の電流源11よりも駆動力が大きいときは、Voは急峻に上昇しうる。期間T2において、VoはトランジスタMDの閾値電圧を上回り、トランジスタMDは発光素子PDを駆動しうる。これにより、モニタ40は発光素子PDの発光光を受光し、それに応じてVmが降下しうる。ある期間において、VmがVrefを下回ったとき、φresetはHi状態となる。この期間をT3とする。これにより、φcntはLow状態となってスイッチS1は非導通状態になり、補助制御部20による補助電流源21を用いた端子OUT1の電位の制御の補助は終了しうる。以上のようにして、発光素子駆動回路1の起動時間を短縮することが可能となる。このようにして、発光素子駆動回路1は、発光素子PDの発光光量と目標値とを比較し、この差が基準量より大きい場合には、補助電流源21による端子OUT1の電位の制御の補助しうる。そして、この差が基準量より小さい場合に、当該補助を中止しうる。
【0013】
発光素子駆動回路1は、その後、APC動作へと移行しうる。このとき、VmとVrefとの差が基準値より大きい場合に、起動部31から検出パルス(φset=Hi状態)を出力することもできる。これにより、補助制御部20により、制御部10の端子OUT1の電位の制御を補助し、APC動作を高速化することも可能である。その後、VmがVrefを下回ったときは、前述と同様にしてφresetはHi状態になり、補助制御部20の当該補助は中止されうる。
【0014】
これにより、発光素子PDを駆動する駆動部の制御端子(トランジスタMDのゲート電位)の制御は、発光素子PDの発光光量が目標値に近づくように、制御部10によってなされうる。一方で、発光素子PDの発光光量と目標値との差が基準量より大きい場合は、この制御は、制御部10よりも大きい駆動力を有する補助制御部20による補助を得て、短時間でなされうる。この駆動力は、例えば、発光素子駆動回路1の起動時間を従来の10分の1にしたい場合は、補助制御部20の補助電流源21を、制御部10の電流源11よりも10倍大きい駆動力にすればよい。以上によって、発光素子駆動回路1の起動時間を短縮し、同時に、APC動作を高速化することができる。
【0015】
<第2実施形態>
図6〜8を参照しながら、本発明の第2実施形態の発光素子駆動回路2を説明する。図6に例示する発光素子駆動回路2は、補助電流源21の他に補助電流源21bを含む補助制御部20bを用いる点で第1実施形態と異なる。これにより、容量50への充電と放電の双方を行うことが可能となり、補助制御部20bによる端子OUT1の電位の制御の補助はより高い機能を有する。補助制御論理部30bからの出力信号は、補助電流源21及び21bのそれぞれに接続されるスイッチS1及びS1bを、配線φcnta及びcntbを介してそれぞれ制御しうる。スイッチS1及びS1bは、例えば、φcnta及びcntbがHi状態になることによってそれぞれ導通状態になる。ここで、補助制御部20bの補助電流源21及び21bは、制御部10の電流源11よりも駆動力が大きいとよい。
【0016】
図7は、補助制御論理部30bの回路構成の一例である。図7において、オフセット回路601及び602、比較器221及び222、並びにNAND回路34を用いた論理部31Sは、図3の起動部31に対応する。また、オフセット回路603及び604、比較器223及び224、並びにAND回路33を用いた論理部32Rは、図3の比較器32に対応する。比較器221の反転入力端子(−)には、Vref−ΔV1が入力される。比較器222の非反転入力端子(+)には、Vref+ΔV1が入力される。比較器223の反転入力端子(−)には、Vref−ΔV2が入力される。比較器224の非反転入力端子(+)には、Vref+ΔV2が入力される。ここで、ΔV1及びΔV2はオフセット電圧であり、ΔV1>ΔV2とする。また、比較器221の非反転入力端子(+)、比較器222の反転入力端子(−)、比較器223の非反転入力端子(+)、比較器224の反転入力端子(−)には、Vmが入力される。補助制御論理部30bは、さらに、RS−FF33と、AND回路36及び37を含む。
【0017】
図8は、入力Vmに対するφset、φreset、φcnta、及びcntbの状態を示す補助制御論理部30bの出力特性である。図8では、入力Vmを、例えば、期間T0〜T5にわたって、Vref+ΔV1からVref−ΔV1まで降下させ、期間T5〜T10にわたって、Vref−ΔV1からVref+ΔV1まで上昇させた場合の、それぞれの波形を描く。
【0018】
