JP2006351945A - 半導体レーザ駆動回路 - Google Patents

Abstract

【課題】 ノイズの影響を受け難く高精度な光量制御を行うことができるレーザダイオード駆動用の半導体レーザ駆動回路を得る。
【解決手段】 従来外付けされていたコンデンサＨＣをＩＣに内蔵してコンデンサＨＣの接地が該ＩＣ内になるようにすると共に、端子Ｔ３と接地間に接続された抵抗Ｒ２の抵抗値を変えることにより、増幅回路３の電流出力能力を増減させて増幅回路３の電流出力能力を可変しコンデンサＨＣを充電する時間を変えて、レーザダイオードＬＤに対する光量制御のフィードバックループの応答速度を調整するようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、画像形成装置に用いるレーザダイオード駆動用の半導体レーザ駆動回路に関し、特にレーザダイオードの光量をフォトダイオードで検出し、所定の光量に制御するための半導体レーザ駆動回路に関する。

従来、画像形成装置に用いるレーザダイオードの光量を制御するための半導体レーザ駆動回路としては、図５に示すようなものがあった（例えば、特許文献１参照。）。
図５において、半導体レーザ駆動回路１００は、レーザダイオードＬＤの光量が設定値になるようにレーザダイオードＬＤを駆動するものである。半導体レーザ駆動回路１００は、フォトダイオードＰＤ、増幅回路１０２、サンプルホールド回路１０３、電流発生回路１０４、オン／オフ回路１０５、検出回路１０６及び抵抗Ｒ１０１，Ｒ１０３で構成され、増幅回路１０２、サンプルホールド回路１０３、電流発生回路１０４、オン／オフ回路１０５及び検出回路１０６は１つのＩＣに集積されている。

増幅回路１０２において、非反転入力端には、レーザダイオードＬＤの光量を設定するための外部信号Ｓｅｘｔが入力され、反転入力端には、検出回路１０６からの出力信号が入力され、増幅回路１０２の出力信号はサンプルホールド回路１０３に出力される。検出回路１０６の入力端はフォトダイオードのアノードが接続されており、フォトダイオードＰＤで発生した光電流が入力される。検出回路１０６の出力端は、増幅回路１０２の反転入力端に接続されると共に、抵抗Ｒ１０１が接続されており、抵抗Ｒ１０１によって前記光電流が電圧に変換される。

また、サンプルホールド回路１０３は、アナログスイッチＡＳとコンデンサＨＣで構成され、アナログスイッチＡＳの制御電極にはサンプルホールド信号Ｓｓｈが入力される。サンプルホールド信号Ｓｓｈは、画像信号Ｓｐによってオン／オフ回路１０５がオン状態のときだけアナログスイッチＡＳをオンさせて導通状態にする。アナログスイッチＡＳがオンすると、増幅回路１０２の出力信号によってコンデンサＨＣが充電され、アナログスイッチＡＳがオフしている期間は、増幅回路１０２の出力電圧をコンデンサＨＣの充電電圧としてホールドする。

電流発生回路１０４は、サンプルホールドされた電圧、すなわちコンデンサＨＣの充電電圧に比例した電流を生成し、該電流がレーザダイオードＬＤの駆動電流になる。端子１２３と接地間に接続された抵抗Ｒ１０３の抵抗値によって、前記比例定数を決定している。
オン／オフ回路１０５は、入力された画像信号Ｓｐに応じてオン／オフ制御され、電流発生回路１０４から出力された電流をレーザダイオードＬＤに断続的に供給する。
このように、従来の半導体レーザ駆動回路１００では、サンプルホールド回路１０３のコンデンサＨＣを外付けにしており、コンデンサＨＣの容量値を適宜選択することによって光量制御のフィードバックループの応答速度を調整していた。
特許第３３３２９１６号公報

