JP4141807B2 - 半導体レーザ駆動装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザプリンタの光書き込み、光データ通信、光ディスク装置等に使用される半導体レーザ駆動回路に関し、特にレーザダイオードの駆動を行う半導体レーザ駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体レーザであるレーザダイオードは、小型で安価であり、しかも電流を流すだけで容易にレーザ光を得ることができるため、プリンタ・光ディスク・光通信等の分野で広く使用されている。しかし、そのレーザダイオードの電流−光出力特性は温度依存性を有するため、一定の光出力を得るためにはＡＰＣ(Automatic Power Control)と呼ばれる特別な発光量制御を行う必要があった。該ＡＰＣは、レーザダイオードに内蔵されているＰｉｎＰＤ(PIN Photo Diode：以下フォトダイオードと呼ぶ)の出力電流を用いて行われる。フォトダイオードはレーザダイオードの発光量に応じた電流を出力し、該出力電流は温度依存性を持たないため、フォトダイオードの出力電流値をモニタすることでレーザダイオードの光出力を一定に制御することができる。
【０００３】
図６は、従来の半導体レーザ駆動装置の例を示した図である。図６において、制御回路１０９から出力されたＤＡＴＡ信号Ｓｄがアサートされると、スイッチ回路１０５がオンして電圧−電流変換回路１０４とレーザダイオードＬＤのカソードとを接続し、レーザダイオードＬＤが発光する。また、ＤＡＴＡ信号Ｓｄは、遅延回路１０８で遅延されてＡＳＷ制御信号Ｓａとしてアナログスイッチ１０２に出力され、ＤＡＴＡ信号Ｓｄがアサートされて該遅延回路１０８からのＡＳＷ制御信号Ｓａがアサートされると、アナログスイッチ１０２はオンしてＡＰＣ動作が開始される。
【０００４】
フォトダイオードＰＤは、レーザダイオードＬＤの発光量に比例した電流を可変抵抗１０７に供給し、可変抵抗１０７の両端電圧である電圧Ｖｐｄが上昇する。該電圧Ｖｐｄは、演算増幅器１０１の反転入力端に入力され、演算増幅器１０１の非反転入力端には基準電圧発生回路１０６からの所定の基準電圧Ｖｒが入力されている。このため、電圧Ｖｐｄが基準電圧Ｖｒになるように電圧−電流変換回路１０４からレーザダイオードＬＤに供給される電流量が制御される。
【０００５】
ここで、遅延回路１０８が必要な理由について説明する。
図６で示すように、フォトダイオードＰＤには寄生容量ＣＰが存在し、該寄生容量ＣＰは等価的にフォトダイオードＰＤに並列に接続されている。レーザダイオードＬＤが発光した当初は、フォトダイオードＰＤから供給される電流の多くは寄生容量ＣＰを充電するために使用され、可変抵抗１０７にはわずかしか電流が流れない。時間が経過するにしたがって、寄生容量ＣＰへの充電電流が減少し、可変抵抗１０７に流れる電流が増加するようになるため、電圧Ｖｐｄは図７に示すようにある程度の時間をかけて上昇する。この上昇速度は、寄生容量ＣＰが大きいほど、またレーザダイオードＬＤの発光量が小さいほど遅くなり、使用するレーザダイオードＬＤとそれに組み込まれているフォトダイオードＰＤの特性によって大きく変動するものである。
【０００６】
ＤＡＴＡ信号Ｓｄがアサートされると同時にアナログスイッチ１０２をオンさせてＡＰＣ動作を行うと、前述したように電圧Ｖｐｄの変化が遅延する影響で、レーザダイオードＬＤの発光量が目標値に達しているにもかかわらず、電圧Ｖｐｄが目標電圧に達していないため、演算増幅器１０１は出力電圧を増加させてレーザダイオードＬＤに供給される電流が増加し、レーザダイオードＬＤの発光量が増加してしまう。逆に、電圧Ｖｐｄが基準電圧Ｖｒに達した後は、レーザダイオードＬＤの電流を低下させ過ぎて、図８に示すようにレーザダイオードＬＤの発光量はハンチングを起こしてしまい、ＡＣＰ動作が正常に行われるまでに長い時間を要していた。
【０００７】
そこで、ＤＡＴＡ信号Ｓｄを、レーザダイオードＬＤが発光してから、電圧Ｖｐｄが基準電圧Ｖｒの近傍になるまでの時間、遅延回路１０８で遅延させてから、アナログスイッチ１０２に出力してＡＰＣ動作を開始させるようにすることで、図８に示したような発光量のハンチングを防止することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、フォトダイオードＰＤの寄生容量ＣＰやフォトダイオードＰＤから流れる電流の各バラツキによって、電圧Ｖｐｄの応答時間は、図７に示すように応答の速いフォトダイオードＰＤの場合と応答の遅いフォトダイオードＰＤの場合とで大きくばらつく。そこで、遅延回路１０８の遅延時間は、最も応答の遅いフォトダイオードＰＤを使用した場合の時間に設定することになるが、このようにすると、応答の速いフォトダイオードＰＤを使用した場合でも、ＡＰＣ動作を開始までの時間を短縮することができないという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、フォトダイオードＰＤの応答速度に合わせてＡＰＣ動作を開始することができるようにして、ＡＰＣ動作開始までの時間を短縮させることができる半導体レーザ駆動装置を得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る半導体レーザ駆動装置は、レーザダイオードの発光量をモニタして該発光量に応じた電流を出力するフォトダイオードの出力電流を検出し、該検出した出力電流に基づいて前記レーザダイオードの発光量が所定値になるように制御するＡＰＣ動作を行う半導体レーザ駆動装置において、
前記レーザダイオードの発光量を検出し、該検出した発光量を電圧に変換して出力する発光量検出回路部と、
入力された電圧を電流に変換して前記レーザダイオードに供給する電圧−電流変換回路部と、
前記発光量検出回路部からの出力電圧があらかじめ設定された所定値になるように該電圧−電流変換回路部の入力電圧を制御して前記レーザダイオードの発光量を制御する発光量制御回路部と、
入力された第１制御信号に応じて、該発光量制御回路部から出力された電圧の前記電圧−電流変回路部への出力制御を行う第１スイッチ回路部と、
前記発光量制御回路部から該第１スイッチ回路部を介して前記電圧−電流変換回路部に出力された電圧を保持するコンデンサからなる電圧保持回路部と、
入力された第２制御信号に応じて、前記電圧−電流変換回路部から出力された電流の前記レーザダイオードへの出力制御を行う第２スイッチ回路部と、
前記第２スイッチ回路部に対して、第２制御信号を出力して動作制御を行う制御回路部と、
該制御回路部から出力された第２制御信号を設定された時間遅延させて前記第１制御信号を生成し、該生成した第１制御信号を前記第１スイッチ回路部に出力する、抵抗とコンデンサの時定数によって遅延時間が設定される遅延回路部と、
を備え、
前記遅延回路部は、
直列に接続された複数の抵抗と、
該各抵抗に対応して並列に接続された各スイッチ素子と、
前記各抵抗と各スイッチ素子で形成された回路を介して前記第２制御信号が入力される、所定の容量を有するコンデンサと、
を備え、
前記制御回路部は、前記各スイッチ素子のスイッチング制御を行って、前記複数の抵抗と前記コンデンサで形成される回路の時定数を変え前記遅延回路部の遅延時間を所望の値に設定し、前記遅延回路部は、前記第１スイッチ回路部に対して、前記第２スイッチ回路部が前記電圧−電流変換回路部から出力された電流を前記レーザダイオードへ出力すると、設定された遅延時間後に前記発光量制御回路部から出力された電圧を前記電圧−電流変回路部へ出力させ、前記第２スイッチ回路部が前記電圧−電流変換回路部から出力された電流の前記レーザダイオードへの出力を停止すると、設定された遅延時間後に前記発光量制御回路部から出力された電圧の前記電圧−電流変回路部への出力を停止させるものである。
【００１３】
