JP2018043485A - Laser driver and laser printer - Google Patents

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尚希 磯田
Naoki Isoda
尚希 磯田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique advantageous for improvement of image quality and reduction in cost of a laser driver.SOLUTION: A laser driver is for driving a light-emitting device for generating laser beam. The laser driver includes a signal generation section which generates a signal for driving the light-emitting device as an output signal on the basis of an input signal to be an analog signal. The signal generation section has a transistor, receives the input signal at a control terminal of the transistor and amplifies the input signal. The signal generation section is configured so that the output signal includes a signal component proportional to the amplified signal.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、レーザドライバおよびレーザプリンタに関する。   The present invention relates to a laser driver and a laser printer.

電子写真方式の記録装置であるレーザプリンタは、例えば、レーザ光を発生する発光素子と、感光体と、レーザ光を感光体に走査させるためのポリゴンミラーとを具備する。ポリゴンミラーは、一定の回転速度で回転することによって、発光素子からのレーザ光を反射し、感光体表面に対して走査させる。そのため、レーザ光の照射位置(即ち、光スポット)が感光体表面上のどこに位置しているかによって、走査速度(光スポットの移動速度)が異なりうる。具体的には、感光体表面の端部領域での走査速度は、感光体表面の中央領域での走査速度に比べて速い。   A laser printer, which is an electrophotographic recording apparatus, includes, for example, a light emitting element that generates laser light, a photosensitive member, and a polygon mirror for causing the photosensitive member to scan the laser light. The polygon mirror is rotated at a constant rotation speed, thereby reflecting the laser beam from the light emitting element and scanning the surface of the photoreceptor. For this reason, the scanning speed (moving speed of the light spot) may differ depending on where the irradiation position of the laser beam (that is, the light spot) is located on the surface of the photosensitive member. Specifically, the scanning speed in the end area on the surface of the photoconductor is faster than the scanning speed in the center area on the surface of the photoconductor.

レーザプリンタのなかには、感光体表面における光スポットの位置に関わらず走査速度を一定にするため、fθ特性を有するレンズであるfθレンズをさらに具備するものもある。しかし、このようなレーザプリンタは、装置の大型化やコスト増大の原因となる。よって、fθレンズを用いないでレーザプリンタを構成する技術が求められる。   Some laser printers further include an fθ lens which is a lens having fθ characteristics in order to keep the scanning speed constant regardless of the position of the light spot on the surface of the photoreceptor. However, such a laser printer causes an increase in size and cost of the apparatus. Therefore, a technique for configuring a laser printer without using an fθ lens is required.

特開2016−511号公報JP-A-2006-511 特開2005−262509号公報JP 2005-262509 A

fθレンズを用いない場合、感光体表面における光スポットの位置によって走査速度が変わるため、レーザ光の光強度を一定(固定値)にすると、感光体表面のレーザ光による照射量(光強度の時間積分値)が光スポットの位置によって変わる。そのため、感光体表面には、不均一なドットの濃度分布が形成され、具体的には、中央領域から離れるほど(端部に近くなるほど)ドットの濃度が低くなり、このことは画像の品質の低下の原因となる。   When the fθ lens is not used, the scanning speed changes depending on the position of the light spot on the surface of the photoconductor. Therefore, when the light intensity of the laser light is constant (fixed value), the irradiation amount (light intensity time) of the photoconductor surface with the laser light (Integrated value) varies depending on the position of the light spot. For this reason, a non-uniform dot density distribution is formed on the surface of the photoconductor, and specifically, the dot density decreases as the distance from the center area (closer to the edge) is reached. Causes a drop.

ここで、特許文献1には、感光体表面の中央領域での光強度を小さく、端部領域での光強度を大きくするレーザドライバが開示されている。具体的には、予め設定された入力電圧(デジタル信号)をデジタルアナログ変換(DA変換)して、発光素子を駆動するための電流(アナログ信号)を生成する。しかし、特許文献1によると、上記DA変換を高い精度で実現するためのデジタルアナログコンバータ(DAC)をレーザドライバに設ける必要があり、このことは、回路規模の増大、それに伴うコストの増大の原因となりうる。   Here, Patent Document 1 discloses a laser driver that reduces the light intensity in the central region of the photoreceptor surface and increases the light intensity in the end region. Specifically, a preset input voltage (digital signal) is converted from digital to analog (DA conversion) to generate a current (analog signal) for driving the light emitting element. However, according to Patent Document 1, it is necessary to provide a digital / analog converter (DAC) for realizing the DA conversion with high accuracy in the laser driver, which is a cause of an increase in circuit scale and associated cost. It can be.

特許文献2には、PWM(パルス幅変調)用の入力信号を用いて、発光素子を駆動するための駆動信号の信号レベルを調整するレーザドライバが開示されている。具体的には、入力信号(デジタル信号)のデューティ比(パルス周期におけるHレベルの期間)を調整し、ローパスフィルタを用いて該入力信号に基づく信号レベルの駆動信号を生成することにより、駆動信号の信号レベルを調整可能にする。しかし、特許文献2によると、高精度のローパスフィルタや上記デューティ比を調整するための調整回路をレーザドライバに設ける必要があり、このことは、回路規模の増大、それに伴うコストの増大の原因となりうる。   Patent Document 2 discloses a laser driver that adjusts the signal level of a drive signal for driving a light emitting element by using an input signal for PWM (pulse width modulation). Specifically, by adjusting the duty ratio (H level period in the pulse cycle) of the input signal (digital signal) and generating a drive signal having a signal level based on the input signal using a low-pass filter, the drive signal The signal level can be adjusted. However, according to Patent Document 2, it is necessary to provide a high-precision low-pass filter and an adjustment circuit for adjusting the duty ratio in the laser driver, which causes an increase in circuit scale and associated cost. sell.

本発明は、画像の品質の向上およびレーザドライバの低コスト化に有利な技術を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a technique advantageous in improving the quality of an image and reducing the cost of a laser driver.

本発明の一つの側面はレーザドライバにかかり、前記レーザドライバは、レーザ光を発生する発光素子を駆動するためのレーザドライバであって、アナログ信号である入力信号に基づいて、前記発光素子を駆動するための信号を出力信号として生成する信号生成部を備え、前記信号生成部は、トランジスタを有し、該トランジスタの制御端子で前記入力信号を受けて該入力信号を増幅し、前記信号生成部は、前記出力信号が該増幅された信号に比例する信号成分を含むように構成されたことを特徴とする。   One aspect of the present invention relates to a laser driver, and the laser driver is a laser driver for driving a light emitting element that generates laser light, and drives the light emitting element based on an input signal that is an analog signal. A signal generation unit that generates a signal for output as an output signal, the signal generation unit including a transistor, receiving the input signal at a control terminal of the transistor, amplifying the input signal, and the signal generation unit Is characterized in that the output signal includes a signal component proportional to the amplified signal.