しかし、前記のような従来の半導体レーザ駆動回路では、サンプルホールド回路１０３のコンデンサＨＣをＩＣに外付けしていたため、該ＩＣ内の各回路の接地点とコンデンサＨＣの接地点とが離れていた。半導体レーザ駆動回路は、パルス電流を扱うため、接地されている回路に流れる電流の影響で、接地点ごとに接地電圧が僅かに異なっていた。更に、前記ＩＣの内外でのノイズ発生が多く、外付け部品が接続されるＩＣの接続端子は、接地や電源又は信号線間の寄生容量を介して影響を受けることから、レーザダイオードの駆動電流が変動し、高精度の光量制御ができないという問題があった。

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、ノイズの影響を受け難く高精度な光量制御を行うことができるレーザダイオード駆動用の半導体レーザ駆動回路を得ることを目的とする。

この発明に係る半導体レーザ駆動回路は、半導体レーザからのレーザ光を受光素子で電流に変換し、該電流に応じた電圧が設定値になるように半導体レーザに供給する電流を制御して光量が設定値になるように該半導体レーザを駆動する半導体レーザ駆動回路において、
前記半導体レーザの光量を設定する外部からの光量設定信号と前記受光素子からの電流に応じた電圧との電圧差を増幅して出力する増幅回路と、
外部から入力される第１制御信号に応じて該増幅回路の出力電圧を保持するサンプルホールド回路と、
該サンプルホールド回路からの出力電圧を電流に変換する電圧−電流変換回路と、
外部から入力される第２制御信号に応じて、該電圧−電流変換回路で変換された電流の前記半導体レーザへの供給制御を行うスイッチ回路と、
を備え、
前記サンプルホールド回路は、前記増幅回路の出力電圧で充電されて保持するコンデンサを有し、前記増幅回路は、電流出力能力が、設定された値に可変されて該コンデンサの充電時間を可変し、前記半導体レーザに対する光量制御のフィードバックループの応答速度を可変するものである。

具体的には、前記増幅回路は、バイアス電流が可変されて電流出力能力が設定されるようにした。

また、前記受光素子は、受光した光量に応じた電流を出力するフォトダイオードであり、該フォトダイオードの出力電流を電圧に変換して前記増幅回路に出力する電流−電圧変換回路を備えるようにした。

また、前記フォトダイオードの出力電流の変化に対して該フォトダイオードの端子電圧を所定値で一定にし、前記電流−電圧変換回路から出力される電圧を該所定値を基準とした電圧にする、前記フォトダイオードの出力電流の検出を行う検出回路を備えるようにした。

また、前記増幅回路、サンプルホールド回路、電圧−電流変換回路及びスイッチ回路は、１つのＩＣに集積され、該ＩＣは、前記増幅回路のバイアス電流が設定される設定端子を備え、該設定端子に外付けされる抵抗の抵抗値に応じて前記増幅回路のバイアス電流が可変されるようにした。

前記増幅回路、サンプルホールド回路、電圧−電流変換回路及びスイッチ回路は、１つのＩＣに集積され、該ＩＣは、前記増幅回路のバイアス電流が設定される設定端子を備え、該設定端子に外付けされる電流源から供給される電流に応じて前記増幅回路のバイアス電流が可変されるようにしてもよい。

また、前記増幅回路、サンプルホールド回路、電圧−電流変換回路、スイッチ回路及び検出回路は、１つのＩＣに集積され、該ＩＣは、前記増幅回路のバイアス電流が設定される設定端子を備え、該設定端子に外付けされる抵抗の抵抗値に応じて前記増幅回路のバイアス電流が可変されるようにした。

前記増幅回路、サンプルホールド回路、電圧−電流変換回路、スイッチ回路及び検出回路は、１つのＩＣに集積され、該ＩＣは、前記増幅回路のバイアス電流が設定される設定端子を備え、該設定端子に外付けされる電流源から供給される電流に応じて前記増幅回路のバイアス電流が可変されるようにしてもよい。

