JP2003289172A - 半導体レーザの光出力制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザダイオードやレーザ駆動回路の破壊を
防止できるようにした半導体レーザの光出力制御回路を
提供する。 【解決手段】 制御信号に対応した駆動電流をレーザダ
イオード２に供給するレーザ駆動回路７と、レーザダイ
オードからの光出力に対応する電流を生成するフォトダ
イオード３と、駆動電流レベルを判定し所定レベル以上
であるときに異常であることを示す第１の判定信号を出
力する第１の異常判定回路17と、第１の判定信号を受け
て駆動電流を減少させるように制御信号を制御するリミ
ッタ回路19と、第１の判定信号を入力し、フォトダイオ
ードの出力電流が所定レベル以下になった場合に異常で
あることを示す第２の判定信号を出力する第２の異常判
定回路23と、第２の判定信号に対応する信号が入力され
るとレーザダイオードの駆動電流を停止するように制御
信号を制御する光出力停止回路32とで半導体レーザの光
出力制御回路を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体デバイス
を利用した異常判定回路及び保護回路を備えた半導体レ
ーザの光出力制御回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体レーザの光出力制御回路と
して、レーザダイオードと、このレーザダイオードに供
給する電流を制御するレーザ駆動回路と、前記レーザダ
イオードの光出力を検出し電流に変換するフォトダイオ
ードと、このフォトダイオードの出力電流を検出・処理
して前記レーザ駆動回路に負帰還することにより光出力
を制御する検出・処理回路とを備えた半導体レーザの光
出力制御回路が提案されている。

【０００３】例えば、図５に示すブロック構成は、その
基本的な構成の一例であり、特開平６−１３２５９２号
公報開示の半導体レーザ駆動装置がこの構成に対応して
いる。図５において、１は定電圧源（ＶＣＣ）、２は光
を出力するレーザダイオード（ＬＤ）、３はレーザダイ
オード２の光出力を電流に変換するフォトダイオード
（ＰＤ）、４はＩ／Ｖ変換回路、５は基準電圧源、６は
比較・整流回路、７は比較・整流回路６の出力電圧を基
にレーザダイオード２を駆動するレーザ駆動回路であ
り、Ｉ／Ｖ変換回路４，基準電圧源５及び比較・整流回
路６で、フォトダイオード３の出力電流を検出し処理し
てレーザ駆動回路７に負帰還する検出・処理回路８が構
成されている。

【０００４】この構成の半導体レーザの光出力制御回路
では、レーザ駆動回路７によるレーザダイオード２への
供給電流が大きくなると、レーザダイオード２の発光出
力が増大するため、レーザダイオード２からのモニタ光
を検出して電流に変換するフォトダイオード３の出力電
流が増大する。フォトダイオード３の出力電流が増大す
ると、フォトダイオード３の出力電流を電圧に変換した
Ｉ／Ｖ変換回路４の出力電圧と基準電圧源５の出力電圧
（Ｖref ）を比較して整流する比較・整流回路６の出力
電圧は低下し、比較・整流回路６の出力電圧が低下する
と、レーザ駆動回路７はレーザダイオード２への供給電
流を減少させる。このように、レーザダイオード２の光
出力をフィードバックしてレーザ駆動回路７を制御する
ことで、レーザダイオード２の光出力を一定のレベルに
自動制御することが可能となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような構成の従来
の半導体レーザの光出力制御回路では、レーザダイオー
ド２の光出力を調整する際に誤って光出力を過大にし過
ぎたり、また比較・整流回路６とレーザ駆動回路７の間
の配線にノイズが飛び込んで一時的に比較・整流回路６
の出力電圧が上がったり、またレーザダイオード２が劣
化又は破損してレーザダイオード２に電流が流れても光
が出力されなかったり、更にはフォトダイオード３が劣
化又は破損してレーザダイオード２から光が出力されて
もフォトダイオード３に電流が流れなくなったりした場
合には、レーザ駆動回路７及びレーザダイオード２に過
大な電流が流れ、レーザ駆動回路７やレーザダイオード
２が破壊されるという問題がある。

【０００６】本発明は、従来の半導体レーザの光出力制
御回路における上記問題点を解消するためになされたも
ので、レーザ駆動回路やレーザダイオードの破壊を防止
できるようにした半導体レーザの光出力制御回路を提供
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、請求項１に係る発明は、第１の定電圧源に一端が接
続された第１の抵抗、及び半導体レーザに接続された第
１の端子と前記第１の抵抗の他端に接続された第２の端
子と入力される制御信号に応じて前記第１の端子から前
記第２の端子への電流を制御する制御端子とを有する第
１の半導体デバイスを含み、前記制御信号を受けて前記
制御信号に対応した駆動電流を半導体レーザに対して供
給するレーザ駆動回路と、電流を電圧に変換するＩ／Ｖ
変換回路と、第２の定電圧源に一端が接続された第２の
抵抗、及び前記Ｉ／Ｖ変換回路に接続された第１の端子
と前記第２の抵抗の他端に接続された第２の端子と前記
第１の端子から前記第２の端子への電流を前記制御信号
に応じて制御する制御端子とを有する第２の半導体デバ
イスとを含み、前記駆動電流に比例した出力電流を前記
制御信号に基づいて前記Ｉ／Ｖ変換回路に対して供給す
る電流源とを備えて、半導体レーザの光出力制御回路を
構成するものである。

【０００８】この請求項１に係る発明の構成要件のう
ち、「Ｉ／Ｖ変換回路」及び「電流源」には、図１に示
した第１の実施の形態における「抵抗12」及び「ＮＭＯ
Ｓトランジスタ13と抵抗14」が、それぞれ対応してい
る。

