JP3595532B2 - Drive control device for semiconductor laser - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザダイオード等の半導体レーザの発光出力を安定化させる半導体レーザの駆動制御装置に関し、更に詳しくは、駆動制御回路の一部が故障しても、人体に危険なレーザ光を発光させることがない半導体レーザの駆動制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体レーザの駆動制御装置は、半導体レーザの近傍にレーザ光の光量を監視するモニタ用受光素子が備えられ、半導体レーザの駆動電流を制御する電流制御素子に接続する帰還回路で、モニタ用受光素子で検知される光量に応じて半導体レーザの駆動電流を制御し、発光出力を安定化させ、過大な出力が発生しないようにしている。
【0003】
図2は、この従来用いられている半導体レーザの駆動制御装置100の一例であり、以下、この駆動制御装置100について説明する。
【0004】
図中LDは、半導体レーザであるレーザダイオードであり、+3Vの正極と接地電位の負極間の定電圧電源回路101に流れる駆動電流に比例する光量で、レーザ光を発光する。
【0005】
レーザダイオードLDを駆動する駆動電流は、レーザダイオードLDのカソード側で電源回路101に直列に接続された電流制御素子102により制御される。電流制御素子102は、コレクタをレーザダイオードLDのカソード側に、エミッタを抵抗R101を介して負極側に接続させたNPNトランジスタで構成され、ベースは、後述するPNPトランジスタ103のコレクタ側の接続点J101に接続している。
【0006】
レーザダイオードLDの近傍には、レーザ光を受光するモニタ用受光素子となるフォトダイオードPDが配置され、フォトダイオードPDは、カソードを電源回路101の正極に、アノードを、抵抗R102と可変抵抗R103を介して負極に接続させ、レーザダイオードLDと並列に電源回路101接続されている。
【0007】
フォトダイオードPDのアノードと抵抗R102の接続点J102は、更に、PNPトランジスタ103のベースに接続し、フォトダイオードPDの動作でスイッチング素子となるPNPトランジスタ103をスイッチング制御している。PNPトランジスタ103のエミッタは、抵抗R104を介して電源回路101の正極に接続し、コレクタは、R−C並列回路104を介して負極側に接続している。
【0008】
電源回路101の正極に接続することによりプルアップされたエミッタの電位は、PNPトランジスタ103と並列に、エミッタと負極間に接続されたツェナーダイオードZDによって、+2.2Vの電位に保たれている。
【0009】
PNPトランジスタ103は、帰還制御回路を構成するもので、コレクタとR−C並列回路104との接続点J101を、NPNトランジスタ102のベースへ接続させて、レーザダイオードLDの動作を制御するようにしている。
【0010】
このように構成された半導体レーザの駆動制御装置100は、レーザダイオードLDが消灯若しくは低い駆動電流で点灯している間は、レーザ光が発光されず、若しくは少ない光量で発光しているので、逆方向に電圧が加わっているフォトダイオードPDには、電流は僅かに流れるだけで、PNPトランジスタ103のベース電位は、ローレベルとなる。
【0011】
その結果、PNPトランジスタ103のエミッタ、ベース間の電位差は、動作電位に達してオンとなり、R−C並列回路104に電流が流れ、RCの時定数で定まる所定時間後に、NPNトランジスタ102のベースは、NPNトランジスタ102の動作電位に達し、レーザダイオードLDに駆動電流が流れる。
【0012】
レーザダイオードLDの駆動電流が増加し、レーザ光の発光出力が増大すると、フォトダイオードPDに、レーザ光を受光することによる光起電力が発生じ、電源回路101の印加方向に電流が流れることにより、PNPトランジスタ103のベース電位は、ハイレベルとなる。
【0013】
その結果、PNPトランジスタ103は、オフとなり、NPNトランジスタ102のベースに流れる電流も遮断され、レーザダイオードLDに流れる駆動電流も停止し、消灯する。
【0014】
このように、レーザ光の出力が増大すれば、フォトダイオードPDが動作し、帰還制御回路103によりレーザダイオードLDへの駆動電流が停止し、レーザ光の出力が減少すると、逆にレーザダイオードLDへの駆動電流が増加し、安定したレーザダイオードLDの駆動制御が行われる。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