本発明によれば、画像の品質の向上およびレーザドライバの低コスト化に有利である。   According to the present invention, it is advantageous for improvement of image quality and cost reduction of a laser driver.

レーザプリンタの構成の一例を説明するための図。The figure for demonstrating an example of a structure of a laser printer. レーザドライバの構成の一例を説明するための図。The figure for demonstrating an example of a structure of a laser driver. レーザドライバの回路構成の一例を説明するための図。The figure for demonstrating an example of the circuit structure of a laser driver. レーザドライバの回路構成の一例を説明するための図。The figure for demonstrating an example of the circuit structure of a laser driver. 入力信号の波形と出力信号の波形とを説明するための図。The figure for demonstrating the waveform of an input signal, and the waveform of an output signal. レーザドライバの回路構成の一例を説明するための図。The figure for demonstrating an example of the circuit structure of a laser driver. レーザドライバの回路構成の一部の例を説明するための図。The figure for demonstrating the example of a part of circuit structure of a laser driver.

以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各図は、構造ないし構成を説明する目的で記載されたものに過ぎず、図示された各部材の寸法は必ずしも現実のものを反映するものではない。また、各図において、同一の部材または同一の構成要素には同一の参照番号を付しており、以下、重複する内容については説明を省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Each drawing is only described for the purpose of explaining the structure or configuration, and the dimensions of the illustrated members do not necessarily reflect actual ones. Moreover, in each figure, the same reference number is attached | subjected to the same member or the same component, and description is abbreviate | omitted about the overlapping content hereafter.

図1は、レーザプリンタ(電子写真方式の記録装置、又は、電子写真方式の記録機能を補助的に備える装置)1の構成のうち、記録機能を実現する部分の機構を説明するための模式図である。レーザプリンタ1は、例えば、レーザドライバ100、発光素子11、感光体12、ポリゴンミラー13、光学系14、コリメータレンズ15、センサ16およびレンズ17を具備する。   FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a mechanism of a portion that realizes a recording function in a configuration of a laser printer (an electrophotographic recording apparatus or an apparatus that has an auxiliary electrophotographic recording function) 1. It is. The laser printer 1 includes, for example, a laser driver 100, a light emitting element 11, a photoconductor 12, a polygon mirror 13, an optical system 14, a collimator lens 15, a sensor 16, and a lens 17.

発光素子11は、半導体レーザ(レーザダイオード)であり、レーザドライバ100は、発光素子11を駆動してレーザ光Lを発生させる。発光素子11からのレーザ光Lは、コリメータレンズ15によりビーム形状が整形された後、ポリゴンミラー13により反射され、光学系14を通過して、感光体12の表面に照射される。   The light emitting element 11 is a semiconductor laser (laser diode), and the laser driver 100 drives the light emitting element 11 to generate laser light L. The laser light L from the light emitting element 11 is shaped by the collimator lens 15, then reflected by the polygon mirror 13, passes through the optical system 14, and is irradiated onto the surface of the photoreceptor 12.

ポリゴンミラー13は、例えば、側面に6つの反射面13aを有する6角形の形状である。発光素子11からのレーザ光Lは、この反射面13aにおいて、光学系14に向けて反射される。ポリゴンミラー13は、一定の回転速度で方向Dに回転しており、反射面13aでの反射光Lの反射方向は、その反射面13aの向き(即ち、ポリゴンミラー13の回転の角度)によって異なる。   The polygon mirror 13 has, for example, a hexagonal shape having six reflecting surfaces 13a on the side surfaces. The laser light L from the light emitting element 11 is reflected toward the optical system 14 on the reflection surface 13a. The polygon mirror 13 rotates in the direction D at a constant rotation speed, and the reflection direction of the reflected light L on the reflection surface 13a differs depending on the direction of the reflection surface 13a (that is, the rotation angle of the polygon mirror 13). .

光学系14は、ポリゴンミラー13からの反射光Lを感光体12に導くためのレンズを含むが、本実施形態では、コスト低減のため、fθ特性を有するレンズ(fθレンズ)を含まないものとする。或いは、他の実施形態では、光学系14そのものは配されなくてもよい。   The optical system 14 includes a lens for guiding the reflected light L from the polygon mirror 13 to the photosensitive member 12, but in the present embodiment, in order to reduce the cost, a lens having an fθ characteristic (fθ lens) is not included. To do. Alternatively, in other embodiments, the optical system 14 itself may not be arranged.

このような構成により、ポリゴンミラー13からの反射光Lは、ポリゴンミラー13の方向Dの回転に伴って、感光体12の表面を主走査方向MSDに沿って走査する。なお、ポリゴンミラー13は、例えば4角形等の他の多角形の形状をとってもよい。   With such a configuration, the reflected light L from the polygon mirror 13 scans the surface of the photoconductor 12 along the main scanning direction MSD as the polygon mirror 13 rotates in the direction D. The polygon mirror 13 may take another polygonal shape such as a quadrangle, for example.

主走査方向MSDへの反射光Lの走査と共に、感光体12は副走査方向SSDに回転しており、これにより、感光体12の表面には、レーザ光Lの照射量に応じた電位分布が形成される(潜像)。その後、感光体12の表面には、電位分布にしたがって着色粉末が付着され(現像)、これを紙等の記録媒体に転写することによって記録(画像形成、印刷)が実現される。   Along with the scanning of the reflected light L in the main scanning direction MSD, the photoconductor 12 is rotated in the sub-scanning direction SSD, so that the surface of the photoconductor 12 has a potential distribution corresponding to the irradiation amount of the laser light L. Formed (latent image). Thereafter, colored powder adheres to the surface of the photoreceptor 12 according to the potential distribution (development), and recording (image formation, printing) is realized by transferring it to a recording medium such as paper.

センサ16およびレンズ17は、一走査(主走査方向MSDの1回分の走査)における発光素子11の駆動の開始のタイミングを決定するための要素である。具体的には、レンズ17はポリゴンミラー13からの反射光Lを集光し、集光された光Lをセンサ16により検出することによって、発光素子11の駆動の開始のタイミングを決定する。例えば、センサ16による光Lの検出に応答して同期信号を発生させ、一走査における発光素子11の駆動制御が開始される。   The sensor 16 and the lens 17 are elements for determining the driving start timing of the light emitting element 11 in one scan (one scan in the main scanning direction MSD). Specifically, the lens 17 condenses the reflected light L from the polygon mirror 13, and the condensed light L is detected by the sensor 16, thereby determining the driving start timing of the light emitting element 11. For example, a synchronization signal is generated in response to detection of the light L by the sensor 16, and drive control of the light emitting element 11 in one scan is started.