また、この発明に係る半導体レーザ駆動装置は、レーザダイオードの発光量をモニタして該発光量に応じた電流を出力するフォトダイオードの出力電流を検出し、該検出した出力電流に基づいて前記レーザダイオードの発光量が所定値になるように制御するＡＰＣ動作を行う半導体レーザ駆動装置において、
前記レーザダイオードの発光量を検出し、該検出した発光量を電圧に変換して出力する発光量検出回路部と、
入力された電圧を電流に変換して前記レーザダイオードに供給する電圧−電流変換回路部と、
前記発光量検出回路部からの出力電圧があらかじめ設定された所定値になるように該電圧−電流変換回路部の入力電圧を制御して前記レーザダイオードの発光量を制御する発光量制御回路部と、
入力された第１制御信号に応じて、該発光量制御回路部から出力された電圧の前記電圧−電流変回路部への出力制御を行う第１スイッチ回路部と、
前記発光量制御回路部から該第１スイッチ回路部を介して前記電圧−電流変換回路部に出力された電圧を保持するコンデンサからなる電圧保持回路部と、
入力された第２制御信号に応じて、前記電圧−電流変換回路部から出力された電流の前記レーザダイオードへの出力制御を行う第２スイッチ回路部と、
前記第２スイッチ回路部に対して、第２制御信号を出力して動作制御を行う制御回路部と、
該制御回路部から出力された第２制御信号を、抵抗とコンデンサの時定数によって設定された時間遅延させて前記第１制御信号を生成し、該生成した第１制御信号を前記第１スイッチ回路部に出力する遅延回路部と、
を備え、
前記遅延回路部は、
直列に接続された複数の抵抗と、
該各抵抗に対応して並列に接続された各ヒューズと、
前記各抵抗と各ヒューズで形成された回路を介して前記第２制御信号が入力される、所定の容量を有するコンデンサと、
で構成され、
前記遅延回路部は、前記各ヒューズがあらかじめ選択的に切断されることにより前記時定数が設定されて前記遅延時間が所望の値に設定され、前記第１スイッチ回路部に対して、前記第２スイッチ回路部が前記電圧−電流変換回路部から出力された電流を前記レーザダイオードへ出力すると、設定された遅延時間後に前記発光量制御回路部から出力された電圧を前記電圧−電流変回路部へ出力させ、前記第２スイッチ回路部が前記電圧−電流変換回路部から出力された電流の前記レーザダイオードへの出力を停止すると、設定された遅延時間後に前記発光量制御回路部から出力された電圧の前記電圧−電流変回路部への出力を停止させるものである。
【００１４】
また、前記電圧−電流変換回路部、発光量制御回路部、第１スイッチ回路部、電圧保持回路部、第２スイッチ回路部、制御回路部及び遅延回路部は、１つのＩＣに集積されるようにしてもよい。
【００１５】
また、この発明に係る半導体レーザ駆動装置は、レーザダイオードの発光量をモニタして該発光量に応じた電流を出力するフォトダイオードの出力電流を検出し、該検出した出力電流に基づいて前記レーザダイオードの発光量が所定値になるように制御するＡＰＣ動作を行う半導体レーザ駆動装置において、
前記レーザダイオードの発光量を検出し、該検出した発光量を電圧に変換して出力する発光量検出回路部と、
入力された電圧を電流に変換して前記レーザダイオードに供給する電圧−電流変換回路部と、
前記発光量検出回路部からの出力電圧があらかじめ設定された所定値になるように該電圧−電流変換回路部の入力電圧を制御して前記レーザダイオードの発光量を制御する発光量制御回路部と、
入力された第１制御信号に応じて、該発光量制御回路部から出力された電圧の前記電圧−電流変回路部への出力制御を行う第１スイッチ回路部と、
前記発光量制御回路部から該第１スイッチ回路部を介して前記電圧−電流変換回路部に出力された電圧を保持するコンデンサからなる電圧保持回路部と、
入力された第２制御信号に応じて、前記電圧−電流変換回路部から出力された電流の前記レーザダイオードへの出力制御を行う第２スイッチ回路部と、
前記第２スイッチ回路部に対して、第２制御信号を出力して動作制御を行う制御回路部と、
該制御回路部から出力された第２制御信号を、抵抗とコンデンサの時定数によって設定された時間遅延させて前記第１制御信号を生成し、該生成した第１制御信号を前記第１スイッチ回路部に出力する遅延回路部と、
を備え、
前記遅延回路部は、前記第１スイッチ回路部に対して、前記第２スイッチ回路部が前記電圧−電流変換回路部から出力された電流を前記レーザダイオードへ出力すると、設定された遅延時間後に前記発光量制御回路部から出力された電圧を前記電圧−電流変回路部へ出力させ、前記第２スイッチ回路部が前記電圧−電流変換回路部から出力された電流の前記レーザダイオードへの出力を停止すると、設定された遅延時間後に前記発光量制御回路部から出力された電圧の前記電圧−電流変回路部への出力を停止させ、前記電圧−電流変換回路部、発光量制御回路部、第１スイッチ回路部、電圧保持回路部、第２スイッチ回路部、制御回路部及び遅延回路部のコンデンサは、１つのＩＣに集積され、前記遅延回路部の抵抗は該ＩＣに外付けされるようにしたものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、図面に示す実施の形態に基づいて、本発明を詳細に説明する。
第１の実施の形態．
図１は、本発明の第１の実施の形態における半導体レーザ駆動装置の例を示した図である。
図１において、半導体レーザ駆動装置１は、演算増幅器２、アナログスイッチ３、演算増幅器２の出力電圧を記憶するホールドコンデンサ４、電圧−電流変換回路５、入力された制御信号に応じてスイッチングを行うスイッチ回路６、可変抵抗７及び所定の基準電圧Ｖｒを生成して出力する基準電圧発生回路８を備えている。
【００１７】
更に、半導体レーザ駆動装置１は、アナログスイッチ３とスイッチ回路６の動作制御をそれぞれ行う制御回路９、該制御回路９から遅延時間が設定される遅延回路１０及びフォトダイオードＰＤを備えている。なお、図１では、演算増幅器２の出力電圧が大きくなるほどレーザダイオードＬＤに流れる電流が増加する場合を例にして示している。また、演算増幅器２及び基準電圧発生回路８は発光量制御回路部をなし、アナログスイッチ３は第１スイッチ回路部を、ホールドコンデンサ４は電圧保持回路部を、スイッチ回路６は第２スイッチ回路部を、可変抵抗７及びフォトダイオードＰＤは発光量検出回路部を、制御回路９は制御回路部を、遅延回路１０は遅延回路部をそれぞれなす。
【００１８】
演算増幅器２の非反転入力端と接地電圧との間に基準電圧発生回路８が接続され、演算増幅器２の非反転入力端には基準電圧発生回路８からの基準電圧Ｖｒが入力されている。演算増幅器２の出力端はアナログスイッチ３の一端に接続され、アナログスイッチ３の他端は電圧−電流変換回路５に接続されており、該接続部と接地電圧との間にはホールドコンデンサ４が接続されている。スイッチ回路６は、制御回路９から制御信号であるＤＡＴＡ信号Ｓｄが入力されており、該ＤＡＴＡ信号Ｓｄは、遅延回路１０で遅延されてＡＳＷ制御信号Ｓａとしてアナログスイッチ３に出力される。なお、ＡＳＷ制御信号Ｓａは第１制御信号を、ＤＡＴＡ信号Ｓｄは第２制御信号をそれぞれなす。
【００１９】
遅延回路１０は、制御回路９からの遅延時間設定信号Ｓｃによって遅延時間が設定され、入力されたＤＡＴＡ信号Ｓｄを該設定された遅延時間だけ遅延させてアナログスイッチ３にＡＳＷ制御信号Ｓａとして出力する。アナログスイッチ３は、入力されたＡＳＷ制御信号Ｓａに応じてスイッチングを行い、ホールドコンデンサ４の高圧側電圧（以下、ホールドコンデンサ４の電圧と呼ぶ）をホールドするために、ホールドコンデンサ４と演算増幅器２の出力端との接続の切断を行う。
【００２０】