【０００９】このように構成した半導体レーザの光出力
制御回路においては、第１の抵抗と第２の抵抗の比を変
更することによって、半導体レーザを駆動する電流に対
する電流源の出力電流の比率を自由に変えることがで
き、電流源の出力電流範囲をＩ／Ｖ変換回路の入力電流
範囲に合わせることができる。したがって、半導体レー
ザを駆動している電流が、検出がより容易な電圧範囲に
効率良く変換され、半導体レーザに過大な電流が流れて
いるか否かが容易に判断できるようになる。

【００１０】請求項２に係る発明は、請求項１に係る半
導体レーザの光出力制御回路において、前記Ｉ／Ｖ変換
回路の出力電圧を、前記駆動電流のレベルを判定するた
めに設定された基準電圧と比較し、前記駆動電流が所定
レベル以上であるときに、異常であることを示す判定信
号を出力する異常判定回路を更に備えていることを特徴
とするものである。

【００１１】このように構成した半導体レーザの光出力
制御回路においては、異常判定回路により半導体レーザ
に過大な電流が流れているか否かを容易に判定すること
ができる。

【００１２】請求項３に係る発明は、請求項２に係る半
導体レーザの光出力制御回路において、前記異常判定回
路からの判定信号を受けて、前記駆動電流を減少させる
ように前記制御信号を制御するリミッタ回路を更に備え
ていることを特徴とするものである。

【００１３】このように構成した半導体レーザの光出力
制御回路においては、リミッタ回路により半導体レーザ
やレーザ駆動回路が破壊されることを防止できる。

【００１４】請求項４に係る発明は、制御信号を受けて
該制御信号に対応した駆動電流を半導体レーザに対して
供給するレーザ駆動回路と、前記半導体レーザからの光
出力に対応する電流を生成する光電変換素子と、前記駆
動電流のレベルを判定し、該駆動電流が所定レベル以上
であるときに、異常であることを示す第１の判定信号を
出力する第１の異常判定回路と、前記光電変換素子から
の出力電流のレベルを判定し、該出力電流が所定レベル
以下であって、且つ前記第１の異常判定回路から第１の
判定信号が出力されているときに、異常であることを示
す第２の判定信号を出力する第２の異常判定回路とを備
えて、半導体レーザの光出力制御回路を構成するもので
ある。

【００１５】このように構成した半導体レーザの光出力
制御回路においては、半導体レーザを駆動する駆動電流
が所定レベル以上となったときに、光電変換素子の出力
電流のレベルが所定レベル以下であるか否かが判定さ
れ、その判定結果により、半導体レーザに過大な電流が
流れた原因が、半導体レーザ又は光電変換素子が劣化も
しくは破損したことによるものか否かを判定することが
できる。

【００１６】例えば、半導体レーザに過大な電流が流れ
て第１の異常判定回路が第１の判定信号を出力したとき
に、半導体レーザと光電変換素子が劣化も破損もせずに
正常に動作している場合には、常に光電変換素子からの
出力電流のレベルが所定レベルより大きくなるように設
定しておく。この設定において、第１の異常判定回路が
第１の判定信号を出力したときに光電変換素子からの出
力電流のレベルが所定レベル以下になれば、半導体レー
ザを駆動する駆動電流に対して光電変換素子の出力電流
のレベルが異常に小さく、半導体レーザ又は光電変換素
子が劣化又は破損したことに因って半導体レーザに過大
な電流が流れたと判定され、第２の異常判定回路から異
常であることを示す第２の判定信号が出力される。

【００１７】請求項５に係る発明は、制御信号を受け
て、該制御信号に対応した駆動電流を半導体レーザに対
して供給するレーザ駆動回路と、前記駆動電流に比例し
た第１の出力電流を前記制御信号に基づいて生成する電
流源と、前記半導体レーザからの光出力に対応する電流
を生成する光電変換素子と、該光電変換素子の出力電流
を所定の正の実数倍に増幅した第２の出力電流を生成す
る電流増幅回路と、前記駆動電流のレベルを判定し、該
駆動電流が所定レベル以上であるときに、異常であるこ
とを示す第１の判定信号を出力する第１の異常判定回路
と、前記第１の出力電流に対する前記第２の出力電流の
レベルを判定し、前記第２の出力電流のレベルが所定レ
ベル以下であって、且つ前記第１の判定信号が出力され
ているときに、異常であることを示す第２の判定信号を
出力する第２の異常判定回路とを備えて、半導体レーザ
の光出力制御回路を構成するものである。

【００１８】また請求項６に係る発明は、請求項５に係
る半導体レーザの光出力制御回路において、前記レーザ
駆動回路は、第１の定電圧源に一端が接続された第１の
抵抗と、半導体レーザに接続された第１の端子と前記第
１の抵抗の他端に接続された第２の端子と前記制御信号
に応じて前記第１の端子から前記第２の端子への電流を
制御する制御端子とを有する第１の半導体デバイスとを
含み、前記電流源は、第２の定電圧源に一端が接続され
た第２の抵抗と、前記第２の異常判定回路に接続された
第１の端子と前記第２の抵抗の他端に接続された第２の
端子と、前記第１の端子から前記第２の端子への電流を
前記制御信号に応じて制御する制御端子とを有する第２
の半導体デバイスとを含むことを特徴とするものであ
る。