感光体12の表面に光Lを走査させるための上述の各要素(レーザドライバ100、発光素子11、感光体12、ポリゴンミラー13、光学系14、コリメータレンズ15、センサ16、レンズ17等)は、まとめて、光学走査装置10などと称されてもよい。   The above-described elements (laser driver 100, light emitting element 11, photoconductor 12, polygon mirror 13, optical system 14, collimator lens 15, sensor 16, lens 17, etc.) for scanning the surface of the photoconductor 12 with light L are as follows. These may be collectively referred to as the optical scanning device 10 or the like.

ここでは光学系14にfθレンズを用いないため、感光体12の表面におけるレーザ光Lの照射位置(即ち、光スポット)の主走査方向MSDへの移動速度(走査速度)は、一定ではない。即ち、感光体12の表面の主走査方向MSDにおける中央領域と端部領域とでは走査速度が異なり、具体的には、端部領域での走査速度は、中央領域での走査速度よりも速い。そのため、レーザ光Lの光強度(単位時間あたりの光量)を一定(固定値)にすると、感光体12の表面のレーザ光による照射量(光強度の時間積分値)は、端部領域では中央領域に比べて小さくなってしまう。このことは、感光体12の表面にドット(記録により表現可能な最小単位の領域)の不均一な濃度分布をもたらし(具体的には、中央領域から離れるほどドットの濃度が低くなり)、画像の品質の低下の原因となる場合がある。   Here, since the fθ lens is not used in the optical system 14, the moving speed (scanning speed) of the irradiation position (that is, the light spot) of the laser light L on the surface of the photoconductor 12 in the main scanning direction MSD is not constant. That is, the scanning speed is different between the central area and the edge area in the main scanning direction MSD on the surface of the photoconductor 12, and specifically, the scanning speed in the edge area is faster than the scanning speed in the central area. Therefore, when the light intensity (light quantity per unit time) of the laser light L is constant (fixed value), the irradiation amount (time integrated value of the light intensity) of the surface of the photoconductor 12 by the laser light is the center in the end region. It will be smaller than the area. This results in a non-uniform density distribution of dots (the smallest unit area that can be expressed by recording) on the surface of the photoreceptor 12 (specifically, the density of the dots decreases as the distance from the central area decreases), and the image May cause the quality of the product to deteriorate.

ここで、
MIN:中央領域での走査速度、
MIN:中央領域でのレーザ光Lの光強度、
MAX:端部領域での走査速度、
MAX:端部領域でのレーザ光Lの光強度
とする。このとき、
MAX=PMIN×{1+(VMAX−VMIN)/VMIN
が成立するとよい(式1)。この(式1)は、端部領域では走査速度VMAXが中央領域での走査速度VMINより速くなるため、それに相当する分だけ、端部領域でのレーザ光Lの光強度PMAXを、中央領域でのレーザ光Lの光強度PMINよりも大きくすることを示す。なお、この(式1)は、先行技術文献の特許文献1(特開2016−511号公報)の記載(例えば段落0094)を考慮したものである。また、上記(式1)について、ここでは説明のため等式を用いて議論するが、VMAX>VMIN×{1+(VMAX−VMIN)/VMIN}、の不等式を用いてもよい。
here,
V MIN : scanning speed in the central area,
P MIN : Light intensity of the laser beam L in the central region,
V MAX : scanning speed in the end region,
P MAX : The light intensity of the laser beam L in the end region. At this time,
P MAX = P MIN × {1+ (V MAX −V MIN ) / V MIN }
Is good (Formula 1). In this (Equation 1), since the scanning speed V MAX is higher than the scanning speed V MIN in the central region in the end region, the light intensity P MAX of the laser light L in the end region is correspondingly increased. It shows that the light intensity P MIN of the laser light L in the central region is made larger. In addition, this (Formula 1) considers description (for example, paragraph 0094) of patent document 1 (Unexamined-Japanese-Patent No. 2006-511) of a prior art document. In addition, the above (Equation 1) will be discussed using an equation for explanation here, but an inequality of V MAX > V MIN × {1+ (V MAX −V MIN ) / V MIN } may be used. .

ここで、
θ:走査角度(図1の例では、ポリゴンミラー13の回転角度)、
B:走査特性係数(図1の例では、光学系14の構成に基づく係数)
とする。θ=0は、レーザ光Lの照射位置が中央領域である場合を示し、θ=|θMAX|は、レーザ光Lの照射位置が端部領域である場合を示す。このとき、上記(式1)から、
MAX=PMIN×(1+tan(Bθ)) ;θ→|θMAX
と表せる(式2)。
here,
θ: scanning angle (in the example of FIG. 1, the rotation angle of the polygon mirror 13),
B: Scanning characteristic coefficient (coefficient based on the configuration of the optical system 14 in the example of FIG. 1)
And θ = 0 indicates the case where the irradiation position of the laser light L is in the central region, and θ = | θ MAX | indicates the case where the irradiation position of the laser light L is in the end region. At this time, from the above (formula 1),
P MAX = P MIN × (1 + tan 2 (Bθ)); θ → | θ MAX |
(Equation 2).

上記(式1)から(式2)への展開には以下を考慮して為されうる。まず、θ=0のときの反射光Lと一致する線(軸)を光軸とし、
Y:像高(光スポットの光軸からのずれ量)、
K:軸上像高における結像係数
としたとき、
Y=(K/B)×tan(Bθ)
と表せる。この式の両辺をθで微分すると、
(dY/dθ)=K/(cоs(Bθ))
と表せる。ここで、Kは、軸上像高における速度(dY/dθ(θ=0))であり、上式の両辺をK=dY/dθ(θ=0)で除すると、
(dY/dθ)/K=1/(cоs(Bθ))
となる。さらに、両辺に「−1」を加えると、
{(dY/dθ)/K}−1=1/(cоs(Bθ))−1
=tan(Bθ)
となる。ここで、θ=|θMAX|では(dY/dθ)=VMAXであり、また、K=dY/dθ(θ=0)、即ち、K=VMINであることを考慮すると、
MAX/VMIN−1=tan(Bθ) ;θ→|θMAX
が得られ、これにより、(式1)から(式2)が得られる。
The development from the (formula 1) to the (formula 2) can be made in consideration of the following. First, a line (axis) coinciding with the reflected light L when θ = 0 is taken as the optical axis,
Y: Image height (amount of deviation of the light spot from the optical axis),
K: Image formation coefficient at the on-axis image height
Y = (K / B) × tan (Bθ)
It can be expressed. Differentiating both sides of this equation by θ,
(DY / dθ) = K / (cos 2 (Bθ))
It can be expressed. Here, K is the velocity (dY / dθ (θ = 0)) at the on-axis image height, and when both sides of the above equation are divided by K = dY / dθ (θ = 0),
(DY / dθ) / K = 1 / (cos 2 (Bθ))
It becomes. If you add “-1” to both sides,
{(DY / dθ) / K} −1 = 1 / (cos 2 (Bθ)) − 1
= Tan 2 (Bθ)
It becomes. Here, in θ = | θ MAX |, (dY / dθ) = V MAX and K = dY / dθ (θ = 0), that is, K = V MIN .
V MAX / V MIN −1 = tan 2 (Bθ); θ → | θ MAX |
Thus, (Equation 1) to (Equation 2) are obtained.