電圧−電流変換回路５は、入力された電圧をレーザダイオードＬＤの駆動電流に変換するものであり、スイッチ回路６を介してレーザダイオードＬＤのカソードに接続され、レーザダイオードＬＤのアノードは電源電圧Ｖｄｄに接続されている。スイッチ回路６は、制御回路９からＤＡＴＡ信号Ｓｄが入力され、該入力されたＤＡＴＡ信号Ｓｄに応じてスイッチングを行う。このことにより、スイッチ回路６は、レーザダイオードＬＤに駆動電流を供給するために、電圧−電流変換回路５とレーザダイオードＬＤとの接続制御を行う。ＤＡＴＡ信号ＳｄがアサートされてＡＳＷ制御信号Ｓａがアサートされると、アナログスイッチ３によって演算増幅器２の出力端にホールドコンデンサ４及び電圧−電流変換回路５がそれぞれ接続され、ＡＰＣ動作が開始される。
【００２１】
一方、フォトダイオードＰＤのカソードは電源電圧に接続され、フォトダイオードＰＤのアノードと接地電圧との間に可変抵抗７が接続されている。また、フォトダイオードＰＤのアノードと可変抵抗７との接続部の電圧Ｖｐｄは、演算増幅器２の反転入力端に出力される。フォトダイオードＰＤは、レーザダイオードＬＤの発光量をモニタしレーザダイオードＬＤの発光量に比例した電流を可変抵抗７に供給する。可変抵抗７は、フォトダイオードＰＤから供給された電流を電圧Ｖｐｄに変換し、該電圧Ｖｐｄは演算増幅器２の反転入力端に出力される。
【００２２】
演算増幅器２は、入力された電圧Ｖｐｄが基準電圧Ｖｒに等しくなるように、電圧−電流変換回路５に入力される電圧を制御してレーザダイオードＬＤに供給する電流を制御する。また、ホールドコンデンサ４の電圧は、演算増幅器２の出力電圧で充電されているため、演算増幅器２の出力電圧と同じである。アナログスイッチ３がオフすると、このときの演算増幅器２の出力電圧が、ホールドコンデンサ４に記憶される。
【００２３】
アナログスイッチ３とホールドコンデンサ４はサンプルホールド回路を形成しており、制御回路９は、ＡＰＣ期間中はスイッチ回路６をオンさせて電圧−電流変換回路５とレーザダイオードＬＤとを接続した後、遅延回路１０に設定した遅延時間後にアナログスイッチ３をオンにし、演算増幅器２の出力電圧でホールドコンデンサ４を充電する。ＡＰＣ動作が終了する場合は、スイッチ回路６をオフさせて電圧−電流変換回路５とレーザダイオードＬＤとの接続を遮断した後、遅延回路１０に設定した遅延時間後にアナログスイッチ３をオフにして、演算増幅器２の出力電圧がホールドコンデンサ４にホールドされる。
【００２４】
図２は、遅延回路１０の回路例を示した図である。
図２において、遅延回路１０は、ｎ（ｎは、ｎ＞１の自然数）個の抵抗Ｒ１〜Ｒｎと、抵抗Ｒ１〜Ｒｎの対応する抵抗にそれぞれ並列に接続されたｎ個のスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷｎと、コンデンサＣ１で構成されている。抵抗Ｒ１〜Ｒｎは直列に接続され、該直列回路の一端にＤＡＴＡ信号Ｓｄが入力され、該直列回路の他端と接地電圧との間にコンデンサＣ１が接続されている。スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷｎは、半導体集積回路に組み込まれた電子スイッチで構成され、制御回路９から出力された遅延時間設定信号Ｓｃに応じて、それぞれオン／オフが設定され、抵抗Ｒ１〜Ｒｎの抵抗回路の合成抵抗値が設定される。該合成抵抗値とコンデンサＣ１の時定数から遅延回路１０の遅延時間が設定される。
【００２５】
抵抗Ｒ１〜Ｒｎの抵抗値は同じでもよいが、それぞれ異なった値に、例えば２の倍数に重み付けした値にすることで、少ない抵抗で多くの合成抵抗値が得られる。具体的には、抵抗Ｒ１の抵抗値を１とすると、抵抗Ｒ２の抵抗値を２に、抵抗Ｒｎの値を２ｎ−１にする。
【００２６】
このように、本第１の実施の形態における半導体レーザ駆動装置は、制御回路９からのＤＡＴＡ信号Ｓｄに応じて遅延回路１０の遅延時間を設定するようにしたことから、使用するレーザダイオードＬＤの特性に合わせて最適な遅延時間を設定することができ、レーザダイオードＬＤの発光パワーや発光量制御電圧範囲等の使用条件に合わせて、スイッチ回路のスイッチングを行ってからアナログスイッチをスイッチングさせる遅延時間を最適に設定することができ、ＡＰＣ動作開始までの時間を短縮させることができる。
【００２７】
第２の実施の形態．
前記第１の実施の形態では、制御回路９からのＤＡＴＡ信号Ｓｄに応じて遅延回路１０の遅延時間を設定するようにしたが、制御回路９からの信号を使用せずに遅延回路の遅延時間を設定できるようにしてもよく、このようにしたものを本発明の第２の実施の形態とする。
図３は、本発明の第２の実施の形態における半導体レーザ駆動装置の例を示した図である。なお、図３では、図１と同じもの又は同様のものは同じ符号で示しており、ここではその説明を省略すると共に図１との相違点のみ説明する。
【００２８】
図３における図１との相違点は、図１の遅延回路１０の回路構成を変え制御回路９からの遅延時間設定信号Ｓｃを使用せずに遅延時間の設定が行えるようにしたことにあり、これに伴って、図１の遅延回路１０を遅延回路３１にし、これに伴って図１の半導体レーザ駆動装置１を半導体レーザ駆動装置３０にしたことにある。
【００２９】
図３において、半導体レーザ駆動装置３０は、演算増幅器２、アナログスイッチ３、ホールドコンデンサ４、電圧−電流変換回路５、スイッチ回路６、可変抵抗７、基準電圧発生回路８、制御回路９、所望の遅延時間が設定される遅延回路３１及びフォトダイオードＰＤを備えている。遅延回路３１は、入力されたＤＡＴＡ信号Ｓｄを該設定された遅延時間だけ遅延させてＡＳＷ制御信号Ｓａとしてアナログスイッチ３に出力する。なお、遅延回路３１は、遅延回路部をなす。
【００３０】
図４は、遅延回路３１の回路例を示した図である。なお、図４では、図２と同じもの又は同様のものは同じ符号で示している。
図４において、遅延回路３１は、抵抗Ｒ１〜Ｒｎと、抵抗Ｒ１〜Ｒｎの対応する抵抗に並列に接続されたｎ個のヒューズＦ１〜Ｆｎと、コンデンサＣ１で構成されている。抵抗Ｒ１〜Ｒｎは直列に接続され、該直列回路の一端にＤＡＴＡ信号Ｓｄが入力され、該直列回路の他端と接地電圧との間にコンデンサＣ１が接続されている。ヒューズＦ１〜Ｆｎは、所望の遅延時間が得られるように選択的に切断されて、抵抗Ｒ１〜Ｒｎの抵抗回路の合成抵抗値が設定される。該合成抵抗値とコンデンサＣ１の時定数から遅延回路３１の遅延時間が設定される。ヒューズＦ１〜Ｆｎは、半導体集積回路に組み込まれており、レーザトリミング等を使用してヒューズを切断することで、所望の合成抵抗値を得る。
【００３１】
このように、本第２の実施の形態における半導体レーザ駆動装置は、遅延回路３１のヒューズＦ１〜Ｆｎを選択的に切断することにより、遅延回路３１の遅延時間を設定するようにしたことから、レーザトリミングを使用して、半導体集積回路に組み込まれたヒューズを切断することで、所望の合成抵抗値を得ることができ、前記第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００３２】
第３の実施の形態．
前記第１及び第２の各実施の形態では、複数の抵抗から所望の抵抗を選択して合成抵抗を生成することにより、遅延回路における所望の遅延時間を得るようにしたが、抵抗とコンデンサの時定数で遅延回路の遅延時間を設定する際、該抵抗をＩＣに外付けするようにして、該外付け抵抗の抵抗値を変えることにより遅延回路の遅延時間を設定するようにしてもよく、このようにしたものを本発明の第３の実施の形態とする。
【００３３】
図５は、本発明の第３の実施の形態における半導体レーザ駆動装置の例を示した図である。なお、図５では、図３と同じもの又は同様のものは同じ符号で示しており、ここではその説明を省略すると共に図３との相違点のみ説明する。
図５における図３との相違点は、図３の遅延回路３１の回路構成を変え制御回路９からの遅延時間設定信号Ｓｃを使用せずに遅延時間の設定が行えるようにしたことにあり、これに伴って、図３の遅延回路３１を遅延回路４１にし、図３の半導体レーザ駆動装置３０を半導体レーザ駆動装置４０にした。
【００３４】