期間T0において、φsetはHi状態であり、φcntaはHi状態になる。これにより、スイッチS1が導通状態になり、補助電流源21により容量50への充電が開始されうる。期間T1において、φsetはLow状態になる。φcntaがHi状態のままであり、補助電流源21による容量50への充電は継続されうる。期間T2〜T3において、φresetはHi状態になり、φcntaがLow状態になる。これにより、スイッチS1は非導通状態になり、補助電流源21による容量50への充電は中止されうる。期間T4において、φresetはLow状態になる。期間T5において、φsetはHi状態になり、φcntbがHi状態になる。これにより、スイッチS1bが導通状態になり、補助電流源21bにより容量50からの放電が開始されうる。期間T6において、φsetはLow状態になる。φcntbがHi状態のままであり、補助電流源21bによる容量50からの放電は継続されうる。期間T7〜T8において、φresetはHi状態になり、φcntbがLow状態になる。これにより、スイッチS1bは非導通状態になり、補助電流源21bによる容量50からの放電は中止されうる。期間T9において、φresetはLow状態になる。期間T10において、φsetはHi状態になり、期間T0と同様の動作がなされる。
【0019】
以上のようにして、発光素子駆動回路2は、発光素子PDの発光光量と目標値とを比較し、この差が第1の基準量(ΔV1)より大きい場合には、補助電流源21または21bによる端子OUT1の電位の制御の補助を開始しうる。そして、この差が第2の基準量(ΔV2)より小さい場合は、当該補助を中止しうる。この場合、補助電流源21または21bによる補助は、発光素子PDの発光光量が目標値に近づくようになされうる。これによって、発光素子駆動回路2の起動時間を短縮し、さらにAPC動作を高速化することが可能となる。
【0020】
<第3実施形態>
図9及び10を参照しながら、本発明の第3実施形態の発光素子駆動回路3を説明する。図9に例示する発光素子駆動回路3は、第1実施形態とは、図10に例示するような構成の制御部10cを用いた点において異なる。また、発光素子駆動回路3は、第1実施形態とは、容量50の接続関係が異なる。
【0021】
制御部10cは、複数のトランジスタM1c〜M6cと、内部位相補償容量50cと、複数の電流源11c1〜11c3と、を含む。端子OUT1にはM6cのソースフォロア出力が接続される。端子OUT1と端子OUT2の間には容量50が接続されうる。トランジスタM1cのゲートは非反転入力端子(+)であり、モニタ40からの出力Vmが入力されうる。トランジスタM2cのゲートは反転入力端子(−)であり、参照電位Vrefが入力されうる。発光素子PDの光量が少ない時(Vm>Vref)は、M1cのゲート電圧の方がM2cのゲート電圧よりも高い。したがって、OUT1端子の電位が上昇するように動作する。OUT1端子の電圧の上昇の速さは、OUT1端子とOUT2端子の間に接続される容量50を充電する駆動力に依存し、その駆動力はトランジスタM1c及びM2のソースに接続される電流源11c1の駆動力に略等しい。APC動作については、第1実施形態と同様であるので省略する。
【0022】
以上、3つの実施形態の発光素子駆動回路について述べたが、本発明はこれらに限られるものではなく、目的、状態、用途、機能、およびその他の仕様の変更が適宜可能であり、他の実施形態によっても実施されうることは言うまでもない。例えば、補助電流源21は、図5に示すように、制御部10の電流源11と並列に配することによっても、同様の効果が得られる。例えば、比較器32については、その出力がノイズにより変動することを防止するため、ヒステリシス特性を有する比較器32を用いることも有効である。例えば、図4においては、Vmの初期状態をVrefよりも高い場合について考えたが、逆にVrefよりも低い場合においても同様の動作がなされるように、各ブロックの機能や極性を適宜変更することが可能である。また、例えば、図7の補助制御論理部30bにおいてはオフセット回路601乃至604を用いてオフセット電圧を生成したが、サイズの異なる差動対のトランジスタを用いて生成することも可能である。
【0023】
図11に例示するように、本発明にかかる発光素子駆動回路は、光学式エンコーダ100に用いることができる。光学式エンコーダ100は、例えば発光素子駆動回路1のうちトランジスタMD、制御部10、及び補助制御部20を含む回路部分110(図1)と、反射型光学式スケール120と、ラインセンサ130と、を有する。反射型光学式スケール120は、光源として用いられる発光素子PDからの発光光L1を反射しうる。ラインセンサ130は、反射型光学式スケール120からの反射光L2を検知するセンサ部である。反射光L2を検知したラインセンサ130から出力される電流は、例えばI/V変換回路140によって電圧に変換された後に演算処理がなされ、これによってレンズ位置に関する情報160を取得することができる。また、電圧に変換されたこの信号は、例えば加算器150において加算され、モニタ信号Vmとして回路部分110に入力されうる。これによって、発光素子駆動回路1は、発光素子の発光光量を監視しうる。
【0024】
図12は、光学式エンコーダ100を用いてレンズ位置を調整するシステムの一例を説明する図である。図12は、発光素子PD、反射型光学式スケール120と、ラインセンサ130と、レンズ182、その他のレンズを有する可動式の鏡筒181、鏡筒181を駆動するモーター180、及び演算部170を含むレンズ本体200を示す。演算部170は、例えば、焦点検出に関する制御信号171にしたがって、前述の光学式エンコーダ100の出力情報160について演算処理をして、レンズ位置に関する情報を取得する。これにしたがって、モーター180を制御して鏡筒181を駆動し、カメラはレンズ位置を調整して焦点を合わせることができる。