本発明の半導体レーザ駆動回路によれば、従来ＩＣに外付けされていたサンプルホールド回路のコンデンサを該ＩＣに内蔵したことから、該サンプルホールド回路のコンデンサの接地点がＩＣ内になり、後段の電流−電圧変換回路の接地点に近接して設けることができるため、接地点間の電位差を小さくすることができると共にサンプルホールド回路のコンデンサを接続する外部端子も不要になり、ノイズによる影響も受け難くなり、半導体レーザに対する高精度な光量制御を行うことができる。
また、サンプルホールド回路のコンデンサを充電する増幅回路の電流出力能力をＩＣに外付けされた抵抗又は電流源によって変更することができ、半導体レーザ駆動回路の応答速度を調整することができる。
更に、フォトダイオードの出力電流が変化しても該フォトダイオードの端子電圧を所定値で一定にして、前記電流−電圧変換回路から出力される電圧を該所定値を基準とした電圧にするようにしたことから、フォトダイオードの応答速度の改善を図ることができる。

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回路の構成例を示した図である。
図１において、半導体レーザ駆動回路１は、レーザダイオードＬＤの光量が設定値になるようにレーザダイオードＬＤを駆動するものである。
半導体レーザ駆動回路１は、フォトダイオードＰＤ、増幅回路３、サンプルホールド回路４、電圧−電流変換回路５、スイッチ回路６及び抵抗Ｒ１，Ｒ２で構成され、サンプルホールド回路４は、アナログスイッチＡＳとサンプルホールドコンデンサ（以下、コンデンサと呼ぶ）ＨＣで構成されている。また、増幅回路３、サンプルホールド回路４、電圧−電流変換回路５及びスイッチ回路６は１つのＩＣに集積されている。なお、抵抗Ｒ１は電流−電圧変換回路をなす。

電源電圧ＶｄｄにフォトダイオードＰＤのカソードが接続され、フォトダイオードＰＤのアノードと接地電圧との間に抵抗Ｒ１が接続されている。フォトダイオードＰＤと抵抗Ｒ１との接続部は、前記ＩＣの端子Ｔ１を介して増幅回路３の反転入力端に接続され、増幅回路３の非反転入力端には、前記ＩＣの端子Ｔ２を介して外部からの光量設定信号Ｓｓｅｔが入力されている。増幅回路３のバイアス電流を設定するためのバイアス電流設定端と接地電圧との間に前記ＩＣの端子Ｔ３を介して抵抗Ｒ２が接続されている。増幅回路３の出力端は、アナログスイッチＡＳを介して電圧−電流変換回路５の入力端に接続され、電圧−電流変換回路５の出力端はスイッチ回路６の入力端に接続されている。

アナログスイッチＡＳ及び電圧−電流変換回路５の接続部と接地電圧との間にコンデンサＨＣが接続されている。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、レーザダイオードＬＤのカソードは前記ＩＣの端子Ｔ４を介してスイッチ回路６に接続されている。また、アナログスイッチＡＳの制御電極には前記ＩＣの端子Ｔ５を介して制御信号であるサンプルホールド信号Ｓｓｈが入力され、スイッチ回路６には、スイッチングを制御する画像信号Ｓｐが前記ＩＣの端子Ｔ６を介して入力されている。なお、端子Ｔ３は設定端子を、サンプルホールド信号Ｓｓｈは第１制御信号を、画像信号Ｓｐは第２制御信号をそれぞれなす。

このような構成において、フォトダイオードＰＤは、レーザダイオードＬＤ近傍に配置され、レーザダイオードＬＤの光量を受光して該光量に比例した光電流ｉｍを発生する。抵抗Ｒ１は、光電流ｉｍを電圧Ｖｆｂに変換し、増幅回路３は、光量設定信号Ｓｓｅｔの電圧と該電圧Ｖｆｂの差分を増幅する。電圧Ｖｆｂは光電流ｉｍに比例するため、増幅回路３の出力は、光量設定信号ＳｓｅｔとレーザダイオードＬＤの発光量の差を増幅したものになる。
サンプルホールド信号Ｓｓｈは、レーザダイオードＬＤが発光中だけサンプルホールド回路４のアナログスイッチＡＳをオンさせて増幅回路３の出力電圧でコンデンサＨＣを充電させ、その他の場合は、アナログスイッチＡＳをオフさせて増幅回路３の出力電圧をコンデンサＨＣの電圧としてホールドさせる。