図５において、半導体レーザ駆動装置４０は、演算増幅器２、アナログスイッチ３、ホールドコンデンサ４、電圧−電流変換回路５、スイッチ回路６、可変抵抗７、基準電圧発生回路８、制御回路９、所望の遅延時間が設定される遅延回路４１及びフォトダイオードＰＤを備えている。遅延回路４１は、入力されたＤＡＴＡ信号Ｓｄを該設定された遅延時間だけ遅延させてアナログスイッチ３にＡＳＷ制御信号Ｓａとして出力する。なお、遅延回路４１は遅延回路部をなす。
【００３５】
遅延回路４１は、ＩＣに外付けされた抵抗Ｒと、コンデンサＣ１で構成されている。抵抗Ｒの一端が接続された外部端子Ｄ２にＤＡＴＡ信号Ｓｄが入力され、抵抗Ｒの他端が接続された外部端子Ｄ１と接地電圧との間にコンデンサＣ１が接続されている。演算増幅器２、アナログスイッチ３、ホールドコンデンサ４、電圧−電流変換回路５、スイッチ回路６、基準電圧発生回路８、制御回路９及び遅延回路４１のコンデンサＣ１は１つのＩＣに集積されており、該ＩＣには、外部端子Ｄ１及びＤ２が設けられている。
【００３６】
また、外部端子Ｄ１は、アナログスイッチ３の制御信号入力端に接続されている。制御回路９から出力されたＤＡＴＡ信号Ｓｄは、遅延回路４１の入力端をなす外部端子Ｄ２にも入力され、抵抗ＲとコンデンサＣ１の時定数で設定された遅延時間だけ遅延されて、ＡＳＷ制御信号Ｓａとしてアナログスイッチ３に出力される。
【００３７】
このように、本第３の実施の形態における半導体レーザ駆動装置は、遅延回路４１の抵抗ＲをＩＣに外付けすることによって、前記第２の実施の形態と同様の効果を得ることができると共に、遅延回路の時定数を形成する抵抗値を広範囲に選択することができ、スイッチ素子やヒューズも不要となるため、安価でしかもより多種類のレーザダイオードに対応することができる。
【００３８】
なお、前記第１及び第２の各実施の形態では、抵抗Ｒ１〜Ｒｎを直列にした接続し、該各抵抗Ｒ１〜Ｒｎに対応するスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷｎ又は対応するヒューズＦ１〜Ｆｎを並列に接続したが、これは一例であり、本発明はこれに限定するものではない。
【００３９】
【発明の効果】
上記の説明から明らかなように、本発明の半導体レーザ駆動装置によれば、ＡＰＣ動作を開始させる遅延回路部の遅延時間を可変できるようにしたことから、レーザダイオードの特性に合わせて最適な遅延時間を選択することができ、ＡＰＣ動作を高速に行うことができる。
【００４０】
また、遅延回路部の遅延時間の設定を抵抗値の切り替えで行えるようにしたことから、簡単な回路構成で遅延時間を容易に変えることができるため安価にシステムを構成することができる。
【００４１】
また、遅延回路部の時定数を形成する抵抗をＩＣに外付けするようにしたことから、より広範囲に時定数の抵抗値を選択することができ、スイッチ素子やヒューズ等も不要になるため、安価な構成で多くの種類のレーザダイオードに対して、それぞれのレーザダイオードの特性に合わせた最適な遅延時間を選択することができ、ＡＰＣ動作を高速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態における半導体レーザ駆動装置の例を示した図である。
【図２】 図１における遅延回路１０の回路例を示した図である。
【図３】 本発明の第２の実施の形態における半導体レーザ駆動装置の例を示した図である。
【図４】 図３における遅延回路３１の回路例を示した図である。
【図５】 本発明の第３の実施の形態における半導体レーザ駆動装置の例を示した図である。
【図６】 従来の半導体レーザ駆動装置の例を示した図である。
【図７】 ＡＰＣ動作時における図６の各信号例を示したタイミングチャートである。
【図８】 図６におけるレーザダイオードＬＤの発光量の特性例を示した図である。
【符号の説明】
１，３０，４０ 半導体レーザ駆動装置
２ 演算増幅器
３ アナログスイッチ
４ ホールドコンデンサ
５ 電圧−電流変換回路
６ スイッチ回路
７ 可変抵抗
８ 基準電圧発生回路
９ 制御回路
１０，３１，４１ 遅延回路
ＰＤ フォトダイオード
ＬＤ レーザダイオード
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザプリンタの光書き込み、光データ通信、光ディスク装置等に使用される半導体レーザ駆動回路に関し、特にレーザダイオードの駆動を行う半導体レーザ駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体レーザであるレーザダイオードは、小型で安価であり、しかも電流を流すだけで容易にレーザ光を得ることができるため、プリンタ・光ディスク・光通信等の分野で広く使用されている。しかし、そのレーザダイオードの電流−光出力特性は温度依存性を有するため、一定の光出力を得るためにはＡＰＣ(Automatic Power Control)と呼ばれる特別な発光量制御を行う必要があった。該ＡＰＣは、レーザダイオードに内蔵されているＰｉｎＰＤ(PIN Photo Diode：以下フォトダイオードと呼ぶ)の出力電流を用いて行われる。フォトダイオードはレーザダイオードの発光量に応じた電流を出力し、該出力電流は温度依存性を持たないため、フォトダイオードの出力電流値をモニタすることでレーザダイオードの光出力を一定に制御することができる。
【０００３】
図６は、従来の半導体レーザ駆動装置の例を示した図である。図６において、制御回路１０９から出力されたＤＡＴＡ信号Ｓｄがアサートされると、スイッチ回路１０５がオンして電圧−電流変換回路１０４とレーザダイオードＬＤのカソードとを接続し、レーザダイオードＬＤが発光する。また、ＤＡＴＡ信号Ｓｄは、遅延回路１０８で遅延されてＡＳＷ制御信号Ｓａとしてアナログスイッチ１０２に出力され、ＤＡＴＡ信号Ｓｄがアサートされて該遅延回路１０８からのＡＳＷ制御信号Ｓａがアサートされると、アナログスイッチ１０２はオンしてＡＰＣ動作が開始される。
【０００４】
フォトダイオードＰＤは、レーザダイオードＬＤの発光量に比例した電流を可変抵抗１０７に供給し、可変抵抗１０７の両端電圧である電圧Ｖｐｄが上昇する。該電圧Ｖｐｄは、演算増幅器１０１の反転入力端に入力され、演算増幅器１０１の非反転入力端には基準電圧発生回路１０６からの所定の基準電圧Ｖｒが入力されている。このため、電圧Ｖｐｄが基準電圧Ｖｒになるように電圧−電流変換回路１０４からレーザダイオードＬＤに供給される電流量が制御される。
【０００５】
ここで、遅延回路１０８が必要な理由について説明する。
図６で示すように、フォトダイオードＰＤには寄生容量ＣＰが存在し、該寄生容量ＣＰは等価的にフォトダイオードＰＤに並列に接続されている。レーザダイオードＬＤが発光した当初は、フォトダイオードＰＤから供給される電流の多くは寄生容量ＣＰを充電するために使用され、可変抵抗１０７にはわずかしか電流が流れない。時間が経過するにしたがって、寄生容量ＣＰへの充電電流が減少し、可変抵抗１０７に流れる電流が増加するようになるため、電圧Ｖｐｄは図７に示すようにある程度の時間をかけて上昇する。この上昇速度は、寄生容量ＣＰが大きいほど、またレーザダイオードＬＤの発光量が小さいほど遅くなり、使用するレーザダイオードＬＤとそれに組み込まれているフォトダイオードＰＤの特性によって大きく変動するものである。
【０００６】
ＤＡＴＡ信号Ｓｄがアサートされると同時にアナログスイッチ１０２をオンさせてＡＰＣ動作を行うと、前述したように電圧Ｖｐｄの変化が遅延する影響で、レーザダイオードＬＤの発光量が目標値に達しているにもかかわらず、電圧Ｖｐｄが目標電圧に達していないため、演算増幅器１０１は出力電圧を増加させてレーザダイオードＬＤに供給される電流が増加し、レーザダイオードＬＤの発光量が増加してしまう。逆に、電圧Ｖｐｄが基準電圧Ｖｒに達した後は、レーザダイオードＬＤの電流を低下させ過ぎて、図８に示すようにレーザダイオードＬＤの発光量はハンチングを起こしてしまい、ＡＣＰ動作が正常に行われるまでに長い時間を要していた。