【0025】
以上はカメラに含まれる発光素子駆動回路について述べたが、カメラの概念には、撮影を主目的とする装置のみならず、撮影機能を補助的に備える装置(例えば、パーソナルコンピュータ、携帯端末)も含まれる。また、カメラは、上記の実施形態として例示された発光素子駆動回路を用いた光学式エンコーダと、固体撮像装置と、この固体撮像装置から出力される信号を処理する処理部とを含みうる。この処理部は、例えば、A/D変換器、および、このA/D変換器から出力されるデジタルデータを処理するプロセッサを含みうる。レンズ位置に関する情報の処理はこの処理部によってなされてもよいし、適宜変更が可能である。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
発光素子と、
制御端子を有し、前記制御端子の電位に応じて前記発光素子を駆動する駆動部と、
前記制御端子に接続されたノードと、
前記発光素子の発光光量を監視するモニタと、
前記発光素子の発光光量が目標値に近づくように前記ノードの電位を制御する制御部と、
前記発光素子の発光光量と前記目標値との差が基準量より大きい場合に、前記制御部による前記ノードの電位の制御を補助する補助制御部と、を備える、
ことを特徴とする発光素子駆動回路。
【請求項2】
前記ノードに接続された容量をさらに備える、
ことを特徴とする請求項1に記載の発光素子駆動回路。
【請求項3】
前記補助制御部は前記制御部よりも駆動力が大きい、
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の発光素子駆動回路。
【請求項4】
請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の発光素子駆動回路と、前記発光素子駆動回路が備える発光素子の発光光を反射する反射型光学式スケールと、前記反射型光学式スケールからの反射光を検知するセンサ部と、を備え、
前記センサ部からの出力を演算処理することによりレンズ位置の情報を取得する、
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項5】
請求項4に記載の光学式エンコーダの出力にしたがってレンズ位置を調整する、
ことを特徴とするカメラ。
【請求項1】
発光素子と、
制御端子を有し、前記制御端子の電位に応じて前記発光素子を駆動する駆動部と、
前記制御端子に接続されたノードと、
前記発光素子の発光光量を監視するモニタと、
前記発光素子の発光光量が目標値に近づくように前記ノードの電位を制御する制御部と、
前記発光素子の発光光量と前記目標値との差が基準量より大きい場合に、前記制御部による前記ノードの電位の制御を補助する補助制御部と、を備える、
ことを特徴とする発光素子駆動回路。
【請求項2】
前記ノードに接続された容量をさらに備える、
ことを特徴とする請求項1に記載の発光素子駆動回路。
【請求項3】
前記補助制御部は前記制御部よりも駆動力が大きい、
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の発光素子駆動回路。
【請求項4】
請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の発光素子駆動回路と、前記発光素子駆動回路が備える発光素子の発光光を反射する反射型光学式スケールと、前記反射型光学式スケールからの反射光を検知するセンサ部と、を備え、
前記センサ部からの出力を演算処理することによりレンズ位置の情報を取得する、
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項5】
請求項4に記載の光学式エンコーダの出力にしたがってレンズ位置を調整する、
ことを特徴とするカメラ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【公開番号】特開2013−105791(P2013−105791A)
【公開日】平成25年5月30日(2013.5.30)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−246856(P2011−246856)
【出願日】平成23年11月10日(2011.11.10)
【出願人】(000001007)キヤノン株式会社 (59,756)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成25年5月30日(2013.5.30)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年11月10日(2011.11.10)
【出願人】(000001007)キヤノン株式会社 (59,756)
【Fターム(参考)】
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