さらに、(式2)をテーラー展開すると、
MAX≒PMIN×(1+(Bθ)) ;θ→|θMAX
と表せる(式3)。なお、この式展開において、(Bθ)以降の項は微小であるため0と近似する。
Furthermore, when (Equation 2) is developed by the tailor,
P MAX ≈P MIN × (1+ (Bθ) 2 ); θ → | θ MAX |
(Equation 3). In this equation expansion, the terms after (Bθ) 4 are very small and therefore approximate to 0.

上記(式3)は、端部領域でのレーザ光Lの光強度PMAXが、中央領域でのレーザ光Lの光強度PMINを起点に2次関数近似で大きくなるとよいことを示す。即ち、レーザドライバ100は、レーザ光Lの照射位置が感光体12の表面の中央領域から離れるほどレーザ光Lの光強度が2次関数近似で大きくなるように発光素子11を駆動するとよく、これにより、画像の品質を向上させることができると言える。 The above (Equation 3) indicates that the light intensity P MAX of the laser light L in the end region should be increased by quadratic function approximation starting from the light intensity P MIN of the laser light L in the central region. That is, the laser driver 100 may drive the light emitting element 11 so that the light intensity of the laser light L increases with a quadratic function approximation as the irradiation position of the laser light L becomes farther from the central region of the surface of the photoreceptor 12. Therefore, it can be said that the quality of the image can be improved.

以下では、画像の品質の向上およびコストの低減に有利なレーザドライバ100を、幾つかの実施形態を参照しながら述べる。   In the following, a laser driver 100 that is advantageous for improving image quality and reducing costs will be described with reference to several embodiments.

(第1実施形態)
図2、図3(a)及び図3(b)を参照しながら第1実施形態のレーザドライバ100を説明する。図2に示されるように、レーザドライバ100は、信号生成部110を備えており、アナログ信号である入力信号SIG1を受け、それに基づいて他のアナログ信号である出力信号SIG2を生成する。出力信号SIG2は、発光素子11を駆動するための駆動信号である。本実施形態では、信号生成部110は、第1の回路部111および第2の回路部112を含む。
(First embodiment)
The laser driver 100 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 2, 3 (a), and 3 (b). As shown in FIG. 2, the laser driver 100 includes a signal generation unit 110, receives an input signal SIG1 that is an analog signal, and generates an output signal SIG2 that is another analog signal based on the input signal SIG1. The output signal SIG2 is a drive signal for driving the light emitting element 11. In the present embodiment, the signal generation unit 110 includes a first circuit unit 111 and a second circuit unit 112.

なお、本明細書において、アナログ信号とは、所定の範囲内のいずれかの信号レベル(信号値)を有する信号であり、該所定の範囲内の任意の信号レベルに固定することが可能なものをいう。よって、アナログ信号は、必ずしも特定の信号レベルに固定されなくてもよいが、必要に応じて、目標値に固定することが可能であればよい。   In this specification, an analog signal is a signal having any signal level (signal value) within a predetermined range, and can be fixed to any signal level within the predetermined range. Say. Therefore, the analog signal does not necessarily have to be fixed at a specific signal level, but may be fixed to the target value as necessary.

第1の回路部111は、例えばMOSトランジスタを有しており、そのゲートで入力信号SIG1を受けて入力信号SIG1を増幅する。そして、第1の回路部111は、該増幅された信号に比例(等倍でも可)する信号成分を含む第1の信号SIG1Aを生成する。第2の回路部112は、信号SIG1Aと基準信号(直流信号成分)とを重畳して出力信号SIG2を出力する。具体的には、第2の回路部112は、信号SIG1Aの信号レベルと基準信号の信号レベル(固定値)とを加算して得られる信号レベルの信号(またはそれに応じた信号)を、出力信号SIG2として出力する。   The first circuit unit 111 has, for example, a MOS transistor, and receives the input signal SIG1 at its gate to amplify the input signal SIG1. Then, the first circuit unit 111 generates a first signal SIG1A including a signal component that is proportional to the amplified signal (may be equal to the magnification). The second circuit unit 112 superimposes the signal SIG1A and the reference signal (DC signal component) and outputs an output signal SIG2. Specifically, the second circuit unit 112 outputs a signal (or a signal corresponding thereto) having a signal level obtained by adding the signal level of the signal SIG1A and the signal level (fixed value) of the reference signal as an output signal. Output as SIG2.

図3(a)は、本実施形態に係るレーザドライバ100の回路構成の1つの実施例を示している。本例では、レーザドライバ100は、P型チャネルを形成するMOSトランジスタM11、並びに、N型チャネルを形成するMOSトランジスタM12及びM13を有する。なお、本例の回路構成の説明において、「N型」および「P型」は極性を示すものに過ぎず、これらは、互いに反対の導電型である「第1導電型」および「第2導電型」で説明されてもよい。本明細書では、第1導電型がN型であり、第2導電型がP型であるが、上述の回路は、これらの極性が逆になるように構成されてもよい(第1導電型をP型とし、第2導電型をN型としてもよい。)。   FIG. 3A shows one example of the circuit configuration of the laser driver 100 according to the present embodiment. In this example, the laser driver 100 includes a MOS transistor M11 that forms a P-type channel, and MOS transistors M12 and M13 that form an N-type channel. In the description of the circuit configuration of this example, “N-type” and “P-type” are only polarities, and these are “first conductivity type” and “second conductivity” which are opposite conductivity types. It may be described in “type”. In this specification, the first conductivity type is N-type and the second conductivity type is P-type. However, the above-described circuit may be configured so that these polarities are reversed (first conductivity type). May be P-type, and the second conductivity type may be N-type).