この従来の半導体レーザの駆動制御装置100では、帰還制御回路を構成するPNPトランジスタ103と、電流制御素子であるNPNトランジスタ102により、上述のように、レーザ光の光量に応じた安定した制御が得られるが、異常動作に対する対処は、充分なものではなかった。
【0016】
例えば、これらを構成する回路素子、NPNトランジスタ102のコレクタ、エミッタ間や、PNPトランジスタ103のコレクタ、エミッタ間がショートすると、レーザダイオードLDへの駆動電流が増加し続け、レーザ光の発光出力が増大し、事故を発生させる恐れがあった。
【0017】
特に、リモコン送信機などに備えられるレーザポインタは、レーザ光を遠隔位置まで拡散させずに照射させることができることから、会議場などの大画面において特定の表示位置を発表者が指示するために用いられているが、その発光出力が制御素子の故障で増大すると、人体に危害を加えることとなるため、その安全性が、規格上厳しく要求されている。
【0018】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、回路素子の一部分が破損しても、安定してレーザ光の発光出力を制御できる半導体レーザの駆動制御装置を提供することにある。
【0019】
【課題を解決するための手段】
請求項1の半導体レーザの駆動制御装置は、レーザ光を発光する半導体レーザと、半導体レーザに駆動電流を供給する電源回路と、電源回路に直列に接続され、駆動電流を制御する電流制御素子と、レーザ光を受光するモニタ用受光素子と、モニタ用受光素子と、電流制御素子の間に直列に接続され、モニタ用受光素子の受光量が基準値を越えた際に、電流制御素子へ駆動電流をオフ制御する制御信号を出力する帰還制御回路とを備えた半導体レーザの駆動制御装置において、
電源回路に、第1電流制御素子と第2電流制御素子を直列に接続するとともに、モニタ用受光素子と、第1電流制御素子及び第2電流制御素子との間に、それぞれ第1帰還制御回路と第2帰還制御回路を並列に接続し、モニタ用受光素子の受光量を表すモニタ用受光素子から出力される受光電流が、第1帰還制御回路と第2帰還制御回路にほぼ等しい電流値で分流されるように、第1帰還制御回路と第2帰還制御回路の回路定数を一致させ、第1帰還制御回路若しくは第2帰還制御回路のいずれかに流れる受光電流が基準値を越えた際に、基準値を超えた第1帰還制御回路若しくは第2帰還制御回路に接続する第1電流制御素子(4)若しくは第2電流制御素子へオフ制御する制御信号を出力することを特徴とする半導体レーザの駆動制御装置。
【0020】
モニター用受光素子の受光量が基準値を超えない場合には、第1、第2電流制御素子のいずれにも、駆動電流をオフ制御する制御信号は流れないので、半導体レーザは、駆動電流を受けてレーザ光を発光する。
【0021】
モニター用受光素子の受光量が基準値を超えると、第1、第2帰還制御回路は、それぞれ駆動電流をオフ制御する制御信号を出力するので、駆動電流は、第1、第2電流制御素子で遮断され、半導体レーザは、発光を停止する。
【0022】
第1、第2帰還制御回路を構成するいずれかの回路素子に故障があっても、他方の帰還制御回路に接続する電流制御素子で、駆動電流をオフ制御するので、半導体レーザの発光出力が増大しない。
【0023】
また、モニタ用受光素子から出力される受光量に比例した電流が、いずれかの回路素子が短絡し、第1、第2帰還制御回路の一方に集中して流れると、受光量が基準値を超えなくても、オフ制御する制御信号が電流制御素子に出力され、半導体レーザの発光が停止する。半導体レーザは、通常の動作状態であっても、レーザ光が出力されないことにより、いずれかの素子の故障を発見できる。
【0024】
逆に、モニタ用受光素子から出力される受光量に比例した電流が、第1、第2帰還制御回路を構成するいずれかの回路素子の故障により遮断されると、他方の帰還制御回路に集中して流れ、他方の帰還制御回路に接続する電流制御素子に、オフ制御する制御信号が出力される。その結果、受光量が基準値を超えない通常の動作状態であっても、半導体レーザからレーザ光が出力されないこととなり、いずれかの回路素子の故障を発見できる。
【0025】