【００１９】また請求項７に係る発明は、請求項４又は
５に係る半導体レーザの光出力制御回路において、前記
レーザ駆動回路は、第１の定電圧源に一端が接続された
第１の抵抗と、半導体レーザに接続された第１の端子と
前記第１の抵抗の他端に接続された第２の端子と前記制
御信号に応じて前記第１の端子から前記第２の端子への
電流を制御する制御端子とを有する第１の半導体デバイ
スとを含み、前記第１の異常判定回路は、前記駆動電流
に比例した出力電流が供給されるＩ／Ｖ変換回路の出力
電圧を、前記駆動電流のレベルを判定するために設定さ
れた基準電圧と比較し、前記駆動電流が所定レベル以上
であるときに、異常であることを示す第１の判定信号を
出力するように構成されていることを特徴とするもので
ある。

【００２０】なお、請求項５に係る発明の構成要件のう
ち、「電流源」には、図３及び図４に示した第３及び第
４の実施の形態における「電流源42」が対応しており、
また請求項６に係る発明の構成要件のうち、「電流源」
には、図３に示した第３の実施の形態における「電流源
42」が対応している。

【００２１】このように構成した半導体レーザの光出力
制御回路においては、半導体レーザを駆動する電流が所
定レベル以上となったときに、光電変換素子の出力電流
のレベルが所定レベル以下であるか否かが判定され、そ
の判定結果により、半導体レーザに過大な電流が流れた
原因が、半導体レーザ又は光電変換素子が劣化もしくは
破損したことによるものか否かを判定することができ
る。

【００２２】例えば、半導体レーザに過大な電流が流れ
て第１の異常判定回路が第１の判定信号を出力したとき
に、半導体レーザと光電変換素子が劣化も破損もせずに
正常に動作している場合には、常に電流源の出力電流能
力の方が電流増幅回路の出力電流能力より小さくなるよ
うに設定しておく。この設定において、第１の異常判定
回路が第１の判定信号を出力したときに電流源の出力電
流能力の方が電流増幅回路の出力電流能力より大きけれ
ば、半導体レーザに流れる駆動電流に対して光電変換素
子に流れる出力電流のレベルが異常に小さく、半導体レ
ーザ又は光電変換素子が劣化又は破損したことに因って
半導体レーザに過大な電流が流れたと判定され、第２の
異常判定回路から異常であることを示す第２の判定信号
が出力される。

【００２３】請求項８に係る発明は、請求項４〜７のい
ずれか１項に係る半導体レーザの光出力制御回路におい
て、前記第２の異常判定回路からの第２の判定信号を、
リセット信号が入力されるまで保持して且つ出力するフ
リップフロップ回路と、該フリップフロップ回路からの
前記第２の判定信号に対応する信号が入力された場合、
前記半導体レーザに対する前記駆動電流の供給を停止す
るように前記制御信号を制御する光出力停止回路とを更
に備えていることを特徴とするものである。

【００２４】このように構成した半導体レーザの光出力
制御回路においては、半導体レーザを駆動する駆動電流
が所定レベル以上となったときに、光電変換素子の出力
電流のレベルが所定レベル以下になっていると、半導体
レーザに過大な電流が流れた原因が、半導体レーザ又は
光電変換素子が劣化もしくは破損していると判定され、
リセット信号が入力されるまで半導体レーザの光出力が
停止し、レーザ駆動回路が破壊されるのを防止すると共
に、劣化又は破損部品の交換を使用者に促すことができ
る。

【００２５】請求項９に係る発明は、請求項８に係る半
導体レーザの光出力制御回路において、前記第１の異常
判定回路の第１の判定信号を受けて、前記半導体レーザ
の駆動電流を減少させるように前記制御信号を制御する
リミッタ回路を更に備えていることを特徴とするもので
ある。

【００２６】このように構成した半導体レーザの光出力
制御回路においては、リミッタ回路により半導体レーザ
やレーザ駆動回路が破壊されることを防止することがで
きる。

【００２７】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る半導
体レーザの光出力制御回路の第１の実施の形態を示すブ
ロック構成図で、図５に示した従来例と対応する部分に
は同一符号を付して示している。この実施の形態は、請
求項１〜４，７〜９に係る発明に対応するものである。
図１において、１は定電圧源、２は光を出力するレーザ
ダイオード、３はレーザダイオード２の光出力を電流に
変換するフォトダイオード、４はＩ／Ｖ変換回路、５，
15，20は基準電圧源（Ｖref ，ＶＤＣ）、６は比較・整
流回路、９，13，31はＮＭＯＳトランジスタ（Ｔr ）、
18はＰＭＯＳトランジスタ（Ｔr ）、10，12，14は抵抗
（Ｒ）、11はグラウンド（ＧＮＤ）、16，21はコンパレ
ータ（ＣＭＰ）、22はＮＯＲ回路（ＮＯＲ）、24，25，
27，28，29はＮＡＮＤ回路（ＮＡＮＤ）、26はインバー
タ（ＩＮＶ）である。

【００２８】そして、Ｉ／Ｖ変換回路４，基準電圧源５
及び比較・整流回路６で、フォトダイオード３の出力電
流を検出し処理してレーザ駆動回路７に負帰還する検出
・処理回路８が構成されている。またＮＭＯＳトランジ
スタ９，抵抗10及びグランド11で、比較・整流回路６の
出力電圧を基にレーザダイオード２を駆動するレーザ駆
動回路７が構成されている。また抵抗12，ＮＭＯＳトラ
ンジスタ13，抵抗14，基準電圧源15，コンパレータ16及
びグランド11で、レーザダイオード２を駆動する電流が
一定レベル以上になっているか否かを判定し、一定レベ
ル以上になっているときには異常であることを示す第１
の判定信号（Ｌow）を出力する第１の異常判定回路17が
構成されている。またグランド11とＰＭＯＳトランジス
タ18とで、第１の異常判定回路17が第１の判定信号（Ｌ
ow）を出力したときに、レーザダイオード２を駆動する
電流を減少させて、レーザダイオード２を駆動する電流
を制限するリミッタ回路19が構成されている。

【００２９】またグランド11，基準電圧源20，コンパレ
ータ21及びＮＯＲ回路22とで、第１の異常判定回路17が
第１の判定信号を出力したときに、フォトダイオード３
の出力電流が一定レベル以下になっているか否かを判定
し、一定レベル以下になっているときには、異常である
ことを示す第２の判定信号（Ｈigh ）を出力する第２の
異常判定回路23が構成されている。またＮＡＮＤ回路2
4，25，27，28，29及びインバータ26とで、一度でも第
２の異常判定回路23から第２の判定信号（Ｈigh）が出
力されれば、Ｒ端子にリセット信号（Ｈigh ）が加えら
れない限り、Ｑ端子に光出力停止信号（Ｈigh ）を出力
し続けるフリップフロップ回路30が構成されている。ま
たグランド11及びＮＭＯＳトランジスタ31とで、フリッ
プフロップ回路30が光出力停止信号（Ｈigh ）を出力し
たときに、レーザダイオード２に電流が供給されないよ
うにする光出力停止回路31が構成されている。

【００３０】このように構成されている本実施の形態に
係る半導体レーザの光出力制御回路では、ＮＭＯＳトラ
ンジスタ９とＮＭＯＳトランジスタ13のゲートが共通で
あるため、このゲートの電位の変化量に対するＮＭＯＳ
トランジスタ９とＮＭＯＳトランジスタ13のソースの電
位の変化量はほぼ同一となる。また、レーザダイオード
２を駆動する電流は、ＮＭＯＳトランジスタ９のソース
の電位と抵抗10の抵抗値で決まり、抵抗12に流れる電流
はＮＭＯＳトランジスタ13のソース端子の電位と抵抗14
の抵抗値で決まる。このため、抵抗12に流れる電流はレ
ーザダイオード２を駆動する電流に比例し、その比率
は、抵抗10と抵抗14の抵抗値の比を変更することによっ
て自由に変えることができる。よって、抵抗12の端子間
電圧もレーザダイオード２を駆動する電流に比例する。
このように、レーザダイオード２を駆動する電流を抵抗
12の端子間電圧で検出でき、この検出結果によって、レ
ーザダイオード２に過大な電流が流れているか否かを判
断できる。

【００３１】また、抵抗12の端子間電圧は、コンパレー
タ16によって基準電圧源15の電圧と比較され、抵抗12の
端子間電圧が基準電圧源15の電圧より大きければ、コン
パレータ16の出力には第１の判定信号（Ｌow）が出力さ
れる。したがって、コンパレータ16の出力電圧がＬowに
なっているかＨigh になっているかによって、レーザダ
イオード２に過大な電流が流れているか否かを判定でき
る。例えば、レーザダイオード２に流せる限界の電流を
流したときに、抵抗12の端子間電圧が１Ｖとなるように
抵抗10，抵抗14，抵抗12の抵抗値を設定し、基準電圧源
15の電圧を１Ｖに設定しておく。この設定において、抵
抗12の端子間電圧が１Ｖを超えたときには、コンパレー
タ16の出力には第１の判定信号（Ｌow）が出力され、レ
ーザダイオード２に過大な電流が流れていると判定でき
る。

【００３２】また、コンパレータ16の出力がＬowになる
と、ＰＭＯＳトランジスタ18のゲート端子の電位もＬow
になり、これによって、ＰＭＯＳトランジスタ18のソー
ス及びＮＭＯＳトランジスタ９のゲート電位が低下し、
レーザダイオード２を駆動する電流が減少する。する
と、コンパレータ16の出力がＨigh になって、レーザダ
イオード２を駆動する電流が再び増加し、またコンパレ
ータ16の出力がＬowになるという動作が、レーザダイオ
ード２に過大な電流が流れる原因を排除しない限り繰り
返される。その結果、レーザダイオード２を駆動する電
流が一定レベル以上にならないようにリミッタがかか
る。

【００３３】また、コンパレータ21は、Ｉ／Ｖ変換回路
４によってフォトダイオード３の出力電流を電圧に変換
したものと基準電圧源20の出力電圧を比較することで、
フォトダイオード３の出力電流が一定レベル以下になっ
ているか否かを判定し、一定レベル以下になっていると
きにはＬowを出力する。そして、ＮＯＲ回路22は、コン
パレータ16の出力とコンパレータ21の出力が両方ともＬ
owを出力する場合にのみＨigh を出力する。つまり、レ
ーザダイオード２を駆動する電流が一定レベルに達し、
且つ、フォトダイオード３の出力電流が一定レベル以下
になっている場合に、ＮＯＲ回路22は第２の判定信号
（Ｈigh ）を出力する。したがって、このＮＯＲ回路22
の出力電圧がＬowになっているかＨigh になっているか
によって、レーザダイオード２又はフォトダイオード３
が劣化又は破損しているか否かを判定することができ
る。

【００３４】例えば、レーザダイオード２に過大な電流
が流れてコンパレータ16がＬowを出力したときに、レー
ザダイオード２とフォトダイオード３が劣化も破損もせ
ずに正常に動作している場合には常に、Ｉ／Ｖ変換回路
４のコンパレータ21への出力電圧が基準電圧源20の出力
電圧より大きくなるように、Ｉ／Ｖ変換回路４及び基準
電圧源20を設定しておく。この設定において、レーザダ
イオード２に過大な電流が流れてコンパレータ16がＬow
を出力したときに、コンパレータ21もＬowを出力した場
合には、ＮＯＲ回路22の出力に第２の判定信号（Ｈigh
）が出力され、レーザダイオード２に流れる電流に対
してフォトダイオード３に流れる電流のレベルが異常に
小さく、レーザダイオード２又はフォトダイオード３が
劣化又は破損したことに因って、レーザダイオード２に
過大な電流が流れたと判定できる。

【００３５】また、フリップフロップ回路30は、一度で
もＮＯＲ回路22から第２の判定信号（Ｈigh ）が出力さ
れれば、Ｒ端子にリセット信号（Ｈigh ）が加えられな
い限り、Ｑ端子に光出力停止信号（Ｈigh ）を出力し続
ける。そして、光出力停止回路32を構成しているＮＭＯ
Ｓトランジスタ31は、フリップフロップ回路30のＱ端子
からＨigh が出力されている場合には動作し、ＮＭＯＳ
トランジスタ９のゲート電位を低下させ、レーザダイオ
ード２の光出力を停止させる。したがって、ＮＯＲ回路
22から第２の判定信号（Ｈigh ）が出力され、レーザダ
イオード２又はフォトダイオード３が劣化又は破損して
いると判定された場合、リセット信号（Ｈigh ）が加え
られるまでレーザダイオード２に電流が供給されなくな
り、レーザダイオード２の光出力が停止する。

【００３６】このように、この実施の形態に係る半導体
レーザの光出力制御回路では、レーザダイオード２を駆
動する電流が一定レベルに達すると、第１の異常判定回
路17が第１の判定信号（Ｌow）を出力して、レーザダイ
オード２を駆動する電流にリミッタがかかり、レーザ駆
動回路７やレーザダイオード２が破壊されるのを防止す
ることができる。また、第１の異常判定回路17が第１の
判定信号（Ｌow）を出力したときに、フォトダイオード
３の出力電流が一定レベル以下になっていると、レーザ
ダイオード２又はフォトダイオード３が劣化又は破損し
ていると判定され、フリップフロップ回路30のＲ端子に
リセット信号（Ｈigh ）が加えられるまで、レーザダイ
オード２への電流供給を停止してレーザダイオード２の
光出力を停止し、レーザ駆動回路７が破壊されるのを防
止すると共に、劣化又は破損部品の交換を使用者に促す
ことができる。

【００３７】図２は、第２の実施の形態を示すブロック
構成図で、この実施の形態は請求項４に係る発明に対応
するものである。図２において、図１に示した第１の実
施の形態と対応する部分には同一の符号を付して示して
いる。図２において、33，34はＮＭＯＳトランジスタ
（Ｔr ）、35，36，37はＰＭＯＳトランジスタ（Ｔr
）、38は抵抗（Ｒ）であり、ＮＭＯＳトランジスタ3
3，34及びＰＭＯＳトランジスタ35，36とで、フォトダ
イオード３の出力電流をｎ（ｎは正の実数) 倍に増幅し
てＩ／Ｖ変換回路４に供給し、ＮＭＯＳトランジスタ3
3，34及びＰＭＯＳトランジスタ35，37とで、フォトダ
イオード３の出力電流をｍ（ｍは正の実数) 倍に増幅し
て抵抗38に供給し、抵抗38でその電流をＩ／Ｖ変換して
フォトダイオード３の出力電流を検出している。

【００３８】この実施の形態に係る半導体レーザの光出
力制御回路では、レーザダイオード２を駆動する電流を
抵抗10の端子間電圧で検出し、この検出結果を基に、コ
ンパレータ16においてレーザダイオード２に過大な電流
が流れているか否かを判定している。

【００３９】また、コンパレータ21において、抵抗38の
端子間電圧と基準電圧源20の出力電圧を比較すること
で、フォトダイオード３の出力電流が一定レベル以下に
なっているか否かを判定している。

【００４０】この実施の形態に係る半導体レーザの光出
力制御回路においても、図１に示した第１の実施の形態
と同様に、レーザダイオード２を駆動する電流が一定レ
ベルに達すると、第１の異常判定回路17が異常であるこ
とを示す第１の判定信号（Ｌow）を出力して、リミッタ
回路19によりレーザダイオード２を駆動する電流にリミ
ッタがかかり、レーザ駆動回路７やレーザダイオード２
が破壊されるのを防止することができる。また、第１の
異常判定回路17が第１の判定信号（Ｌow）を出力したと
きに、フォトダイオード３の出力電流が一定レベル以下
になっていると、レーザダイオード２又はフォトダイオ
ード３が劣化又は破損していると判定され、第２の異常
判定回路23が異常であることを示す第２の判定信号（Ｈ
igh ）を出力する。

【００４１】図３は、第３の実施の形態を示すブロック
構成図で、この実施の形態は請求項５及び請求項６に係
る発明に対応するものである。図３において、図１及び
図２に示した第１及び第２の実施の形態と対応する部分
には同一の符号を付して示している。。図３において、
40，43，46は抵抗（Ｒ）、41はＮＭＯＳトランジスタ
（Ｔr ）、47はＰＭＯＳトランジスタ（Ｔr ）である。
そして、グランド11，ＮＭＯＳトランジスタ33，34及び
ＰＭＯＳトランジスタ35，36，37とで、フォトダイオー
ド３の出力電流をｎ（ｎは正の実数) 倍に増幅して検出
・処理回路８に供給すると共に、フォトダイオード３の
出力電流をｍ（ｍは正の実数) 倍に増幅して第２の異常
判定回路23に出力する電流増幅回路39が構成されてい
る。またグランド11，抵抗40及びＮＭＯＳトランジスタ
41とで、レーザダイオード２を駆動する電流に比例した
電流を供給する電流源42が構成されている。また抵抗43
でレーザダイオード２を駆動する電流をＩ／Ｖ変換して
レーザダイオード２の出力電流を検出し、グランド11，
基準電圧源15，コンパレータ16，抵抗46，ＰＭＯＳトラ
ンジスタ47とで、レーザダイオード２を駆動する電流が
一定レベル以上になっているか否かを判定し、一定レベ
ル以上になっているときには異常であることを示す第１
の判定信号（Ｌow）を出力する第１の異常判定回路17が
構成されている。

【００４２】そして、グランド11，基準電圧源20，コン
パレータ21，ＮＯＲ回路22及び電流源42とで構成された
第２の異常判定回路23が、第１の異常判定回路17が第１
の判定信号（Ｌow）を出力したときに、電流源42の出力
電流能力と電流増幅回路39の出力電流能力を比較して、
レーザダイオード２を駆動する電流に対してフォトダイ
オード３の出力電流が一定レベル以下になっているか否
かを判定し、一定レベル以下になっているときには、異
常であることを示す第２の判定信号（Ｈigh ）を出力す
る。

【００４３】この実施の形態に係る半導体レーザの光出
力制御回路では、レーザダイオード２を駆動する電流を
抵抗43の端子間電圧で検出し、この端子間電圧がＰＭＯ
Ｓトランジスタ47の閾値電圧を超えると、ＰＭＯＳトラ
ンジスタ47が抵抗46に電流を供給し、コンパレータ16に
おいて、抵抗46の端子間電圧と基準電圧源15の出力電圧
を比較することによって、レーザダイオード２に過大な
電流が流れているか否かを判定している。

【００４４】また、第２の異常判定回路23では、電流源
42の出力と電流増幅回路39の出力が接続されており、こ
の接続部の電位は、電流増幅回路39の電流駆動能力が電
流源42の電流駆動能力より大きければ上がり、小さけれ
ば下がるという特性を有する。したがって、この接続部
の電位をモニタすることで、電流増幅回路39の電流駆動
能力と電流源42の電流駆動能力を比較することができ
る。コンパレータ21は、この接続部である電流源42を構
成するＮＭＯＳトランジスタ41のドレインの電位と基準
電圧源20の出力電圧を比較することで、レーザダイオー
ド２を駆動する電流に対してフォトダイオード３の出力
電流が一定レベル以下になっているか否かを判定し、一
定レベル以下になっているときにはＬowを出力する。そ
して、ＮＯＲ回路22は、コンパレータ16の出力とコンパ
レータ21の出力が両方ともＬowを出力する場合にのみＨ
igh を出力する。つまり、レーザダイオード２を駆動す
る電流が一定レベルに達し、且つ、レーザダイオード２
を駆動する電流に対してフォトダイオード３の出力電流
が一定レベル以下になっている場合に、ＮＯＲ回路22は
第２の判定信号（Ｈigh ）を出力する。

【００４５】したがって、このＮＯＲ回路22の出力電圧
がＬowになっているかＨigh になっているかによって、
レーザダイオード２又はフォトダイオード３が劣化又は
破損しているか否かを判定することができる。例えば、
レーザダイオード２に過大な電流が流れてコンパレータ
16がＬowを出力したときに、レーザダイオード２とフォ
トダイオード３が劣化も破損もせずに正常に動作してい
る場合には常に、電流源42の出力電流能力の方が電流増
幅回路39の出力電流能力より小さくなり、ＮＭＯＳトラ
ンジスタ41のドレイン端子の電位が基準電圧源20の出力
電圧より大きくなるように、抵抗10，抵抗40の抵抗値や
ＮＭＯＳトランジスタ33，34，ＰＭＯＳトランジスタ3
5，37のトランジスタサイズを設定しておく。この設定
において、レーザダイオード２に過大な電流が流れてコ
ンパレータ16がＬowを出力したときに、コンパレータ21
がＬowを出力した場合には、ＮＯＲ回路22の出力に第２
の判定信号（Ｈigh ）が出力され、レーザダイオード２
に流れる電流に対してフォトダイオード３に流れる電流
のレベルが異常に小さく、レーザダイオード２又はフォ
トダイオード３が劣化又は破損したことに因って、レー
ザダイオード２に過大な電流が流れたと判定できる。

【００４６】このように、この実施の形態に係る半導体
レーザの光出力制御回路では、レーザダイオード２を駆
動する電流が一定レベルに達すると、第１の異常判定回
路17が第１の判定信号（Ｌow）を出力して、リミッタ回
路19を介してレーザダイオード２を駆動する電流にリミ
ッタがかかり、レーザ駆動回路７やレーザダイオード２
が破壊されるのを防止することができる。また、第１の
異常判定回路17が第１の判定信号（Ｌow）を出力したと
きに、レーザダイオード２を駆動する電流に対してフォ
トダイオード３の出力電流が一定レベル以下になってい
ると、レーザダイオード２又はフォトダイオード３が劣
化又は破損していると判定され、第２の異常判定回路23
が第２の判定信号（Ｈigh ）を出力する。

【００４７】なお、本実施の形態でのレーザ駆動回路７
及び第１の異常判定回路17の構成を、図１のレーザ駆動
回路７及び第１の異常判定回路17と同様な構成としても
よいことは勿論である。

【００４８】図４は、第４の実施の形態を示すブロック
構成図で、この実施の形態は請求項５に係る発明に対応
するものである。図４において、図１〜図３に示した第
１〜第３の実施の形態と対応する部分には同一の符号を
付して示している。図４において、９′，33′，34′，
37′，44はｎｐｎトランジスタ、13′，18′，35′，3
6′，41′，45はｐｎｐトランジスタである。そして、
ｎｐｎトランジスタ９′，抵抗10，グラウンド11及びｎ
ｐｎトランジスタ44とで、比較・整流回路６の出力電圧
を基にレーザダイオード２を駆動するレーザ駆動回路７
が構成され、ｐｎｐトランジスタ41′で、レーザダイオ
ード２を駆動する電流に比例した電流を供給する電流源
42が構成されている。またグラウンド11，基準電圧源2
0，コンパレータ21，ＮＯＲ回路22及び電流源42とで、
第１の異常判定回路17が第１の判定信号（Ｌow）を出力
したときに、電流源42の出力電流能力と電流増幅回路39
の出力電流能力を比較して、レーザダイオード２を駆動
する電流に対してフォトダイオード３の出力電流が一定
レベル以下になっているか否かを判定し、一定レベル以
下になっているときには、異常であることを示す第２の
判定信号（Ｈigh ）を出力する第２の異常判定回路23が
構成されている。

【００４９】この実施の形態に係る半導体レーザの光出
力制御回路では、レーザダイオード２を駆動するｎｐｎ
トランジスタ９′のベース電流をｎｐｎトランジスタ44
のエミッタが供給し、ｎｐｎトランジスタ44のコレクタ
電流をｐｎｐトランジスタ45′のコレクタが供給してい
る。コレクタ電流とベース電流は比例関係にあるので、
レーザダイオード２を駆動する電流とｐｎｐトランジス
タ45のコレクタ電流は比例する。また、ｐｎｐトランジ
スタ45とｐｎｐトランジスタ13′とｐｎｐトランジスタ
41′はベース及びエミッタを共通としているため、ｐｎ
ｐトランジスタ13′とｐｎｐトランジスタ41′のコレク
タにもレーザダイオード２を駆動する電流に比例した電
流が流れる。

【００５０】この実施の形態に係る半導体レーザの光出
力制御回路においても、図３に示した第３の実施の形態
と同様に、レーザダイオード２を駆動する電流が一定レ
ベルに達すると、第１の異常判定回路17が第１の判定信
号（Ｌow）を出力して、リミッタ回路19を介してレーザ
ダイオード２を駆動する電流にリミッタがかかり、レー
ザ駆動回路７やレーザダイオード２が破壊されるのを防
止することができる。また、第１の異常判定回路17が第
１の判定信号（Ｌow）を出力したときに、レーザダイオ
ード２を駆動する電流に対してフォトダイオード３の出
力電流が一定レベル以下になっていると、レーザダイオ
ード２又はフォトダイオード３が劣化又は破損している
と判定され、第２の異常判定回路23が第２の判定信号
（Ｈigh ）を出力する。

【００５１】なお、本実施の形態でのレーザ駆動回路７
及び第１の異常判定回路17の構成を、バイポーラトラン
ジスタを用いて構成した図１のレーザ駆動回路７及び第
１の異常判定回路17と同様な構成としてもよいことは勿
論である。

【００５２】

【発明の効果】以上実施の形態に基づいて説明したよう
に、本発明によれば、半導体レーザに流れる電流が一定
レベルに達すると、半導体レーザを駆動する電流にリミ
ッタがかかり、レーザ駆動回路や半導体レーザが破壊さ
れるのを防止することができる。また、半導体レーザを
駆動する電流が一定レベルに達したときに、光電変換素
子の出力電流が一定レベル以下になっていると、半導体
レーザ又は光電変換素子が劣化又は破損していると判定
され、リセット信号が加えられるまで半導体レーザの光
出力を停止し、レーザ駆動回路が破壊されるのを防止す
ると共に、劣化又は破損部品の交換を使用者に促すこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る半導体レーザの光出力制御回路の
第１の実施の形態を示すブロック構成図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態を示すブロック構成
図である。

【図３】本発明の第３の実施の形態を示すブロック構成
図である。

【図４】本発明の第４の実施の形態を示すブロック構成
図である。

【図５】従来の半導体レーザの光出力制御回路の構成例
を示すブロック構成図である。

【符号の説明】

１ 定電圧源 ２ レーザダイオード ３ フォトダイオード ４ Ｉ／Ｖ変換回路 ５，15，20 基準電圧源 ６ 比較・整流回路 ７ レーザ駆動回路 ８ 検出・処理回路 ９，13，31，33，34，41 ＮＭＯＳトランジスタ 10，12，14，38，40，43，46 抵抗 11 グラウンド 16，21 コンパレータ 17 第１の異常判定回路 18，35，36，37，47 ＰＭＯＳトランジスタ 19 リミッタ回路 22 ＮＯＲ回路 23 第２の異常判定回路 24，25，27，28，29 ＮＡＮＤ回路 26 インバータ 30 フリップフロップ回路 32 光出力停止回路 42 電流源 ９′，33′，34′，37′，44 ｎｐｎトランジスタ 13′，18′，35′，36′，41′，45 ｐｎｐトランジス
タ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の定電圧源に一端が接続された第１
   の抵抗、及び半導体レーザに接続された第１の端子と前
   記第１の抵抗の他端に接続された第２の端子と入力され
   る制御信号に応じて前記第１の端子から前記第２の端子
   への電流を制御する制御端子とを有する第１の半導体デ
   バイスを含み、前記制御信号を受けて前記制御信号に対
   応した駆動電流を半導体レーザに対して供給するレーザ
   駆動回路と、電流を電圧に変換するＩ／Ｖ変換回路と、
   第２の定電圧源に一端が接続された第２の抵抗、及び前
   記Ｉ／Ｖ変換回路に接続された第１の端子と前記第２の
   抵抗の他端に接続された第２の端子と前記第１の端子か
   ら前記第２の端子への電流を前記制御信号に応じて制御
   する制御端子とを有する第２の半導体デバイスとを含
   み、前記駆動電流に比例した出力電流を前記制御信号に
   基づいて前記Ｉ／Ｖ変換回路に対して供給する電流源と
   を備えていることを特徴とする半導体レーザの光出力制
   御回路。
2. 【請求項２】 前記Ｉ／Ｖ変換回路の出力電圧を、前記
   駆動電流のレベルを判定するために設定された基準電圧
   と比較し、前記駆動電流が所定レベル以上であるとき
   に、異常であることを示す判定信号を出力する異常判定
   回路を更に備えていることを特徴とする請求項１に係る
   半導体レーザの光出力制御回路。
3. 【請求項３】 前記異常判定回路からの判定信号を受け
   て、前記駆動電流を減少させるように前記制御信号を制
   御するリミッタ回路を更に備えていることを特徴とする
   請求項２に係る半導体レーザの光出力制御回路。
4. 【請求項４】 制御信号を受けて、該制御信号に対応し
   た駆動電流を半導体レーザに対して供給するレーザ駆動
   回路と、前記半導体レーザからの光出力に対応する電流
   を生成する光電変換素子と、前記半導体レーザの駆動電
   流のレベルを判定し、該駆動電流が所定レベル以上であ
   る時に、異常であることを示す第１の判定信号を出力す
   る第１の異常判定回路と、前記光電変換素子からの出力
   電流のレベルを判定し、該出力電流が所定レベル以下で
   あって、且つ前記第１の異常判定回路から第１の判定信
   号が出力されているときに、異常であることを示す第２
   の判定信号を出力する第２の異常判定回路とを備えてい
   ることを特徴とする半導体レーザの光出力制御回路。
5. 【請求項５】 制御信号を受けて、該制御信号に対応し
   た駆動電流を半導体レーザに対して供給するレーザ駆動
   回路と、前記駆動電流に比例した第１の出力電流を前記
   制御信号に基づいて生成する電流源と、前記半導体レー
   ザからの光出力に対応する電流を生成する光電変換素子
   と、該光電変換素子の出力電流を所定の正の実数倍に増
   幅した第２の出力電流を生成する電流増幅回路と、前記
   駆動電流のレベルを判定し、該駆動電流が所定レベル以
   上であるときに、異常であることを示す第１の判定信号
   を出力する第１の異常判定回路と、前記第１の出力電流
   に対する前記第２の出力電流のレベルを判定し、前記第
   ２の出力電流のレベルが所定レベル以下であって、且つ
   前記第１の判定信号が出力されているときに、異常であ
   ることを示す第２の判定信号を出力する第２の異常判定
   回路とを備えていることを特徴とする半導体レーザの光
   出力制御回路。
6. 【請求項６】 前記レーザ駆動回路は、第１の定電圧源
   に一端が接続された第１の抵抗と、半導体レーザに接続
   された第１の端子と前記第１の抵抗の他端に接続された
   第２の端子と前記制御信号に応じて前記第１の端子から
   前記第２の端子への電流を制御する制御端子とを有する
   第１の半導体デバイスとを含み、前記電流源は、第２の
   定電圧源に一端が接続された第２の抵抗と、前記第２の
   異常判定回路に接続された第１の端子と前記第２の抵抗
   の他端に接続された第２の端子と、前記第１の端子から
   前記第２の端子への電流を前記制御信号に応じて制御す
   る制御端子とを有する第２の半導体デバイスとを含むこ
   とを特徴とする請求項５に係る半導体レーザの光出力制
   御回路。
7. 【請求項７】 前記レーザ駆動回路は、第１の定電圧源
   に一端が接続された第１の抵抗と、半導体レーザに接続
   された第１の端子と前記第１の抵抗の他端に接続された
   第２の端子と前記制御信号に応じて前記第１の端子から
   前記第２の端子への電流を制御する制御端子とを有する
   第１の半導体デバイスとを含み、前記第１の異常判定回
   路は、前記駆動電流に比例した出力電流が供給されるＩ
   ／Ｖ変換回路の出力電圧を、前記駆動電流のレベルを判
   定するために設定された基準電圧と比較し、前記駆動電
   流が所定レベル以上であるときに、異常であることを示
   す第１の判定信号を出力するように構成されていること
   を特徴とする請求項４又は５に係る半導体レーザの光出
   力制御回路。
8. 【請求項８】 前記第２の異常判定回路からの第２の判
   定信号を、リセット信号が入力されるまで保持して且つ
   出力するフリップフロップ回路と、該フリップフロップ
   回路からの前記第２の判定信号に対応する信号が入力さ
   れた場合、前記半導体レーザに対する前記駆動電流の供
   給を停止するように前記制御信号を制御する光出力停止
   回路とを更に備えていることを特徴とする請求項４〜７
   のいずれか１項に係る半導体レーザの光出力制御回路。
9. 【請求項９】 前記第１の異常判定回路の第１の判定信
   号を受けて、前記半導体レーザの駆動電流を減少させる
   ように前記制御信号を制御するリミッタ回路を更に備え
   ていることを特徴とする請求項８に係る半導体レーザの
   光出力制御回路。