MOSトランジスタM11は、第1の回路部111に対応し、MOSトランジスタM12及びM13は、第2の回路部112に対応する。MOSトランジスタM11及びM12は、第1の電源ノード(接地ノード)VSSと、第2の電源ノードVDD(>VSS)との間の経路に直列に配される。具体的には、MOSトランジスタM11について、ゲートには入力信号SIG1が入力され、ソースは電源ノードVDDに接続され、また、ドレインはノードn11に接続される。本例では、入力信号SIG1は電圧信号である。   The MOS transistor M11 corresponds to the first circuit unit 111, and the MOS transistors M12 and M13 correspond to the second circuit unit 112. The MOS transistors M11 and M12 are arranged in series on a path between the first power supply node (ground node) VSS and the second power supply node VDD (> VSS). Specifically, for the MOS transistor M11, the input signal SIG1 is input to the gate, the source is connected to the power supply node VDD, and the drain is connected to the node n11. In this example, the input signal SIG1 is a voltage signal.

また、MOSトランジスタM12について、ソースは電源ノードVSSに接続され、ドレイン及びゲートはノードn11に接続される。ノードn11には、電流源CS0により基準電流Irefが供給される。即ち、MOSトランジスタM12は、互いに並列に配されたMOSトランジスタM11及び電流源CS0に対して、直列に配されている。これにより、MOSトランジスタM12には、MOSトランジスタM11のドレイン電流Ivarと基準電流Irefとを重畳した電流が供給される。   The source of the MOS transistor M12 is connected to the power supply node VSS, and the drain and gate are connected to the node n11. The node n11 is supplied with the reference current Iref from the current source CS0. That is, the MOS transistor M12 is arranged in series with respect to the MOS transistor M11 and the current source CS0 arranged in parallel with each other. As a result, a current obtained by superimposing the drain current Ivar of the MOS transistor M11 and the reference current Iref is supplied to the MOS transistor M12.

また、MOSトランジスタM13について、ゲートはノードn11に接続され、ソースは電源ノードVSSに接続され、ドレインは出力端子として作用する(出力信号SIG2を出力する。)。本例では、出力信号SIG2は電流信号である。MOSトランジスタM13は、MOSトランジスタM12との間でカレントミラーを形成している。   In the MOS transistor M13, the gate is connected to the node n11, the source is connected to the power supply node VSS, and the drain functions as an output terminal (outputs the output signal SIG2). In this example, the output signal SIG2 is a current signal. The MOS transistor M13 forms a current mirror with the MOS transistor M12.

よって、MOSトランジスタM12及びM13の駆動力が等しい場合には、MOSトランジスタM13には、MOSトランジスタM12に流れる電流量と等しい量の電流Iが流れる。ここで、MOSトランジスタの駆動力は、一般に、所定条件下でのドレイン電流の流れやすさで定義されうる。例えば、NMOSトランジスタの場合、駆動力は、ソース及びバックゲート(バルク)に電源ノードVSSの電圧が印加され且つゲート及びドレインに電源ノードVDDの電圧が印加されたときのドレイン電流の大きさである。よって、上述のMOSトランジスタM12及びM13の駆動力が等しい場合とは、これらの構造が実質的に同一であること、具体的には、トランジスタサイズ(ゲート幅/ゲート長の比)及びゲート絶縁膜の膜厚などが互いに等しいことを示す。   Therefore, when the driving powers of the MOS transistors M12 and M13 are equal, the current I having the same amount as the current flowing through the MOS transistor M12 flows through the MOS transistor M13. Here, the driving force of a MOS transistor can be generally defined by the ease with which a drain current flows under a predetermined condition. For example, in the case of an NMOS transistor, the driving force is the magnitude of the drain current when the voltage of the power supply node VSS is applied to the source and back gate (bulk) and the voltage of the power supply node VDD is applied to the gate and drain. . Therefore, the case where the above-described MOS transistors M12 and M13 have the same driving force means that their structures are substantially the same. Specifically, the transistor size (ratio of gate width / gate length) and the gate insulating film It shows that the film thickness etc. are equal to each other.

ここで、MOSトランジスタの飽和領域の電流の式は、
DS≒(β/2)×(VGS−VTH
DS:ドレイン電流(ソース‐ドレイン間を通るキャリア数に従う量の電流)
GS:ゲート‐ソース間の電位差
TH:MOSトランジスタの閾値電圧(導通電圧)
β:ゲート長、ゲート幅、ゲート絶縁膜の膜厚等によって定められる定数
で表されうる(式4)。この(式4)から分かるように、IDSはVGSを変数とする2次関数近似に従う。
Here, the equation for the current in the saturation region of the MOS transistor is:
I DS ≈ (β / 2) × (V GS −V TH ) 2
I DS : Drain current (current according to the number of carriers passing between the source and drain)
V GS : Potential difference between gate and source V TH : MOS transistor threshold voltage (conduction voltage)
β: It can be expressed by a constant determined by the gate length, the gate width, the thickness of the gate insulating film, etc. (Formula 4). As can be seen from this (Equation 4), I DS follows a quadratic function approximation with V GS as a variable.

図3のMOSトランジスタM11に着目すると、MOSトランジスタM11には、入力信号SIG1の信号レベルに応じた量のドレイン電流Ivarが流れ、ドレイン電流Ivarは、入力信号SIG1の信号レベルを変数とする2次関数近似に従う。なお、ドレイン電流Ivarは、図2を参照しながら述べた信号SIG1Aに対応する。   When attention is paid to the MOS transistor M11 in FIG. 3, a drain current Ivar of an amount corresponding to the signal level of the input signal SIG1 flows through the MOS transistor M11, and the drain current Ivar is a secondary having the signal level of the input signal SIG1 as a variable. Follow function approximation. The drain current Ivar corresponds to the signal SIG1A described with reference to FIG.

MOSトランジスタM12には、ドレイン電流Ivarと基準電流Irefとを重畳した電流(Ivar+Iref)が流れる。そして、MOSトランジスタM12及びM13の駆動力が互いに等しい場合、MOSトランジスタM13には、MOSトランジスタM12の電流量と同じ量の電流(Ivar+Iref)が流れる。   A current (Ivar + Iref) obtained by superimposing the drain current Ivar and the reference current Iref flows through the MOS transistor M12. When the driving powers of the MOS transistors M12 and M13 are equal to each other, a current (Ivar + Iref) of the same amount as that of the MOS transistor M12 flows through the MOS transistor M13.

図3(b)は、図3(a)のレーザドライバ100の回路構成の入出力特性(即ち、入力信号SIG1と出力信号SIG2との関係)を説明するための図である。図3(b)から分かるように、本例によると、信号生成部10は、出力信号SIG2の信号レベルが、入力信号SIG1の信号レベルを変数とする2次関数近似に従うように構成されている。即ち、入力信号SIG1の信号レベルを時間経過と共に線形に変化させた場合、出力信号SIG2の信号レベルは2次関数近似の波形を示す。   FIG. 3B is a diagram for explaining input / output characteristics (that is, the relationship between the input signal SIG1 and the output signal SIG2) of the circuit configuration of the laser driver 100 of FIG. As can be seen from FIG. 3B, according to this example, the signal generation unit 10 is configured such that the signal level of the output signal SIG2 follows a quadratic function approximation with the signal level of the input signal SIG1 as a variable. . That is, when the signal level of the input signal SIG1 is changed linearly with time, the signal level of the output signal SIG2 shows a waveform of a quadratic function approximation.

このことは、MOSトランジスタM11の動作に着目して換言すると、ソースフォロワ動作が可能なMOSトランジスタM11の信号増幅作用により、入力信号SIGが増幅される。そして、出力信号SIG2は、該増幅された信号に比例(等倍でも可)する信号成分(本実施形態では信号SIG1A)を含むように出力される。このことは、本例では、基準電流Irefの重畳と、MOSトランジスタM12及びM13のカレントミラー構成とにより実現される。出力信号SIG2は、上記信号SIG1Aに直接的に従う信号成分を含めばよく(即ち、上記2次関数近似の波形となればよく)、出力信号SIG2は電圧信号であってもよいし電流信号であってもよい。   In other words, focusing on the operation of the MOS transistor M11, the input signal SIG is amplified by the signal amplification action of the MOS transistor M11 capable of source follower operation. Then, the output signal SIG2 is output so as to include a signal component (in this embodiment, the signal SIG1A) that is proportional to the amplified signal (may be equal to the magnification). In this example, this is realized by superimposing the reference current Iref and the current mirror configuration of the MOS transistors M12 and M13. The output signal SIG2 may include a signal component that directly follows the signal SIG1A (that is, it may be a waveform that approximates the quadratic function), and the output signal SIG2 may be a voltage signal or a current signal. May be.

なお、本明細書において、2次関数近似とは、所定の近似モデルを用いてMOSトランジスタ(他のトランジスタについても同様。)の電気特性を評価した場合に、そのモデルの式に基づく出力信号の信号レベルが2次関数の曲線を描くものであればよい。よって、出力信号は、2次関数に所定の係数が乗算されたもの、2次関数に定数もしくは1次関数が加算されたもの、又は、これらが組み合わされたものに従う。   In this specification, quadratic function approximation means that when the electrical characteristics of a MOS transistor (the same applies to other transistors) are evaluated using a predetermined approximate model, the output signal based on the model equation is used. Any signal level may be used as long as it draws a curve of a quadratic function. Therefore, the output signal is based on a quadratic function multiplied by a predetermined coefficient, a quadratic function added with a constant or a linear function, or a combination thereof.

以上、本実施形態によると、2次関数近似の波形の出力信号SIG2を生成するのに、例えば、デジタルアナログコンバータを設ける必要がなく、また、パルス幅変調(PWM)用の入力信号を用いる必要もない。その結果、回路規模の増大やそれに伴うコストの増大を抑制することが可能となる。よって、本実施形態によると、簡易な構成でレーザドライバ100を実現することが可能になり、低コスト化に有利である。   As described above, according to the present embodiment, for example, it is not necessary to provide a digital-analog converter in order to generate the output signal SIG2 having a quadratic function approximation waveform, and it is also necessary to use an input signal for pulse width modulation (PWM) Nor. As a result, it is possible to suppress an increase in circuit scale and an accompanying increase in cost. Therefore, according to the present embodiment, the laser driver 100 can be realized with a simple configuration, which is advantageous for cost reduction.

(第2実施形態)
図4、図5(a)及び図5(b)を参照しながら第2実施形態に係るレーザドライバ100を説明する。図4は、本実施形態に係るレーザドライバ100が備える信号生成部110’の回路構成の例を示している。信号生成部110’は、N型チャネルを形成するMOSトランジスタM21〜M24およびP型チャネルを形成するMOSトランジスタM25〜M29を有する。MOSトランジスタM21〜M24は、図2を参照しながら述べた第1の回路部111に対応する第1のトランスリニア回路(第1のMOSトランスリニア回路)111’を形成している。MOSトランジスタM25〜M28(及び、付随的にMOSトランジスタM29)は、第2の回路部112に対応する第2のトランスリニア回路(第2のMOSトランスリニア回路)112’を形成している。
(Second Embodiment)
The laser driver 100 according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 4, 5 (a), and 5 (b). FIG. 4 illustrates an example of a circuit configuration of the signal generation unit 110 ′ included in the laser driver 100 according to the present embodiment. The signal generation unit 110 ′ includes MOS transistors M21 to M24 that form N-type channels and MOS transistors M25 to M29 that form P-type channels. The MOS transistors M21 to M24 form a first translinear circuit (first MOS translinear circuit) 111 ′ corresponding to the first circuit unit 111 described with reference to FIG. The MOS transistors M25 to M28 (and incidentally the MOS transistor M29) form a second translinear circuit (second MOS translinear circuit) 112 ′ corresponding to the second circuit unit 112.

より具体的には、MOSトランジスタM21(第1のMOSトランジスタ)は、ソースが電源ノードVSSに接続され、ゲート及びドレインが共にMOSトランジスタM22のソースに接続されるように配される。MOSトランジスタM22(第2のMOSトランジスタ)は、ゲート及びドレインが共に第1の定電流源CS1に接続されるように配される。MOSトランジスタM23(第3のMOSトランジスタ)は、ドレインが第1ノードn21に接続され、ソースが第2ノードn22に接続されるように配される。また、MOSトランジスタM23のゲートには、MOSトランジスタM22のゲート電圧に、電圧ΔVが重畳された電圧が供給される。MOSトランジスタM24(第4のMOSトランジスタ)は、ソースが電源ノードVSSに接続され、ゲート及びドレインが共にノードn22に接続されるように配される。   More specifically, the MOS transistor M21 (first MOS transistor) is arranged so that the source is connected to the power supply node VSS and the gate and drain are both connected to the source of the MOS transistor M22. The MOS transistor M22 (second MOS transistor) is arranged so that the gate and drain are both connected to the first constant current source CS1. The MOS transistor M23 (third MOS transistor) is arranged so that its drain is connected to the first node n21 and its source is connected to the second node n22. Further, a voltage obtained by superimposing the voltage ΔV on the gate voltage of the MOS transistor M22 is supplied to the gate of the MOS transistor M23. The MOS transistor M24 (fourth MOS transistor) is arranged such that the source is connected to the power supply node VSS, and the gate and drain are both connected to the node n22.

本実施形態では、重畳電圧ΔVは、MOSトランジスタM22のゲート電圧に重畳される外部からの入力電圧であり、図2を参照しながら述べた入力信号SIG1に対応する。換言すると、MOSトランジスタM22のゲート電圧は、重畳電圧ΔVに付与される(バイアス)DC成分である。そしてMOSトランジスタM21及びM22並びに第1の電流源CS1は、MOSトランジスタM23を飽和領域で動作させるためのバイアス回路を形成する。MOSトランジスタM22及びM23のサイズ比は、m:1とする(例えば、MOSトランジスタ22のゲート幅がMOSトランジスタ23のゲート幅のm倍である。)。   In the present embodiment, the superimposed voltage ΔV is an external input voltage superimposed on the gate voltage of the MOS transistor M22, and corresponds to the input signal SIG1 described with reference to FIG. In other words, the gate voltage of the MOS transistor M22 is a (bias) DC component applied to the superimposed voltage ΔV. The MOS transistors M21 and M22 and the first current source CS1 form a bias circuit for operating the MOS transistor M23 in the saturation region. The size ratio of the MOS transistors M22 and M23 is m: 1 (for example, the gate width of the MOS transistor 22 is m times the gate width of the MOS transistor 23).

また、MOSトランジスタM25(第5のMOSトランジスタ)は、ソースが電源ノードVDDに接続され、ゲート及びドレインが共にMOSトランジスタM26のソースに接続されるように配される。MOSトランジスタM26(第6のMOSトランジスタ)は、ゲート及びドレインが共に第2の定電流源CS2に接続されるように配される。MOSトランジスタM27(第7のMOSトランジスタ)は、ソースがノードn21に接続され、ドレインがノードn22に接続され、ゲートがMOSトランジスタM26のゲート及びドレインに接続されるように配される。図中から分かるように、MOSトランジスタM26とMOSトランジスタM27とはカレントミラーを形成している(ミラー比はm:1とし、例えば、MOSトランジスタ26のゲート幅がMOSトランジスタ27のゲート幅のm倍である。)。MOSトランジスタM28(第8のMOSトランジスタ)は、ソースが電源ノードVDDに接続され、ゲート及びドレインが共にノードn21に接続されるように配される。なお、定電流源CS1及びCS2はいずれも電流量Irefの電流を提供する。   The MOS transistor M25 (fifth MOS transistor) is arranged such that the source is connected to the power supply node VDD, and the gate and drain are both connected to the source of the MOS transistor M26. The MOS transistor M26 (sixth MOS transistor) is arranged so that the gate and drain are both connected to the second constant current source CS2. The MOS transistor M27 (seventh MOS transistor) is arranged so that its source is connected to the node n21, its drain is connected to the node n22, and its gate is connected to the gate and drain of the MOS transistor M26. As can be seen from the figure, the MOS transistor M26 and the MOS transistor M27 form a current mirror (the mirror ratio is m: 1, for example, the gate width of the MOS transistor 26 is m times the gate width of the MOS transistor 27). .) MOS transistor M28 (eighth MOS transistor) is arranged such that the source is connected to power supply node VDD, and the gate and drain are both connected to node n21. Note that the constant current sources CS1 and CS2 both provide a current amount Iref.

また、MOSトランジスタM29(第9のMOSトランジスタ)は、ソースが電源ノードVDDに接続され、ゲートがノードn21に接続され、ドレインが出力電流Iを出力する端子となるように配されている。図中から分かるように、MOSトランジスタM29は、MOSトランジスタM28とカレントミラーを形成している(ミラー比は1:1とする。)。なお、本実施形態では、出力電流Iが発光素子11に供給する駆動信号であり、図2を参照しながら述べた出力信号SIG2に対応する。   The MOS transistor M29 (the ninth MOS transistor) is arranged so that the source is connected to the power supply node VDD, the gate is connected to the node n21, and the drain is a terminal for outputting the output current I. As can be seen from the figure, the MOS transistor M29 forms a current mirror with the MOS transistor M28 (the mirror ratio is 1: 1). In the present embodiment, the output current I is a drive signal supplied to the light emitting element 11, and corresponds to the output signal SIG2 described with reference to FIG.

即ち、本実施形態では、入力信号である電圧ΔVを受けたMOSトランジスタM23の電流と、MOSトランジスタM27の基準電流とを重畳して、MOSトランジスタM29により出力信号である電流Iを出力する構成になっている。   That is, in this embodiment, the current of the MOS transistor M23 that has received the voltage ΔV that is the input signal and the reference current of the MOS transistor M27 are superimposed, and the current I that is the output signal is output by the MOS transistor M29. It has become.

なお、上述の説明において要素111’及び112’をトランスリニア回路と表現したが、本明細書において、“トランスリニア回路(MOSトランスリニア回路)”は以下の2つの前提(条件)を満たすものとする。
・ある閉ループを形成するように配された複数のMOSトランジスタが、時計回りの方向(CW方向)でゲート、ソースの順になる数と、反時計回りの方向(CCW方向)でゲート、ソースの順になる数とが互いに等しいこと。
・上記閉ループを形成する複数のMOSトランジスタは、適切な電圧が印加された条件の下で、いずれも飽和領域で動作すること(第1実施形態で例示された(式4)の動作領域に従うこと。)。
In the above description, the elements 111 ′ and 112 ′ are expressed as translinear circuits. However, in this specification, “translinear circuit (MOS translinear circuit)” satisfies the following two assumptions (conditions). To do.
A plurality of MOS transistors arranged so as to form a certain closed loop are arranged in the order of gate and source in the clockwise direction (CW direction) and in the order of gate and source in the counterclockwise direction (CCW direction). Are equal to each other.
The plurality of MOS transistors forming the closed loop operate in the saturation region under the condition that an appropriate voltage is applied (follow the operation region of (Equation 4) exemplified in the first embodiment). .)

上述の回路構成について、以下、詳細に述べる。   The above circuit configuration will be described in detail below.

◆第1のケース
まず、第1のケースとして重畳電圧ΔV=0の場合(MOSトランジスタM22及びM23のゲート電圧が互いに等しい場合)を考える。前述のとおり、飽和領域で動作するMOSトランジスタのVGS−IDS特性は(式4)に従うため、

Figure 2018043485
と表せる(式5)。 First Case First, consider the case where the superimposed voltage ΔV = 0 (the case where the gate voltages of the MOS transistors M22 and M23 are equal to each other) as the first case. As described above, the V GS -I DS characteristic of the MOS transistor operating in the saturation region follows (Equation 4).
Figure 2018043485
(Equation 5).

上記(式5)を用いて、キルヒホッフの第二法則に従ってトランスリニア回路111’及び112’のそれぞれについて関係式を求めると、

Figure 2018043485
が得られる(式6)。上記(式6)の第1式は、トランスリニア回路112’のMOSトランジスタM25〜M28により形成される閉ループについての関係式である。また、(式6)の第2式は、トランスリニア回路111’のMOSトランジスタM21〜M24により形成される閉ループについての関係式である。また、定数βは、PMOSトランジスタについてのβを示し、定数βは、NMOSトランジスタについてのβを示す。 Using the above (Equation 5), according to Kirchhoff's second law, a relational expression is obtained for each of the translinear circuits 111 ′ and 112 ′.
Figure 2018043485
Is obtained (Equation 6). The first expression of the above (Expression 6) is a relational expression regarding the closed loop formed by the MOS transistors M25 to M28 of the translinear circuit 112 ′. The second expression of (Expression 6) is a relational expression regarding the closed loop formed by the MOS transistors M21 to M24 of the translinear circuit 111 ′. The constant β P represents β for the PMOS transistor, and the constant β N represents β for the NMOS transistor.

さらに、上記(式6)により、

Figure 2018043485
が得られる(式7)。 Furthermore, according to (Equation 6) above,
Figure 2018043485
Is obtained (Equation 7).

ここでΔV’=0とすると、a=0.5となり、上記(式7)から、

Figure 2018043485
となる(式8)。例えばm=2の場合、出力電流I=Irefである。 Here, when ΔV ′ = 0, a = 0.5, and from the above (Equation 7),
Figure 2018043485
(Equation 8) For example, when m = 2, the output current I = Iref.

◆第2のケース
次に、第2のケースとして重畳電圧ΔV<<0の場合(MOSトランジスタM23のゲート電圧が十分に低く、MOSトランジスタM23がオフ状態の場合)を考える。即ち、第2のケースでは、トランスリニア回路112’が活性状態である一方で、トランスリニア回路111’は非活性状態である。この場合、a=0であるから、上記(式7)の第1式に基づいて、

Figure 2018043485
が得られる(式9)。なお、例えばm=2の場合、出力電流I=0.728×Irefであり、特許文献1(例えば段落0062〜0066、図13)記載の状態(即ち、最軸外像高の輝度を軸上像高の輝度の0.74倍にした状態)と同等の状態を実現することができる。 Second Case Next, consider the case where the superimposed voltage ΔV << 0 (when the gate voltage of the MOS transistor M23 is sufficiently low and the MOS transistor M23 is off) as the second case. That is, in the second case, the translinear circuit 112 ′ is in an active state, while the translinear circuit 111 ′ is in an inactive state. In this case, since a = 0, based on the first formula of (Formula 7) above,
Figure 2018043485
Is obtained (Equation 9). For example, when m = 2, the output current I = 0.728 × Iref, and the state described in Patent Document 1 (for example, paragraphs 0062 to 0066, FIG. 13) (that is, the brightness of the most off-axis image height is on the axis). A state equivalent to 0.74 times the brightness of the image height) can be realized.

◆第3のケース
最後に、第3のケースとして重畳電圧ΔV<0の場合(第1のケースと第2のケースとの間の状態で、MOSトランジスタM23が弱オン状態の場合)を考える。第3のケースでは、出力電流Iは、上記(式8)と(式9)との間の範囲内となる。
Third Case Finally, consider the case where the superimposed voltage ΔV <0 (the case between the first case and the second case and the MOS transistor M23 is in a weakly on state) as the third case. In the third case, the output current I falls within the range between the above (Formula 8) and (Formula 9).

上記(式7)に基づいて、変数aについて解くと、

Figure 2018043485
が得られる(式10)。上記(式10)は、出力電流IをΔV’の2次多項式で表せることを示しており、Iについて解くと、
Figure 2018043485
となる(式11)。ここで、ΔV’=0のときに前述の(式8)が成立することを考慮すると、上記(式11)は実際には1つの解を有し、即ち、
Figure 2018043485
となる(式12)。なお、(式12)及び(式9)から、ΔV’=−A/2のときに両式は等しい。 Solving for variable a based on (Equation 7) above,
Figure 2018043485
Is obtained (Equation 10). The above (Equation 10) shows that the output current I can be expressed by a quadratic polynomial of ΔV ′.
Figure 2018043485
(Equation 11) Here, considering that (Equation 8) holds when ΔV ′ = 0, the above (Equation 11) actually has one solution, that is,
Figure 2018043485
(Equation 12) Note that, from (Expression 12) and (Expression 9), both expressions are equal when ΔV ′ = − A / 2.

例えばm=2の場合、ΔV’を、−A/2≦ΔV’≦0の範囲内において時間経過と共に線形に変化させた場合、出力電流Iは、0.728×Iref≦I≦Irefの範囲で2次関数近似の波形を描く。   For example, when m = 2, when ΔV ′ is linearly changed with time in the range of −A / 2 ≦ ΔV ′ ≦ 0, the output current I is in the range of 0.728 × Iref ≦ I ≦ Iref. Draw a waveform of approximate quadratic function.

図5(a)は、重畳電圧ΔVを時間経過と共に線形に変化させる場合のグラフを示している(なお、(式7)より、ΔV=ΔV’/(β1/2である。)。図中において、横軸は時間軸tを示し、縦軸は重畳電圧ΔVを示し、また、期間φ1はΔVを線形に小さくする期間(0≦t≦T)を示し、期間φ2はΔVを線形に大きくする期間(T≦t≦2T)を示す。図5(b)は、上記図5(a)に対応する出力電流Iの波形を示している。図5(a)及び図5(b)から分かるように、ΔVを線形に変化させた場合、出力電流Iは2次関数近似の波形を描くことが分かる。 FIG. 5A shows a graph in the case where the superimposed voltage ΔV is linearly changed with time (in addition, ΔV = ΔV ′ / (β N ) 1/2 from (Expression 7)). . In the figure, the horizontal axis indicates the time axis t, the vertical axis indicates the superimposed voltage ