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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