電圧−電流変換回路５は、サンプルホールド回路４でサンプルホールドされた電圧を電流に変換し、該電流がレーザダイオードＬＤの駆動電流になる。
スイッチ回路６は、画像信号Ｓｐに応じてオン／オフ制御される。スイッチ回路６がオンしているとき、レーザダイオードＬＤは電圧−電流変換回路５で変換された電流が供給されて発光し、スイッチ回路６がオフ状態になると、レーザダイオードＬＤは電流供給が絶たれて消灯する。
レーザダイオードＬＤの光量が減少すると抵抗Ｒ１の電圧降下が小さくなり、増幅回路３の出力電圧が上昇してレーザダイオードＬＤの駆動電流が増加し、レーザダイオードＬＤの光量が増す。逆に、レーザダイオードＬＤの光量が増加すると抵抗Ｒ１の電圧降下が大きくなり増幅回路３の出力電圧が低下し、レーザダイオードＬＤの駆動電流が減少して、レーザダイオードＬＤの光量が減少する。このような動作を繰り返して、レーザダイオードＬＤの光量は、光量設定信号Ｓｓｅｔに応じた光量に制御される。

ここで、図２は、図１の各部の具体的な回路例を示した図である。
図２において、増幅回路３は、ＰＭＯＳトランジスタＭ１〜Ｍ６及びＮＭＯＳトランジスタＭ７〜Ｍ１０で構成され、ＰＭＯＳトランジスタＭ５及びＭ６は差動対をなしている。ＰＭＯＳトランジスタＭ５及びＭ６の各ソースは接続され、電源電圧Ｖｄｄと該接続部との間にＰＭＯＳトランジスタＭ３が接続されている。ＰＭＯＳトランジスタＭ１及びＭ３はカレントミラー回路を形成しており、ＰＭＯＳトランジスタＭ１及びＭ３の各ゲートは接続され、該接続部はＰＭＯＳトランジスタＭ１のドレインに接続されている。また、ＰＭＯＳトランジスタＭ１のドレインは端子Ｔ３に接続され、端子Ｔ３と接地電圧との間に抵抗Ｒ２が接続されている。

ＰＭＯＳトランジスタＭ５のゲートは、増幅回路３の反転入力端をなし、ＰＭＯＳトランジスタＭ５のドレインとＩＣのＧＮＤ端子との間にＮＭＯＳトランジスタＭ８が接続され、該ＧＮＤ端子は接地電圧に接続されている。ＮＭＯＳトランジスタＭ８はＮＭＯＳトランジスタＭ７とカレントミラー回路を形成しており、ＮＭＯＳトランジスタＭ７及びＭ８の各ゲートは接続され、該接続部はＮＭＯＳトランジスタＭ８のドレインに接続されている。ＮＭＯＳトランジスタＭ７及びＭ８の各ソースはＧＮＤ端子にそれぞれ接続され、ＮＭＯＳトランジスタＭ７のドレインは、ＰＭＯＳトランジスタＭ２のドレインに接続されている。ＰＭＯＳトランジスタＭ２は、ＰＭＯＳトランジスタＭ４とカレントミラー回路を形成しており、ＰＭＯＳトランジスタＭ２及びＭ４の各ゲートは接続され、該接続部はＰＭＯＳトランジスタＭ２のドレインに接続されている。

ＰＭＯＳトランジスタＭ６のゲートは、増幅回路３の非反転入力端をなし、ＰＭＯＳトランジスタＭ６のドレインとＩＣのＧＮＤ端子との間にＮＭＯＳトランジスタＭ９が接続されている。ＮＭＯＳトランジスタＭ９はＮＭＯＳトランジスタＭ１０とカレントミラー回路を形成しており、ＮＭＯＳトランジスタＭ９及びＭ１０の各ゲートは接続され、該接続部はＮＭＯＳトランジスタＭ９のドレインに接続されている。ＮＭＯＳトランジスタＭ９及びＭ１０の各ソースはＧＮＤ端子にそれぞれ接続され、ＮＭＯＳトランジスタＭ１０のドレインは、ＰＭＯＳトランジスタＭ４のドレインに接続され、該接続部は増幅回路３の出力端をなしている。

アナログスイッチＡＳは、ＰＭＯＳトランジスタＭ１５、ＮＭＯＳトランジスタＭ１６及びインバータＩＮＶ１で形成されており、ＰＭＯＳトランジスタＭ１５のソースはＮＭＯＳトランジスタＭ１６のドレインに接続され、該接続部に増幅回路３の出力端が接続されている。また、ＰＭＯＳトランジスタＭ１５のドレインはＮＭＯＳトランジスタＭ１６のソースに接続され、該接続部とＧＮＤ端子との間にコンデンサＨＣが接続されている。端子Ｔ５には、インバータＩＮＶ１の入力端とＮＭＯＳトランジスタＭ１６のゲートが接続され、インバータＩＮＶ１の出力端はＰＭＯＳトランジスタＭ１５のゲートに接続されている。

次に、電圧−電流変換回路５は、演算増幅回路Ａ１、ＰＭＯＳトランジスタＭ２１，Ｍ２２、ＮＭＯＳトランジスタＭ２３〜Ｍ２５及び抵抗Ｒ２１で形成されている。演算増幅回路Ａ１の非反転入力端は、ＰＭＯＳトランジスタＭ１５のドレインとＮＭＯＳトランジスタＭ１６のソースとコンデンサＨＣとの接続部に接続され、演算増幅回路Ａ１の出力端はＮＭＯＳトランジスタＭ２３のゲートに接続されている。ＮＭＯＳトランジスタＭ２３のソースとＧＮＤ端子との間には抵抗Ｒ２１が接続され、ＮＭＯＳトランジスタＭ２３のソースと抵抗Ｒ２１との接続部は、演算増幅回路Ａ１の反転入力端に接続されている。ＮＭＯＳトランジスタＭ２３のドレインはＰＭＯＳトランジスタＭ２１のドレインに接続されている。ＰＭＯＳトランジスタＭ２１及びＭ２２はカレントミラー回路を形成しており、ＰＭＯＳトランジスタＭ２１及びＭ２２の各ゲートは接続され、該接続部はＰＭＯＳトランジスタＭ２１のドレインに接続されている。

ＰＭＯＳトランジスタＭ２２のドレインはＮＭＯＳトランジスタＭ２４のドレインに接続され、ＮＭＯＳトランジスタＭ２４はＮＭＯＳトランジスタＭ２５とカレントミラー回路を形成している。ＮＭＯＳトランジスタＭ２４及びＭ２５の各ゲートは接続され、該接続部はＮＭＯＳトランジスタＭ２４のドレインに接続されている。ＮＭＯＳトランジスタＭ２４及びＭ２５の各ソースはＧＮＤ端子にそれぞれ接続され、ＮＭＯＳトランジスタＭ２５のドレインは電圧−電流変換回路５の出力端をなしている。

スイッチ回路６は、インバータＩＮＶ２及びＮＭＯＳトランジスタＭ３１，Ｍ３２で構成され、端子Ｔ６にはインバータＩＮＶ２の入力端及びＮＭＯＳトランジスタＭ３２のゲートがそれぞれ接続され、インバータＩＮＶ２の出力端はＮＭＯＳトランジスタＭ３１のゲートに接続されている。ＮＭＯＳトランジスタＭ３１のドレインは電源電圧Ｖｄｄに接続され、ＮＭＯＳトランジスタＭ３２のドレインは端子Ｔ４に接続されている。また、ＮＭＯＳトランジスタＭ３１及びＭ３２の各ソースは接続され、該接続部はＮＭＯＳトランジスタＭ２５のドレインに接続されている。

ＰＭＯＳトランジスタＭ３は、差動対をなすＰＭＯＳトランジスタＭ５，Ｍ６にバイアス電流を供給するトランジスタであり、ＰＭＯＳトランジスタＭ３のドレイン電流が該バイアス電流となる。前述したように、ＰＭＯＳトランジスタＭ１とＭ３はカレントミラー回路を構成していることから、ＰＭＯＳトランジスタＭ１のドレイン電流ｉｄ１と前記バイアス電流は比例する。
ＰＭＯＳトランジスタＭ１のドレイン電流ｉｄ１は、抵抗Ｒ２に流れる電流であり下記（１）式で表される。
ｉｄ１＝（Ｖｄｄ−Ｖｇｓ１）／Ｒ２………………（１）
但し、Ｖｇｓ１はＰＭＯＳトランジスタＭ１のゲート−ソース間電圧を示している。

ＰＭＯＳトランジスタＭ１のゲート−ソース間電圧Ｖｇｓ１の変動は比較的小さいことから、ＰＭＯＳトランジスタＭ１のドレイン電流ｉｄ１は、抵抗Ｒ２の抵抗値によって決定される。すなわち、増幅回路３のバイアス電流は、抵抗Ｒ２で設定することができる。
なお、適当な電流源が存在する場合は、端子Ｔ３に、抵抗Ｒ２に代えて電流源を接続するようにしてもよい。この場合のＰＭＯＳトランジスタＭ１のドレイン電流ｉｄ１は、端子Ｔ３に接続された電流源の電流値になる。
増幅回路３のバイアス電流が増加すると、ＮＭＯＳトランジスタＭ８及びＭ９のドレイン電流も増加することから、ＮＭＯＳトランジスタＭ８及びＭ９とカレントミラー回路を構成しているＮＭＯＳトランジスタＭ７とＭ１０のドレイン電流もそれぞれ増加し、ＮＭＯＳトランジスタＭ７のドレインに接続されているＰＭＯＳトランジスタＭ２のドレイン電流も増加する。更に、ＰＭＯＳトランジスタＭ２とカレントミラー回路を構成しているＰＭＯＳトランジスタＭ４のドレイン電流も増加するため増幅回路３の電流出力能力が増加することになる。

半導体レーザ駆動回路１の応答速度は、サンプルホールド回路４のセトリング時間でほぼ決定される。該セトリング時間は、コンデンサＨＣの充電時間で決まり、コンデンサＨＣの充電時間Ｔは下記（２）式で表される。
Ｔ＝Ｖ×Ｃ／ｉ………………（２）
なお、前記（２）式において、ＶはコンデンサＨＣの電圧変動を、ＣはコンデンサＨＣの容量を、ｉはコンデンサＨＣへの充電電流をそれぞれ示している。
前記（２）式から、充電時間Ｔを変えるには、コンデンサＨＣの容量Ｃを固定しても充電電流ｉを変えることで実現できることが分かる。すなわち、増幅回路３の電流出力能力を抵抗Ｒ２で設定することによって、コンデンサＨＣの充電電流を増減させることができるため、半導体レーザ駆動回路１の応答速度を任意に設定することができる。

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回路は、従来外付けされていたコンデンサＨＣをＩＣに内蔵したことから、コンデンサＨＣの接地が該ＩＣ内になり、電流−電圧変換回路５の接地に近接して設けることができるため、電位差が発生し難く、更にコンデンサＨＣを接続する外部端子も不要になり、ノイズによる影響も受け難く精度のよい電圧−電流変換を行うことができ、高精度の光量制御を行うことができる。
また、従来、レーザダイオードＬＤの応答速度に応じて、コンデンサＨＣの容量値を変更していたが、コンデンサＨＣをＩＣに内蔵したため、容量値を変更できなくなった。しかし、端子Ｔ３と接地間に接続された外付け抵抗Ｒ２の抵抗値を変えることにより、増幅回路３の電流出力能力を増減させて増幅回路３の電流出力能力を可変しコンデンサＨＣを充電する時間を変えることができ、レーザダイオードＬＤに対する光量制御のフィードバックループの応答速度を調整することができる。

第２の実施の形態．
前記第１の実施の形態では、フォトダイオードＰＤの光電流に応じて、抵抗Ｒ１の電圧降下が変化するようになっている。しかし、フォトダイオードＰＤのＰＮ接合部には接合容量が存在し、また、フォトダイオードＰＤのアノードから端子Ｔ１までの配線には寄生容量が存在する。これらの容量は、フォトダイオードＰＤの光電流ｉｍで充放電されるため、該光電流ｉｍが小さい場合、これらの容量の充放電に時間がかかり応答速度を著しく低下させる。このため、フォトダイオードＰＤの光電流ｉｍが変化してもフォトダイオードＰＤの端子電圧を変化しないようにすると共に、光電流ｉｍ自体を増幅して扱いやすくする検出回路を設けてもよく、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回路の構成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、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。

図３における図１との相違点は、フォトダイオードＰＤの光電流ｉｍが変化してもフォトダイオードＰＤの端子電圧を変化しないようにすると共に、光電流ｉｍ自体を増幅して扱いやすくする検出回路７を設けたことにあり、これに伴って、図１の半導体レーザ駆動回路１を半導体レーザ駆動回路１ａにしたことにある。
図３において、半導体レーザ駆動回路１ａは、レーザダイオードＬＤの光量が所望の値になるようにレーザダイオードＬＤを駆動するものである。

半導体レーザ駆動回路１ａは、フォトダイオードＰＤ、増幅回路３、サンプルホールド回路４、電圧−電流変換回路５、スイッチ回路６、検出回路７及び抵抗Ｒ１，Ｒ２で構成されている。また、増幅回路３、サンプルホールド回路４、電圧−電流変換回路５、スイッチ回路６及び検出回路７は１つのＩＣに集積されている。
フォトダイオードＰＤのアノードは、端子Ｔ１を介して検出回路７の一方の入力端に接続されると共に抵抗Ｒ１及び端子Ｔ７を介して検出回路７の他方の入力端に接続されている。検出回路７の出力端は、増幅回路３の非反転入力端に接続されている。また、増幅回路３の反転入力端には、端子Ｔ２を介して光量設定信号Ｓｓｅｔが入力されている。

ここで、図４は、検出回路７の回路例を示した図であり、図４を用いて検出回路７の動作について説明する。
図４において、検出回路７は、演算増幅回路Ａ２、及び所定の基準電圧Ｖｒｅｆを生成して出力する基準電圧発生回路１１からなる。
演算増幅回路Ａ２において、反転入力端は端子Ｔ１に接続され、非反転入力端には基準電圧Ｖｒｅｆが入力され、出力端は増幅回路３の非反転入力端に接続されている。
光電流ｉｍが変化しても端子Ｔ１の電圧は変わらないため、フォトダイオードＰＤのＰＮ接合容量への充電時間が不要になる。また、端子Ｔ７の電圧は変化するが、この部分の寄生容量の充電は演算増幅回路Ａ２の出力電流によって行われる。演算増幅回路Ａ２の出力電流が光電流ｉｍよりも十分に大きければ、フォトダイオードＰＤの応答速度を向上させることができる。なお、図４の検出回路７を使用した場合は、図３の端子Ｔ２に入力される光量設定信号Ｓｓｅｔは、接地基準ではなく、基準電圧Ｖｒｅｆを基準にした信号に変更すればよく、光量設定信号Ｓｓｅｔの電圧は基準電圧Ｖｒｅｆよりも小さくなるようにする。

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回路は、前記第１の実施の形態の半導体レーザ駆動回路に、フォトダイオードＰＤの光電流ｉｍが変化してもフォトダイオードＰＤの端子電圧を変化しないようにすると共に光電流ｉｍ自体を増幅して扱いやすくする検出回路７を設けたことから、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と共に、レーザダイオードＬＤの光量変化に対する応答速度を速くすることができる。

本発明の第１の実施の形態における半導体レーザ駆動回路の構成例を示した図である。 図１の回路例を示した図である。 本発明の第２の実施の形態における半導体レーザ駆動回路の構成例を示した図である。 図３の検出回路７の回路例を示した図である。 従来の半導体レーザ駆動回路の構成例を示した図である。

符号の説明

１，１ａ 半導体レーザ駆動回路
３ 増幅回路
４ サンプルホールド回路
５ 電圧−電流変換回路
６ スイッチ回路
７ 検出回路
ＰＤ フォトダイオード
ＬＤ レーザダイオード
Ｒ１，Ｒ２ 抵抗
ＡＳ アナログスイッチ
ＨＣ コンデンサ
Ｔ１〜Ｔ７，ＧＮＤ 端子

Claims (8)

1. 半導体レーザからのレーザ光を受光素子で電流に変換し、該電流に応じた電圧が設定値になるように半導体レーザに供給する電流を制御して光量が設定値になるように該半導体レーザを駆動する半導体レーザ駆動回路において、
   前記半導体レーザの光量を設定する外部からの光量設定信号と前記受光素子からの電流に応じた電圧との電圧差を増幅して出力する増幅回路と、
   外部から入力される第１制御信号に応じて該増幅回路の出力電圧を保持するサンプルホールド回路と、
   該サンプルホールド回路からの出力電圧を電流に変換する電圧−電流変換回路と、
   外部から入力される第２制御信号に応じて、該電圧−電流変換回路で変換された電流の前記半導体レーザへの供給制御を行うスイッチ回路と、
   を備え、
   前記サンプルホールド回路は、前記増幅回路の出力電圧で充電されて保持するコンデンサを有し、前記増幅回路は、電流出力能力が、設定された値に可変されて該コンデンサの充電時間を可変し、前記半導体レーザに対する光量制御のフィードバックループの応答速度を可変することを特徴とする半導体レーザ駆動回路。
2. 前記増幅回路は、バイアス電流が可変されて電流出力能力が設定されることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ駆動回路。
3. 前記受光素子は、受光した光量に応じた電流を出力するフォトダイオードであり、該フォトダイオードの出力電流を電圧に変換して前記増幅回路に出力する電流−電圧変換回路を備え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回路。
4. 前記フォトダイオードの出力電流の変化に対して該フォトダイオードの端子電圧を所定値で一定にし、前記電流−電圧変換回路から出力される電圧を該所定値を基準とした電圧にする、前記フォトダイオードの出力電流の検出を行う検出回路を備えることを特徴とする請求項３記載の半導体レーザ駆動回路。
5. 前記増幅回路、サンプルホールド回路、電圧−電流変換回路及びスイッチ回路は、１つのＩＣに集積され、該ＩＣは、前記増幅回路のバイアス電流が設定される設定端子を備え、該設定端子に外付けされる抵抗の抵抗値に応じて前記増幅回路のバイアス電流が可変されることを特徴とする請求項２記載の半導体レーザ駆動回路。
6. 前記増幅回路、サンプルホールド回路、電圧−電流変換回路及びスイッチ回路は、１つのＩＣに集積され、該ＩＣは、前記増幅回路のバイアス電流が設定される設定端子を備え、該設定端子に外付けされる電流源から供給される電流に応じて前記増幅回路のバイアス電流が可変されることを特徴とする請求項２記載の半導体レーザ駆動回路。
7. 前記増幅回路、サンプルホールド回路、電圧−電流変換回路、スイッチ回路及び検出回路は、１つのＩＣに集積され、該ＩＣは、前記増幅回路のバイアス電流が設定される設定端子を備え、該設定端子に外付けされる抵抗の抵抗値に応じて前記増幅回路のバイアス電流が可変されることを特徴とする請求項４記載の半導体レーザ駆動回路。
8. 前記増幅回路、サンプルホールド回路、電圧−電流変換回路、スイッチ回路及び検出回路は、１つのＩＣに集積され、該ＩＣは、前記増幅回路のバイアス電流が設定される設定端子を備え、該設定端子に外付けされる電流源から供給される電流に応じて前記増幅回路のバイアス電流が可変されることを特徴とする請求項４記載の半導体レーザ駆動回路。
   

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