【０００７】
そこで、ＤＡＴＡ信号Ｓｄを、レーザダイオードＬＤが発光してから、電圧Ｖｐｄが基準電圧Ｖｒの近傍になるまでの時間、遅延回路１０８で遅延させてから、アナログスイッチ１０２に出力してＡＰＣ動作を開始させるようにすることで、図８に示したような発光量のハンチングを防止することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、フォトダイオードＰＤの寄生容量ＣＰやフォトダイオードＰＤから流れる電流の各バラツキによって、電圧Ｖｐｄの応答時間は、図７に示すように応答の速いフォトダイオードＰＤの場合と応答の遅いフォトダイオードＰＤの場合とで大きくばらつく。そこで、遅延回路１０８の遅延時間は、最も応答の遅いフォトダイオードＰＤを使用した場合の時間に設定することになるが、このようにすると、応答の速いフォトダイオードＰＤを使用した場合でも、ＡＰＣ動作を開始までの時間を短縮することができないという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、フォトダイオードＰＤの応答速度に合わせてＡＰＣ動作を開始することができるようにして、ＡＰＣ動作開始までの時間を短縮させることができる半導体レーザ駆動装置を得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る半導体レーザ駆動装置は、レーザダイオードの発光量をモニタして該発光量に応じた電流を出力するフォトダイオードの出力電流を検出し、該検出した出力電流に基づいて前記レーザダイオードの発光量が所定値になるように制御するＡＰＣ動作を行う半導体レーザ駆動装置において、
前記レーザダイオードの発光量を検出し、該検出した発光量を電圧に変換して出力する発光量検出回路部と、
入力された電圧を電流に変換して前記レーザダイオードに供給する電圧−電流変換回路部と、
前記発光量検出回路部からの出力電圧があらかじめ設定された所定値になるように該電圧−電流変換回路部の入力電圧を制御して前記レーザダイオードの発光量を制御する発光量制御回路部と、
入力された第１制御信号に応じて、該発光量制御回路部から出力された電圧の前記電圧−電流変回路部への出力制御を行う第１スイッチ回路部と、
前記発光量制御回路部から該第１スイッチ回路部を介して前記電圧−電流変換回路部に出力された電圧を保持するコンデンサからなる電圧保持回路部と、
入力された第２制御信号に応じて、前記電圧−電流変換回路部から出力された電流の前記レーザダイオードへの出力制御を行う第２スイッチ回路部と、
前記第２スイッチ回路部に対して、第２制御信号を出力して動作制御を行う制御回路部と、
該制御回路部から出力された第２制御信号を設定された時間遅延させて前記第１制御信号を生成し、該生成した第１制御信号を前記第１スイッチ回路部に出力する、抵抗とコンデンサの時定数によって遅延時間が設定される遅延回路部と、
を備え、
前記遅延回路部は、
直列に接続された複数の抵抗と、
該各抵抗に対応して並列に接続された各スイッチ素子と、
前記各抵抗と各スイッチ素子で形成された回路を介して前記第２制御信号が入力される、所定の容量を有するコンデンサと、
を備え、
前記制御回路部は、前記各スイッチ素子のスイッチング制御を行って、前記複数の抵抗と前記コンデンサで形成される回路の時定数を変え前記遅延回路部の遅延時間を所望の値に設定し、前記遅延回路部は、前記第１スイッチ回路部に対して、前記第２スイッチ回路部が前記電圧−電流変換回路部から出力された電流を前記レーザダイオードへ出力すると、設定された遅延時間後に前記発光量制御回路部から出力された電圧を前記電圧−電流変回路部へ出力させ、前記第２スイッチ回路部が前記電圧−電流変換回路部から出力された電流の前記レーザダイオードへの出力を停止すると、設定された遅延時間後に前記発光量制御回路部から出力された電圧の前記電圧−電流変回路部への出力を停止させるものである。
【００１３】
また、この発明に係る半導体レーザ駆動装置は、レーザダイオードの発光量をモニタして該発光量に応じた電流を出力するフォトダイオードの出力電流を検出し、該検出した出力電流に基づいて前記レーザダイオードの発光量が所定値になるように制御するＡＰＣ動作を行う半導体レーザ駆動装置において、
前記レーザダイオードの発光量を検出し、該検出した発光量を電圧に変換して出力する発光量検出回路部と、
入力された電圧を電流に変換して前記レーザダイオードに供給する電圧−電流変換回路部と、
前記発光量検出回路部からの出力電圧があらかじめ設定された所定値になるように該電圧−電流変換回路部の入力電圧を制御して前記レーザダイオードの発光量を制御する発光量制御回路部と、
入力された第１制御信号に応じて、該発光量制御回路部から出力された電圧の前記電圧−電流変回路部への出力制御を行う第１スイッチ回路部と、
前記発光量制御回路部から該第１スイッチ回路部を介して前記電圧−電流変換回路部に出力された電圧を保持するコンデンサからなる電圧保持回路部と、
入力された第２制御信号に応じて、前記電圧−電流変換回路部から出力された電流の前記レーザダイオードへの出力制御を行う第２スイッチ回路部と、
前記第２スイッチ回路部に対して、第２制御信号を出力して動作制御を行う制御回路部と、
該制御回路部から出力された第２制御信号を、抵抗とコンデンサの時定数によって設定された時間遅延させて前記第１制御信号を生成し、該生成した第１制御信号を前記第１スイッチ回路部に出力する遅延回路部と、
を備え、
前記遅延回路部は、
直列に接続された複数の抵抗と、
該各抵抗に対応して並列に接続された各ヒューズと、
前記各抵抗と各ヒューズで形成された回路を介して前記第２制御信号が入力される、所定の容量を有するコンデンサと、
で構成され、
前記遅延回路部は、前記各ヒューズがあらかじめ選択的に切断されることにより前記時定数が設定されて前記遅延時間が所望の値に設定され、前記第１スイッチ回路部に対して、前記第２スイッチ回路部が前記電圧−電流変換回路部から出力された電流を前記レーザダイオードへ出力すると、設定された遅延時間後に前記発光量制御回路部から出力された電圧を前記電圧−電流変回路部へ出力させ、前記第２スイッチ回路部が前記電圧−電流変換回路部から出力された電流の前記レーザダイオードへの出力を停止すると、設定された遅延時間後に前記発光量制御回路部から出力された電圧の前記電圧−電流変回路部への出力を停止させるものである。
【００１４】
また、前記電圧−電流変換回路部、発光量制御回路部、第１スイッチ回路部、電圧保持回路部、第２スイッチ回路部、制御回路部及び遅延回路部は、１つのＩＣに集積されるようにしてもよい。
【００１５】
また、この発明に係る半導体レーザ駆動装置は、レーザダイオードの発光量をモニタして該発光量に応じた電流を出力するフォトダイオードの出力電流を検出し、該検出した出力電流に基づいて前記レーザダイオードの発光量が所定値になるように制御するＡＰＣ動作を行う半導体レーザ駆動装置において、
前記レーザダイオードの発光量を検出し、該検出した発光量を電圧に変換して出力する発光量検出回路部と、
入力された電圧を電流に変換して前記レーザダイオードに供給する電圧−電流変換回路部と、
前記発光量検出回路部からの出力電圧があらかじめ設定された所定値になるように該電圧−電流変換回路部の入力電圧を制御して前記レーザダイオードの発光量を制御する発光量制御回路部と、
入力された第１制御信号に応じて、該発光量制御回路部から出力された電圧の前記電圧−電流変回路部への出力制御を行う第１スイッチ回路部と、
前記発光量制御回路部から該第１スイッチ回路部を介して前記電圧−電流変換回路部に出力された電圧を保持するコンデンサからなる電圧保持回路部と、
入力された第２制御信号に応じて、前記電圧−電流変換回路部から出力された電流の前記レーザダイオードへの出力制御を行う第２スイッチ回路部と、
前記第２スイッチ回路部に対して、第２制御信号を出力して動作制御を行う制御回路部と、
該制御回路部から出力された第２制御信号を、抵抗とコンデンサの時定数によって設定された時間遅延させて前記第１制御信号を生成し、該生成した第１制御信号を前記第１スイッチ回路部に出力する遅延回路部と、
を備え、
前記遅延回路部は、前記第１スイッチ回路部に対して、前記第２スイッチ回路部が前記電圧−電流変換回路部から出力された電流を前記レーザダイオードへ出力すると、設定された遅延時間後に前記発光量制御回路部から出力された電圧を前記電圧−電流変回路部へ出力させ、前記第２スイッチ回路部が前記電圧−電流変換回路部から出力された電流の前記レーザダイオードへの出力を停止すると、設定された遅延時間後に前記発光量制御回路部から出力された電圧の前記電圧−電流変回路部への出力を停止させ、前記電圧−電流変換回路部、発光量制御回路部、第１スイッチ回路部、電圧保持回路部、第２スイッチ回路部、制御回路部及び遅延回路部のコンデンサは、１つのＩＣに集積され、前記遅延回路部の抵抗は該ＩＣに外付けされるようにしたものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、図面に示す実施の形態に基づいて、本発明を詳細に説明する。
第１の実施の形態．
図１は、本発明の第１の実施の形態における半導体レーザ駆動装置の例を示した図である。
図１において、半導体レーザ駆動装置１は、演算増幅器２、アナログスイッチ３、演算増幅器２の出力電圧を記憶するホールドコンデンサ４、電圧−電流変換回路５、入力された制御信号に応じてスイッチングを行うスイッチ回路６、可変抵抗７及び所定の基準電圧Ｖｒを生成して出力する基準電圧発生回路８を備えている。
【００１７】
更に、半導体レーザ駆動装置１は、アナログスイッチ３とスイッチ回路６の動作制御をそれぞれ行う制御回路９、該制御回路９から遅延時間が設定される遅延回路１０及びフォトダイオードＰＤを備えている。なお、図１では、演算増幅器２の出力電圧が大きくなるほどレーザダイオードＬＤに流れる電流が増加する場合を例にして示している。また、演算増幅器２及び基準電圧発生回路８は発光量制御回路部をなし、アナログスイッチ３は第１スイッチ回路部を、ホールドコンデンサ４は電圧保持回路部を、スイッチ回路６は第２スイッチ回路部を、可変抵抗７及びフォトダイオードＰＤは発光量検出回路部を、制御回路９は制御回路部を、遅延回路１０は遅延回路部をそれぞれなす。
【００１８】
演算増幅器２の非反転入力端と接地電圧との間に基準電圧発生回路８が接続され、演算増幅器２の非反転入力端には基準電圧発生回路８からの基準電圧Ｖｒが入力されている。演算増幅器２の出力端はアナログスイッチ３の一端に接続され、アナログスイッチ３の他端は電圧−電流変換回路５に接続されており、該接続部と接地電圧との間にはホールドコンデンサ４が接続されている。スイッチ回路６は、制御回路９から制御信号であるＤＡＴＡ信号Ｓｄが入力されており、該ＤＡＴＡ信号Ｓｄは、遅延回路１０で遅延されてＡＳＷ制御信号Ｓａとしてアナログスイッチ３に出力される。なお、ＡＳＷ制御信号Ｓａは第１制御信号を、ＤＡＴＡ信号Ｓｄは第２制御信号をそれぞれなす。
【００１９】
遅延回路１０は、制御回路９からの遅延時間設定信号Ｓｃによって遅延時間が設定され、入力されたＤＡＴＡ信号Ｓｄを該設定された遅延時間だけ遅延させてアナログスイッチ３にＡＳＷ制御信号Ｓａとして出力する。アナログスイッチ３は、入力されたＡＳＷ制御信号Ｓａに応じてスイッチングを行い、ホールドコンデンサ４の高圧側電圧（以下、ホールドコンデンサ４の電圧と呼ぶ）をホールドするために、ホールドコンデンサ４と演算増幅器２の出力端との接続の切断を行う。
【００２０】
電圧−電流変換回路５は、入力された電圧をレーザダイオードＬＤの駆動電流に変換するものであり、スイッチ回路６を介してレーザダイオードＬＤのカソードに接続され、レーザダイオードＬＤのアノードは電源電圧Ｖｄｄに接続されている。スイッチ回路６は、制御回路９からＤＡＴＡ信号Ｓｄが入力され、該入力されたＤＡＴＡ信号Ｓｄに応じてスイッチングを行う。このことにより、スイッチ回路６は、レーザダイオードＬＤに駆動電流を供給するために、電圧−電流変換回路５とレーザダイオードＬＤとの接続制御を行う。ＤＡＴＡ信号ＳｄがアサートされてＡＳＷ制御信号Ｓａがアサートされると、アナログスイッチ３によって演算増幅器２の出力端にホールドコンデンサ４及び電圧−電流変換回路５がそれぞれ接続され、ＡＰＣ動作が開始される。
【００２１】
一方、フォトダイオードＰＤのカソードは電源電圧に接続され、フォトダイオードＰＤのアノードと接地電圧との間に可変抵抗７が接続されている。また、フォトダイオードＰＤのアノードと可変抵抗７との接続部の電圧Ｖｐｄは、演算増幅器２の反転入力端に出力される。フォトダイオードＰＤは、レーザダイオードＬＤの発光量をモニタしレーザダイオードＬＤの発光量に比例した電流を可変抵抗７に供給する。可変抵抗７は、フォトダイオードＰＤから供給された電流を電圧Ｖｐｄに変換し、該電圧Ｖｐｄは演算増幅器２の反転入力端に出力される。
【００２２】
演算増幅器２は、入力された電圧Ｖｐｄが基準電圧Ｖｒに等しくなるように、電圧−電流変換回路５に入力される電圧を制御してレーザダイオードＬＤに供給する電流を制御する。また、ホールドコンデンサ４の電圧は、演算増幅器２の出力電圧で充電されているため、演算増幅器２の出力電圧と同じである。アナログスイッチ３がオフすると、このときの演算増幅器２の出力電圧が、ホールドコンデンサ４に記憶される。
【００２３】
アナログスイッチ３とホールドコンデンサ４はサンプルホールド回路を形成しており、制御回路９は、ＡＰＣ期間中はスイッチ回路６をオンさせて電圧−電流変換回路５とレーザダイオードＬＤとを接続した後、遅延回路１０に設定した遅延時間後にアナログスイッチ３をオンにし、演算増幅器２の出力電圧でホールドコンデンサ４を充電する。ＡＰＣ動作が終了する場合は、スイッチ回路６をオフさせて電圧−電流変換回路５とレーザダイオードＬＤとの接続を遮断した後、遅延回路１０に設定した遅延時間後にアナログスイッチ３をオフにして、演算増幅器２の出力電圧がホールドコンデンサ４にホールドされる。
【００２４】
図２は、遅延回路１０の回路例を示した図である。
図２において、遅延回路１０は、ｎ（ｎは、ｎ＞１の自然数）個の抵抗Ｒ１〜Ｒｎと、抵抗Ｒ１〜Ｒｎの対応する抵抗にそれぞれ並列に接続されたｎ個のスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷｎと、コンデンサＣ１で構成されている。抵抗Ｒ１〜Ｒｎは直列に接続され、該直列回路の一端にＤＡＴＡ信号Ｓｄが入力され、該直列回路の他端と接地電圧との間にコンデンサＣ１が接続されている。スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷｎは、半導体集積回路に組み込まれた電子スイッチで構成され、制御回路９から出力された遅延時間設定信号Ｓｃに応じて、それぞれオン／オフが設定され、抵抗Ｒ１〜Ｒｎの抵抗回路の合成抵抗値が設定される。該合成抵抗値とコンデンサＣ１の時定数から遅延回路１０の遅延時間が設定される。
【００２５】
抵抗Ｒ１〜Ｒｎの抵抗値は同じでもよいが、それぞれ異なった値に、例えば２の倍数に重み付けした値にすることで、少ない抵抗で多くの合成抵抗値が得られる。具体的には、抵抗Ｒ１の抵抗値を１とすると、抵抗Ｒ２の抵抗値を２に、抵抗Ｒｎの値を２ｎ−１にする。
【００２６】
このように、本第１の実施の形態における半導体レーザ駆動装置は、制御回路９からのＤＡＴＡ信号Ｓｄに応じて遅延回路１０の遅延時間を設定するようにしたことから、使用するレーザダイオードＬＤの特性に合わせて最適な遅延時間を設定することができ、レーザダイオードＬＤの発光パワーや発光量制御電圧範囲等の使用条件に合わせて、スイッチ回路のスイッチングを行ってからアナログスイッチをスイッチングさせる遅延時間を最適に設定することができ、ＡＰＣ動作開始までの時間を短縮させることができる。
【００２７】
第２の実施の形態．
前記第１の実施の形態では、制御回路９からのＤＡＴＡ信号Ｓｄに応じて遅延回路１０の遅延時間を設定するようにしたが、制御回路９からの信号を使用せずに遅延回路の遅延時間を設定できるようにしてもよく、このようにしたものを本発明の第２の実施の形態とする。
図３は、本発明の第２の実施の形態における半導体レーザ駆動装置の例を示した図である。なお、図３では、図１と同じもの又は同様のものは同じ符号で示しており、ここではその説明を省略すると共に図１との相違点のみ説明する。
【００２８】
図３における図１との相違点は、図１の遅延回路１０の回路構成を変え制御回路９からの遅延時間設定信号Ｓｃを使用せずに遅延時間の設定が行えるようにしたことにあり、これに伴って、図１の遅延回路１０を遅延回路３１にし、これに伴って図１の半導体レーザ駆動装置１を半導体レーザ駆動装置３０にしたことにある。
【００２９】
図３において、半導体レーザ駆動装置３０は、演算増幅器２、アナログスイッチ３、ホールドコンデンサ４、電圧−電流変換回路５、スイッチ回路６、可変抵抗７、基準電圧発生回路８、制御回路９、所望の遅延時間が設定される遅延回路３１及びフォトダイオードＰＤを備えている。遅延回路３１は、入力されたＤＡＴＡ信号Ｓｄを該設定された遅延時間だけ遅延させてＡＳＷ制御信号Ｓａとしてアナログスイッチ３に出力する。なお、遅延回路３１は、遅延回路部をなす。
【００３０】
図４は、遅延回路３１の回路例を示した図である。なお、図４では、図２と同じもの又は同様のものは同じ符号で示している。
図４において、遅延回路３１は、抵抗Ｒ１〜Ｒｎと、抵抗Ｒ１〜Ｒｎの対応する抵抗に並列に接続されたｎ個のヒューズＦ１〜Ｆｎと、コンデンサＣ１で構成されている。抵抗Ｒ１〜Ｒｎは直列に接続され、該直列回路の一端にＤＡＴＡ信号Ｓｄが入力され、該直列回路の他端と接地電圧との間にコンデンサＣ１が接続されている。ヒューズＦ１〜Ｆｎは、所望の遅延時間が得られるように選択的に切断されて、抵抗Ｒ１〜Ｒｎの抵抗回路の合成抵抗値が設定される。該合成抵抗値とコンデンサＣ１の時定数から遅延回路３１の遅延時間が設定される。ヒューズＦ１〜Ｆｎは、半導体集積回路に組み込まれており、レーザトリミング等を使用してヒューズを切断することで、所望の合成抵抗値を得る。
【００３１】
このように、本第２の実施の形態における半導体レーザ駆動装置は、遅延回路３１のヒューズＦ１〜Ｆｎを選択的に切断することにより、遅延回路３１の遅延時間を設定するようにしたことから、レーザトリミングを使用して、半導体集積回路に組み込まれたヒューズを切断することで、所望の合成抵抗値を得ることができ、前記第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００３２】
第３の実施の形態．
前記第１及び第２の各実施の形態では、複数の抵抗から所望の抵抗を選択して合成抵抗を生成することにより、遅延回路における所望の遅延時間を得るようにしたが、抵抗とコンデンサの時定数で遅延回路の遅延時間を設定する際、該抵抗をＩＣに外付けするようにして、該外付け抵抗の抵抗値を変えることにより遅延回路の遅延時間を設定するようにしてもよく、このようにしたものを本発明の第３の実施の形態とする。
【００３３】
図５は、本発明の第３の実施の形態における半導体レーザ駆動装置の例を示した図である。なお、図５では、図３と同じもの又は同様のものは同じ符号で示しており、ここではその説明を省略すると共に図３との相違点のみ説明する。
図５における図３との相違点は、図３の遅延回路３１の回路構成を変え制御回路９からの遅延時間設定信号Ｓｃを使用せずに遅延時間の設定が行えるようにしたことにあり、これに伴って、図３の遅延回路３１を遅延回路４１にし、図３の半導体レーザ駆動装置３０を半導体レーザ駆動装置４０にした。
【００３４】
図５において、半導体レーザ駆動装置４０は、演算増幅器２、アナログスイッチ３、ホールドコンデンサ４、電圧−電流変換回路５、スイッチ回路６、可変抵抗７、基準電圧発生回路８、制御回路９、所望の遅延時間が設定される遅延回路４１及びフォトダイオードＰＤを備えている。遅延回路４１は、入力されたＤＡＴＡ信号Ｓｄを該設定された遅延時間だけ遅延させてアナログスイッチ３にＡＳＷ制御信号Ｓａとして出力する。なお、遅延回路４１は遅延回路部をなす。
【００３５】
遅延回路４１は、ＩＣに外付けされた抵抗Ｒと、コンデンサＣ１で構成されている。抵抗Ｒの一端が接続された外部端子Ｄ２にＤＡＴＡ信号Ｓｄが入力され、抵抗Ｒの他端が接続された外部端子Ｄ１と接地電圧との間にコンデンサＣ１が接続されている。演算増幅器２、アナログスイッチ３、ホールドコンデンサ４、電圧−電流変換回路５、スイッチ回路６、基準電圧発生回路８、制御回路９及び遅延回路４１のコンデンサＣ１は１つのＩＣに集積されており、該ＩＣには、外部端子Ｄ１及びＤ２が設けられている。
【００３６】
また、外部端子Ｄ１は、アナログスイッチ３の制御信号入力端に接続されている。制御回路９から出力されたＤＡＴＡ信号Ｓｄは、遅延回路４１の入力端をなす外部端子Ｄ２にも入力され、抵抗ＲとコンデンサＣ１の時定数で設定された遅延時間だけ遅延されて、ＡＳＷ制御信号Ｓａとしてアナログスイッチ３に出力される。
【００３７】
このように、本第３の実施の形態における半導体レーザ駆動装置は、遅延回路４１の抵抗ＲをＩＣに外付けすることによって、前記第２の実施の形態と同様の効果を得ることができると共に、遅延回路の時定数を形成する抵抗値を広範囲に選択することができ、スイッチ素子やヒューズも不要となるため、安価でしかもより多種類のレーザダイオードに対応することができる。
【００３８】
なお、前記第１及び第２の各実施の形態では、抵抗Ｒ１〜Ｒｎを直列にした接続し、該各抵抗Ｒ１〜Ｒｎに対応するスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷｎ又は対応するヒューズＦ１〜Ｆｎを並列に接続したが、これは一例であり、本発明はこれに限定するものではない。
【００３９】
【発明の効果】
上記の説明から明らかなように、本発明の半導体レーザ駆動装置によれば、ＡＰＣ動作を開始させる遅延回路部の遅延時間を可変できるようにしたことから、レーザダイオードの特性に合わせて最適な遅延時間を選択することができ、ＡＰＣ動作を高速に行うことができる。
【００４０】
また、遅延回路部の遅延時間の設定を抵抗値の切り替えで行えるようにしたことから、簡単な回路構成で遅延時間を容易に変えることができるため安価にシステムを構成することができる。
【００４１】
また、遅延回路部の時定数を形成する抵抗をＩＣに外付けするようにしたことから、より広範囲に時定数の抵抗値を選択することができ、スイッチ素子やヒューズ等も不要になるため、安価な構成で多くの種類のレーザダイオードに対して、それぞれのレーザダイオードの特性に合わせた最適な遅延時間を選択することができ、ＡＰＣ動作を高速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態における半導体レーザ駆動装置の例を示した図である。
【図２】 図１における遅延回路１０の回路例を示した図である。
【図３】 本発明の第２の実施の形態における半導体レーザ駆動装置の例を示した図である。
【図４】 図３における遅延回路３１の回路例を示した図である。
【図５】 本発明の第３の実施の形態における半導体レーザ駆動装置の例を示した図である。
【図６】 従来の半導体レーザ駆動装置の例を示した図である。
【図７】 ＡＰＣ動作時における図６の各信号例を示したタイミングチャートである。
【図８】 図６におけるレーザダイオードＬＤの発光量の特性例を示した図である。
【符号の説明】
１，３０，４０ 半導体レーザ駆動装置
２ 演算増幅器
３ アナログスイッチ
４ ホールドコンデンサ
５ 電圧−電流変換回路
６ スイッチ回路
７ 可変抵抗
８ 基準電圧発生回路
９ 制御回路
１０，３１，４１ 遅延回路
ＰＤ フォトダイオード
ＬＤ レーザダイオード
Claims (4)
- レーザダイオードの発光量をモニタして該発光量に応じた電流を出力するフォトダイオードの出力電流を検出し、該検出した出力電流に基づいて前記レーザダイオードの発光量が所定値になるように制御するＡＰＣ動作を行う半導体レーザ駆動装置において、
前記レーザダイオードの発光量を検出し、該検出した発光量を電圧に変換して出力する発光量検出回路部と、
入力された電圧を電流に変換して前記レーザダイオードに供給する電圧−電流変換回路部と、
前記発光量検出回路部からの出力電圧があらかじめ設定された所定値になるように該電圧−電流変換回路部の入力電圧を制御して前記レーザダイオードの発光量を制御する発光量制御回路部と、
入力された第１制御信号に応じて、該発光量制御回路部から出力された電圧の前記電圧−電流変回路部への出力制御を行う第１スイッチ回路部と、
前記発光量制御回路部から該第１スイッチ回路部を介して前記電圧−電流変換回路部に出力された電圧を保持するコンデンサからなる電圧保持回路部と、
入力された第２制御信号に応じて、前記電圧−電流変換回路部から出力された電流の前記レーザダイオードへの出力制御を行う第２スイッチ回路部と、
前記第２スイッチ回路部に対して、第２制御信号を出力して動作制御を行う制御回路部と、
該制御回路部から出力された第２制御信号を設定された時間遅延させて前記第１制御信号を生成し、該生成した第１制御信号を前記第１スイッチ回路部に出力する、抵抗とコンデンサの時定数によって遅延時間が設定される遅延回路部と、
を備え、
前記遅延回路部は、
直列に接続された複数の抵抗と、
該各抵抗に対応して並列に接続された各スイッチ素子と、
前記各抵抗と各スイッチ素子で形成された回路を介して前記第２制御信号が入力される、所定の容量を有するコンデンサと、
を備え、
前記制御回路部は、前記各スイッチ素子のスイッチング制御を行って、前記複数の抵抗と前記コンデンサで形成される回路の時定数を変え前記遅延回路部の遅延時間を所望の値に設定し、前記遅延回路部は、前記第１スイッチ回路部に対して、前記第２スイッチ回路部が前記電圧−電流変換回路部から出力された電流を前記レーザダイオードへ出力すると、設定された遅延時間後に前記発光量制御回路部から出力された電圧を前記電圧−電流変回路部へ出力させ、前記第２スイッチ回路部が前記電圧−電流変換回路部から出力された電流の前記レーザダイオードへの出力を停止すると、設定された遅延時間後に前記発光量制御回路部から出力された電圧の前記電圧−電流変回路部への出力を停止させることを特徴とする半導体レーザ駆動装置。 - レーザダイオードの発光量をモニタして該発光量に応じた電流を出力するフォトダイオードの出力電流を検出し、該検出した出力電流に基づいて前記レーザダイオードの発光量が所定値になるように制御するＡＰＣ動作を行う半導体レーザ駆動装置において、
前記レーザダイオードの発光量を検出し、該検出した発光量を電圧に変換して出力する発光量検出回路部と、
入力された電圧を電流に変換して前記レーザダイオードに供給する電圧−電流変換回路部と、
前記発光量検出回路部からの出力電圧があらかじめ設定された所定値になるように該電圧−電流変換回路部の入力電圧を制御して前記レーザダイオードの発光量を制御する発光量制御回路部と、
入力された第１制御信号に応じて、該発光量制御回路部から出力された電圧の前記電圧−電流変回路部への出力制御を行う第１スイッチ回路部と、
前記発光量制御回路部から該第１スイッチ回路部を介して前記電圧−電流変換回路部に出力された電圧を保持するコンデンサからなる電圧保持回路部と、
入力された第２制御信号に応じて、前記電圧−電流変換回路部から出力された電流の前記レーザダイオードへの出力制御を行う第２スイッチ回路部と、
前記第２スイッチ回路部に対して、第２制御信号を出力して動作制御を行う制御回路部と、
該制御回路部から出力された第２制御信号を、抵抗とコンデンサの時定数によって設定された時間遅延させて前記第１制御信号を生成し、該生成した第１制御信号を前記第１スイッチ回路部に出力する遅延回路部と、
を備え、
前記遅延回路部は、
直列に接続された複数の抵抗と、
該各抵抗に対応して並列に接続された各ヒューズと、
前記各抵抗と各ヒューズで形成された回路を介して前記第２制御信号が入力される、所定の容量を有するコンデンサと、
で構成され、
前記遅延回路部は、前記各ヒューズがあらかじめ選択的に切断されることにより前記時定数が設定されて前記遅延時間が所望の値に設定され、前記第１スイッチ回路部に対して、前記第２スイッチ回路部が前記電圧−電流変換回路部から出力された電流を前記レーザダイオードへ出力すると、設定された遅延時間後に前記発光量制御回路部から出力された電圧を前記電圧−電流変回路部へ出力させ、前記第２スイッチ回路部が前記電圧−電流変換回路部から出力された電流の前記レーザダイオードへの出力を停止すると、設定された遅延時間後に前記発光量制御回路部から出力された電圧の前記電圧−電流変回路部への出力を停止させることを特徴とする半導体レーザ駆動装置。 - 前記電圧−電流変換回路部、発光量制御回路部、第１スイッチ回路部、電圧保持回路部、第２スイッチ回路部、制御回路部及び遅延回路部は、１つのＩＣに集積されることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体レーザ駆動装置。
- レーザダイオードの発光量をモニタして該発光量に応じた電流を出力するフォトダイオードの出力電流を検出し、該検出した出力電流に基づいて前記レーザダイオードの発光量が所定値になるように制御するＡＰＣ動作を行う半導体レーザ駆動装置において、
前記レーザダイオードの発光量を検出し、該検出した発光量を電圧に変換して出力する発光量検出回路部と、
入力された電圧を電流に変換して前記レーザダイオードに供給する電圧−電流変換回路部と、
前記発光量検出回路部からの出力電圧があらかじめ設定された所定値になるように該電圧−電流変換回路部の入力電圧を制御して前記レーザダイオードの発光量を制御する発光量制御回路部と、
入力された第１制御信号に応じて、該発光量制御回路部から出力された電圧の前記電圧−電流変回路部への出力制御を行う第１スイッチ回路部と、
前記発光量制御回路部から該第１スイッチ回路部を介して前記電圧−電流変換回路部に出力された電圧を保持するコンデンサからなる電圧保持回路部と、
入力された第２制御信号に応じて、前記電圧−電流変換回路部から出力された電流の前記レーザダイオードへの出力制御を行う第２スイッチ回路部と、
前記第２スイッチ回路部に対して、第２制御信号を出力して動作制御を行う制御回路部と、
該制御回路部から出力された第２制御信号を、抵抗とコンデンサの時定数によって設定された時間遅延させて前記第１制御信号を生成し、該生成した第１制御信号を前記第１スイッチ回路部に出力する遅延回路部と、
を備え、
前記遅延回路部は、前記第１スイッチ回路部に対して、前記第２スイッチ回路部が前記電圧−電流変換回路部から出力された電流を前記レーザダイオードへ出力すると、設定された遅延時間後に前記発光量制御回路部から出力された電圧を前記電圧−電流変回路部へ出力させ、前記第２スイッチ回路部が前記電圧−電流変換回路部から出力された電流の前記レーザダイオードへの出力を停止すると、設定された遅延時間後に前記発光量制御回路部から出力された電圧の前記電圧−電流変回路部への出力を停止させ、前記電圧−電流変換回路部、発光量制御回路部、第１スイッチ回路部、電圧保持回路部、第２スイッチ回路部、制御回路部及び遅延回路部のコンデンサは、１つのＩＣに集積され、前記遅延回路部の抵抗は該ＩＣに外付けされることを特徴とする半導体レーザ駆動装置。
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