請求項2の半導体レーザの駆動制御装置は、第1帰還制御回路と第2帰還制御回路の少なくとも一方の帰還制御回路は、第1トランジスタのベースへ第2トランジスタのエミッタを接続し、第1トランジスタのエミッタを接地したトランジスタブリッジを有し、第2トランジスタのベースをモニタ用受光素子へ接続するととともに、第1トランジスタと第2トランジスタの共通するコレクタと電源回路との接続点を、電源回路にコレクタとエミッタを直列に接続したトランジスタのベースへ接続し、トランジスタブリッジを有する帰還制御回路を、モニタ用受光素子と、電流制御素子の間に接続したことを特徴とする。
【0026】
トランジスタブリッジを構成する一方のトランジスタの端子間に短絡、開放等の故障があっても、他方のトランジスタの電流増幅、スイッチング機能が保たれるので、トランジスタブリッジ全体の帰還制御機能は、損なわれにくい。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について、図1を参照して詳細に説明する。図1は、本発明の一実施の形態に係る半導体レーザの駆動制御装置1の回路図である。
【0028】
尚、この図1では、便宜上、遅延回路、調整用抵抗など、本実施の形態に係る説明と直接関係しない回路、回路素子について表示を省略している。
【0029】
図に示すように、半導体レーザであるレーザダイオードLDと、モニタ用受光素子となるフォトダイオードPDは、レーザダイオードLDから発光されるレーザ光の一部をフォトダイオードPDが受光して監視できるように、適宜間隔をおいてワンチップ化されたパッケージ2内に収容されている。
【0030】
レーザダイオードLDは、アノードを定電圧電源回路3の+3Vの正極3aに、カソードを、第1電流制御素子4と第2電流制御素子5を介して、定電圧電源回路3の接地電位である負極3bに接続し、定電圧電源回路3を駆動電源とし、第1電流制御素子4と第2電流制御素子5に流れる駆動電流にほぼ比例する光量でレーザ光を発光する。
【0031】
従って、レーザダイオードLDの発光出力は、第1電流制御素子4と第2電流制御素子5によって制御されるものであり、ここでは、第1電流制御素子4と第2電流制御素子5を、コレクタを、正極3a側(レーザダイオードLD側)に、エミッタを、負極3b側として、それぞれ定電圧電源回路3に直列に接続した一対のNPNトランジスタで構成している。
【0032】
フォトダイオードPDは、カソードを電源回路3の正極3aに、アノードを、抵抗R1を介して負極3bに接続し、フォトダイオードPDへ逆方向電圧をかけ、レーザダイオードLDと並列に電源回路3に接続している。
【0033】
フォトダイオードPDは、レーザダイオードLDから発光されるレーザ光を受光して光電変換し、レーザ光の発光量を表す受光電流をアノードから出力するもので、受光電流で、上述の第1電流制御素子4と第2電流制御素子5を帰還制御している。
【0034】
この為、フォトダイオードPDのアノード側で、抵抗R1との接続点J1には、帰還制御回路が接続されるが、本実施の形態では、それぞれ他端が第1電流制御素子4と第2電流制御素子5に接続する第1帰還制御回路6と第2帰還制御回路7とが、並列に接続されている。
【0035】
第1帰還制御回路6は、一対のNPNトランジスタ8、9をダーリントン接続したトランジスタブリッジ10を有している。すなわち、一対のNPNトランジスタ8、9のコレクタ間を接続するとともに、一方のNPNトランジスタ8のエミッタを、他方のNPNトランジスタ9のベースへ接続している。
【0036】
一方のNPNトランジスタ8のベースは、調整抵抗R2を介してフォトダイオードPDのアノード側の接続点J1に接続し、受光電流を入力するようにしている。また、他方のNPNトランジスタ9のエミッタは、電源回路3の負極3bに接続し、接地されている。
【0037】
一方、トランジスタブリッジ10の共通するコレクタは、プルアップ抵抗R3を介して電源回路3の正極3aに接続され、一定電位に保たれ、このコレクタとプルアップ抵抗R3との接続点J2は、更に、帰還抵抗R4を介して、第1電流制御素子であるNPNトランジスタ4のベースに接続している。
【0038】
第2帰還制御回路7は、第1帰還制御回路6の各構成とほぼ同一に構成されているもので、調整抵抗R5と、一対のNPNトランジスタ11、12をダーリントン接続したトランジスタブリッジ13と、プルアップ抵抗R6及び帰還抵抗R7とで構成されている。
【0039】
これらの回路素子は、順に第1帰還制御回路6を構成する調整抵抗R2、トランジスタブリッジ10を構成するNPNトランジスタ8、9、プルアップ抵抗R3及び帰還抵抗R4に対応し、第1帰還制御回路6と同一の接続関係で、相互に接続されている。
【0040】
第2帰還制御回路7では、帰還抵抗R7が、トランジスタブリッジ13の共通するコレクタとプルアップ抵抗R6との接続点J3と、第2電流制御素子であるNPNトランジスタ5のベースとの間に接続されている点でのみ相違している。
【0041】
第1帰還制御回路6と第2帰還制御回路7で、対応するこれらの回路素子は、同一若しくはほぼ等しい回路定数を有することが好ましく、これにより、正常な動作状態において、接続点J1から第1帰還制御回路6と第2帰還制御回路7に流れる受光電流は、それぞれほぼ等しい値となる。
【0042】
このように構成された半導体レーザの駆動制御装置1が正常に動作している状態では、レーザダイオードLDが消灯若しくは低い駆動電流で点灯している間は、レーザ光が発光されず、若しくは少ない光量で発光しているので、逆方向に電圧が加わっているフォトダイオードPDには、僅かな受光電流が流れるだけで、調整抵抗R2、R5を介して接続するNPNトランジスタ8、11のベース電位は、動作電位以下となる。
【0043】
その結果、トランジスタブリッジ10、13には、いずれも電流が流れず、接続点J2、J3の電位は、電源回路3の正極3aの電位に近く、それぞれのNPNトランジスタ4、5のベース電位が動作電位に達し、帰還抵抗R4、R7に流れる電流に比例した駆動電流がレーザダイオードLDに流れる。
【0044】
レーザダイオードLDの駆動電流が増加し、レーザ光の発光出力が増大すると、フォトダイオードPDに、レーザ光を受光することによる光起電力が発生し、接続点J1の電位が引き上げられる。これにより、NPNトランジスタ8、11のベース電位が動作電位に達し、フォトダイオードPDに流れる受光電流の一部は、調整抵抗R2、R5を通り、トランジスタブリッジ10、13のエミッタから負極3bに流れる。
【0045】
上述のように、第1帰還制御回路6と第2帰還制御回路7の対応する各回路素子の回路定数は、ほぼ等しい値となっているので、NPNトランジスタ8、11のベースには、それぞれほぼ等しい大きさの受光電流が流れる。
【0046】
トランジスタブリッジ10、13は、2個のNPNトランジスタをダーリントン接続してなるものなので、電流増幅率は、各トランジスタの電流増幅率の積となり、調整抵抗R2、R5からベースに流れる受光電流は、大きく増幅されて共通するコレクタに流れる電流として表れる。
【0047】
一方、上記ベースに流れる受光電流の値は、レーザ光の発光出力を表しているので、トランジスタブリッジ10、13の共通するコレクタに流れる電流は、発光出力の変化を大きく拡大して表すものとなる。
【0048】
レーザ光の発光により、増加するコレクタ電流は、プルアップ抵抗R3、R6に流れるので、正極3a近くの電位にあった接続点J2、J3の電位は、引き下げられ、NPNトランジスタ4、5のベース電位は、動作電位以下となり、ベースに流れる電流が停止する。これにより、レーザダイオードLDに流れる駆動電流は、NPNトランジスタ4、5の2カ所の位置で遮断され、レーザダイオードLDは、消灯制御される。
【0049】
このようにして、各回路素子が正常に動作する上記状態では、レーザダイオードLDの発光出力は、一定の範囲内で安定して制御されるが、以下、回路素子の一部が故障した場合について、説明する。
【0050】
始めに、第1帰還制御回路6若しくは第2帰還制御回路7を構成する回路素子が故障し、特定箇所のショート若しくは絶縁すると、いずれかの帰還制御回路6、7に多大な電流が流れたり、流れるべき状態で遮断される。
【0051】
例えば、NPNトランジスタ9のコレクタ、エミッタ間等が短絡したり、NPNトランジスタ8のコレクタ、エミッタ間(NPNトランジスタ9のベース、コレクタ間)が短絡すると、トランジスタブリッジ10に多大な受光電流が流れることとなる。
【0052】
特定箇所のショートにより、帰還制御回路6、7の一方(特に接続点J2、J3)に多大な電流が流れる場合には、消灯の制御を設定した基準値に受光電流の値が達する前に、その帰還制御回路に接続する電流制御素子が、駆動電流を遮断する。従って、レーザ光の発光出力が異常に増大することを防止できるとともに、低い発光出力で消灯してしまうことで、回路素子のショートを発見できる。
【0053】
逆に、例えば、帰還抵抗R2とNPNトランジスタ8のベース間等、帰還制御回路の一部が開放し、常時絶縁状態となると、絶縁された帰還制御回路6、7の一方には、受光電流が流れないが、他方の帰還制御回路に集中して流れ、消灯の制御を設定した基準値に受光電流の値が達する前に、他方の帰還制御回路に接続する電流制御素子が、駆動電流を遮断する。従って、この場合にも、レーザ光の発光出力が異常に増大することを防止できるとともに、低い発光出力で消灯してしまうことで、回路素子の絶縁を発見できる。
【0054】
これに加えて、第1、第2帰還制御回路6、7に、それぞれ2個のトランジスタをダーリントン接続したトランジスタブリッジ10、13を用いているので、トランジスタブリッジを構成する一方のトランジスタの端子間に短絡、開放等の故障があっても、他方のトランジスタの電流増幅、スイッチング機能が保たれるので、レーザ光の異常発光出力を制御できる。
【0055】
例えば、一方のNPNトランジスタ8のベース、エミッタ間やベース、コレクタ間が故障し短絡すると、NPNトランジスタ8は、電流増幅機能を失うが、他方のNPNトランジスタ9の電流増幅機能は保たれるので、受光電流が増加した場合に、J2の電位を低下させて、電流制御素子4をオフ制御し、発光出力の上昇を停止させることができる。
【0056】
本実施の形態では、フォトダイオードPDに流れる受光電流は、抵抗R1で分流され、更に、第1帰還制御回路6と第2帰還制御回路7に分流されるので、その値の変化は小さいが、2個のトランジスタをダーリントン接続して増幅するので、その変化を大きく増幅して電流制御素子へ帰還させることができ、レーザダイオードLDの発光出力に対してきめ細かく応動制御できる。
【0057】
以上の実施の形態では、第1、第2帰還制御回路6、7にダーリントン接続した2個のトランジスタからなるトランジスタブリッジを用いているが、受光電流の値により、電流制御素子を阻止できる回路であれば、必ずしもトランジスタブリッジを用いる必要はない。
【0058】
また、トランジスタブリッジを構成する2個のトランジスタは、逆極性の回路に接続する2個のPNPトランジスタであってもよい。
【0059】
また、電流制御素子は、半導体レーザの駆動電流をオン、オフ制御できるものであれば、他のスイッチング素子で構成してもよい。
【0060】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、モニタ用受光素子の出力に、2つの帰還制御回路を並列に接続し、いずれかが故障しても、他方の帰還制御回路に接続する電流制御素子で、半導体レーザの駆動電流を停止させることができるので、レーザ光の発光出力を安定して制御できる。
【0061】
また、設定した基準値に達する前に半導体レーザの駆動が停止することにより、いずれかの回路素子の故障を発見できる。
【0062】
これに加えて、請求項2の発明では、トランジスタブリッジを構成するいずれかのトランジスタが故障しても、他方のトランジスタの電流増幅、スイッチング機能は、損なわれない場合があるので、更に、確実にレーザ光の発光出力を確実に制御できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係る半導体レーザLDの駆動制御装置1の回路図である。
【図2】従来の半導体レーザLDの駆動制御装置100の回路図である。
【符号の説明】
3 電源回路
4 第1電流制御素子(NPNトランジスタ)
5 第2電流制御素子(NPNトランジスタ)
6 第1帰還制御回路
7 第2帰還制御回路
8、11 第1トランジスタ(NPNトランジスタ)
9、12 第2トランジスタ(NPNトランジスタ)
LD 半導体レーザ(レーザダイオード)
PD モニタ用受光素子(フォトダイオード)[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor laser drive control device that stabilizes the emission output of a semiconductor laser such as a laser diode, and more particularly, emits dangerous laser light to a human body even when a part of the drive control circuit fails. The present invention relates to a drive control device for a semiconductor laser that does not have any problems.
[0002]
[Prior art]
The semiconductor laser drive control device includes a monitor light receiving element for monitoring the amount of laser light near the semiconductor laser, and a feedback circuit connected to a current control element for controlling the drive current of the semiconductor laser. The driving current of the semiconductor laser is controlled in accordance with the amount of light detected in the step (1) to stabilize the light emission output so as not to generate an excessive output.
[0003]
FIG. 2 shows an example of the conventional semiconductor laser
[0004]
In the figure, LD denotes a laser diode which is a semiconductor laser, and emits laser light with a light amount proportional to a drive current flowing through the constant voltage
[0005]
The drive current for driving the laser diode LD is controlled by a
[0006]
In the vicinity of the laser diode LD, a photodiode PD serving as a monitoring light receiving element for receiving laser light is arranged. The photodiode PD has a cathode as a positive electrode of the
[0007]
A connection point J102 between the anode of the photodiode PD and the resistor R102 is further connected to the base of the
[0008]
The potential of the emitter pulled up by being connected to the positive electrode of the
[0009]
The
[0010]
The
[0011]
As a result, the potential difference between the emitter and the base of the
[0012]
When the drive current of the laser diode LD increases and the light emission output of the laser light increases, photo-electromotive force is generated in the photodiode PD by receiving the laser light, and the current flows in the application direction of the
[0013]
As a result, the
[0014]
As described above, when the output of the laser light increases, the photodiode PD operates, the driving current to the laser diode LD is stopped by the
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional semiconductor laser
[0016]
For example, when the circuit elements constituting these elements, the collector and the emitter of the
[0017]
In particular, a laser pointer provided in a remote control transmitter or the like can irradiate a laser beam without diffusing it to a remote position, and is used by a presenter to indicate a specific display position on a large screen such as a conference hall. However, if the light emission output increases due to the failure of the control element, it may cause harm to the human body. Therefore, its safety is strictly required in the standard.
[0018]
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a drive control device for a semiconductor laser capable of stably controlling the emission output of laser light even when a part of a circuit element is damaged.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
A drive control device for a semiconductor laser according to
A first current control element and a second current control element are connected in series to a power supply circuit, and a first feedback control circuit is provided between the light receiving element for monitoring and the first current control element and the second current control element, respectively. And the second feedback control circuit are connected in parallel, and the light receiving current output from the monitoring light receiving element representing the amount of light received by the monitoring light receiving element is a current value substantially equal to the first feedback control circuit and the second feedback control circuit. The circuit constants of the first feedback control circuit and the second feedback control circuit are matched so that the current is divided, and when the light receiving current flowing through either the first feedback control circuit or the second feedback control circuit exceeds the reference value, A semiconductor laser that outputs a control signal for off-control to a first current control element (4) or a second current control element connected to a first feedback control circuit or a second feedback control circuit exceeding a reference value. Drive control equipment .
[0020]
If the amount of light received by the monitoring light-receiving element does not exceed the reference value, no control signal for turning off the drive current flows to either of the first and second current control elements. The laser beam is emitted upon receiving.
[0021]
When the amount of light received by the monitoring light-receiving element exceeds the reference value, the first and second feedback control circuits output control signals for controlling the drive current to be turned off, respectively. And the semiconductor laser stops emitting light.
[0022]
Even if one of the circuit elements constituting the first and second feedback control circuits has a fault, the drive current is turned off by the current control element connected to the other feedback control circuit. Does not increase.
[0023]
Further, when a current proportional to the amount of received light output from the monitoring light receiving element is concentrated on one of the first and second feedback control circuits when one of the circuit elements is short-circuited, the amount of received light becomes the reference value. Even if it does not exceed, the control signal for off control is output to the current control element, and the light emission of the semiconductor laser stops. Even if the semiconductor laser is in a normal operation state, a failure of any one of the elements can be found because no laser light is output.
[0024]
Conversely, if a current proportional to the amount of received light output from the monitoring light receiving element is interrupted due to a failure of one of the circuit elements constituting the first and second feedback control circuits, it concentrates on the other feedback control circuit. Then, a control signal for off-control is output to a current control element connected to the other feedback control circuit. As a result, even in a normal operation state in which the amount of received light does not exceed the reference value, laser light is not output from the semiconductor laser, and a failure of any circuit element can be found.
[0025]
3. The drive control device for a semiconductor laser according to
[0026]
Even if there is a fault such as short-circuit or open-circuit between the terminals of one transistor constituting a transistor bridge, the current amplification and switching functions of the other transistor are maintained, so that the feedback control function of the entire transistor bridge is not easily impaired. .
[0027]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. FIG. 1 is a circuit diagram of a
[0028]
In FIG. 1, circuits and circuit elements not directly related to the description of the present embodiment, such as delay circuits and adjustment resistors, are not shown for convenience.
[0029]
As shown in the figure, a laser diode LD which is a semiconductor laser and a photodiode PD which is a light receiving element for monitoring are designed so that the photodiode PD can receive and monitor a part of laser light emitted from the laser diode LD. Are housed in the
[0030]
The laser diode LD has an anode on the
[0031]
Therefore, the light emission output of the laser diode LD is controlled by the first current control element 4 and the second
[0032]
The photodiode PD has a cathode connected to the
[0033]
The photodiode PD receives a laser beam emitted from the laser diode LD, photoelectrically converts the laser beam, and outputs a light-receiving current indicating the amount of emitted laser light from the anode. 4 and the second
[0034]
Therefore, on the anode side of the photodiode PD, a feedback control circuit is connected to the connection point J1 with the resistor R1, but in the present embodiment, the other end is connected to the first current control element 4 and the second current control element, respectively. A first
[0035]
The first
[0036]
The base of one
[0037]
On the other hand, the common collector of the
[0038]
The second
[0039]
These circuit elements correspond to the adjustment resistor R2 constituting the first
[0040]
In the second
[0041]
In the first
[0042]
In a state where the
[0043]
As a result, no current flows through the transistor bridges 10 and 13, and the potentials of the connection points J2 and J3 are close to the potential of the
[0044]
When the drive current of the laser diode LD increases and the light emission output of the laser light increases, photoelectromotive force is generated in the photodiode PD by receiving the laser light, and the potential of the connection point J1 is raised. As a result, the base potential of the
[0045]
As described above, the circuit constants of the corresponding circuit elements of the first
[0046]
Since the transistor bridges 10 and 13 are formed by connecting two NPN transistors in Darlington connection, the current gain is the product of the current gains of the transistors, and the light receiving current flowing from the adjustment resistors R2 and R5 to the base is large. It is amplified and appears as a current flowing through a common collector.
[0047]
On the other hand, the value of the light-receiving current flowing through the base represents the light-emission output of the laser light. Therefore, the current flowing through the common collector of the transistor bridges 10 and 13 greatly expresses the change in the light-emission output. .
[0048]
Since the collector current that increases due to the emission of the laser beam flows through the pull-up resistors R3 and R6, the potentials at the connection points J2 and J3, which were near the potential near the
[0049]
In this way, in the above-mentioned state where each circuit element operates normally, the light emission output of the laser diode LD is controlled stably within a certain range. ,explain.
[0050]
First, when a circuit element constituting the first
[0051]
For example, when the collector and the emitter of the
[0052]
When a large amount of current flows to one of the
[0053]
Conversely, when a part of the feedback control circuit is opened, for example, between the feedback resistor R2 and the base of the
[0054]
In addition, since the first and second
[0055]
For example, if one of the bases and emitters and the base and collector of one
[0056]
In the present embodiment, the received light current flowing through the photodiode PD is shunted by the resistor R1 and further shunted to the first
[0057]
In the above embodiment, the first and second
[0058]
Further, the two transistors forming the transistor bridge may be two PNP transistors connected to a circuit having the opposite polarity.
[0059]
Further, the current control element may be constituted by another switching element as long as it can control the drive current of the semiconductor laser on and off.
[0060]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, two feedback control circuits are connected in parallel to the output of the monitoring light-receiving element, and even if one of them fails, the current control element connected to the other feedback control circuit As a result, the drive current of the semiconductor laser can be stopped, so that the emission output of the laser light can be controlled stably.
[0061]
Further, by stopping the driving of the semiconductor laser before reaching the set reference value, it is possible to discover a failure of any circuit element.
[0062]
In addition, according to the second aspect of the present invention, even if one of the transistors constituting the transistor bridge fails, the current amplification and switching functions of the other transistor may not be impaired. The emission output of the laser beam can be reliably controlled.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of a
FIG. 2 is a circuit diagram of a conventional
[Explanation of symbols]
3 Power supply circuit 4 First current control element (NPN transistor)
5 Second current control element (NPN transistor)
6 First
9, 12 Second transistor (NPN transistor)
LD semiconductor laser (laser diode)
PD monitor photodetector (photodiode)
Claims (2)
半導体レーザ(LD)に駆動電流を供給する電源回路(3)と、
電源回路(3)に直列に接続され、駆動電流を制御する電流制御素子と、
レーザ光を受光するモニタ用受光素子(PD)と、
モニタ用受光素子(PD)と、電流制御素子の間に直列に接続され、モニタ用受光素子(PD)の受光量が基準値を越えた際に、電流制御素子へ駆動電流をオフ制御する制御信号を出力する帰還制御回路とを備えた半導体レーザの駆動制御装置において、
電源回路(3)に、第1電流制御素子(4)と第2電流制御素子(5)を直列に接続するとともに、
モニタ用受光素子(PD)と、第1電流制御素子(4)及び第2電流制御素子(5)との間に、それぞれ第1帰還制御回路(6)と第2帰還制御回路(7)を並列に接続し、
モニタ用受光素子(PD)の受光量を表すモニタ用受光素子(PD)から出力される受光電流が、第1帰還制御回路(6)と第2帰還制御回路(7)にほぼ等しい電流値で分流されるように、第1帰還制御回路(6)と第2帰還制御回路(7)の回路定数を一致させ、
第1帰還制御回路(6)若しくは第2帰還制御回路(7)のいずれかに流れる受光電流が基準値を越えた際に、基準値を超えた第1帰還制御回路(6)若しくは第2帰還制御回路(7)に接続する第1電流制御素子(4)若しくは第2電流制御素子(5)へオフ制御する制御信号を出力することを特徴とする半導体レーザの駆動制御装置。A semiconductor laser (LD) that emits laser light;
A power supply circuit (3) for supplying a drive current to a semiconductor laser (LD);
A current control element connected in series to the power supply circuit (3) and controlling a drive current;
A monitor light receiving element (PD) for receiving a laser beam;
Control that is connected in series between the monitoring light receiving element (PD) and the current control element, and controls the drive current to be turned off to the current control element when the amount of light received by the monitoring light receiving element (PD) exceeds a reference value. And a feedback control circuit that outputs a signal.
A first current control element (4) and a second current control element (5) are connected in series to a power supply circuit (3),
A first feedback control circuit (6) and a second feedback control circuit (7) are respectively provided between the monitoring light receiving element (PD) and the first current control element (4) and the second current control element (5). Connect in parallel,
The light receiving current output from the monitoring light receiving element (PD) representing the amount of light received by the monitoring light receiving element (PD) has a current value substantially equal to that of the first feedback control circuit (6) and the second feedback control circuit (7). The circuit constants of the first feedback control circuit (6) and the second feedback control circuit (7) are matched so that the current is divided,
When the light receiving current flowing through either the first feedback control circuit (6) or the second feedback control circuit (7) exceeds the reference value, the first feedback control circuit (6) or the second feedback control circuit that exceeds the reference value. A drive control device for a semiconductor laser, which outputs a control signal for off-control to a first current control element (4) or a second current control element (5) connected to a control circuit (7) .
第2トランジスタ(9)(12)のベースをモニタ用受光素子(PD)へ接続するととともに、
第1トランジスタ(8)(11)と第2トランジスタ(9)(12)の共通するコレクタと電源回路(3)との接続点を、電源回路(3)にコレクタとエミッタを直列に接続したトランジスタのベースへ接続し、
トランジスタブリッジを有する帰還制御回路(6)(7)を、モニタ用受光素子(PD)と、電流制御素子(4)(5)の間に接続したことを特徴とする請求項1記載の半導体レーザの駆動制御装置。At least one of the first feedback control circuit (6) and the second feedback control circuit (7) is configured to connect the emitters of the second transistors (9) and (12) to the bases of the first transistors (8) and (11). And a transistor bridge having the emitters of the first transistors (8) and (11) grounded,
The bases of the second transistors (9) and (12) are connected to the monitoring light receiving element (PD), and
A connection point between the common collector of the first transistor (8) (11) and the second transistor (9) (12) and the power supply circuit (3) is connected to the power supply circuit (3) by connecting the collector and the emitter in series. Connect to the base of
2. The semiconductor laser according to claim 1, wherein the feedback control circuit having a transistor bridge is connected between the monitor light receiving element and the current control element. Drive control device.
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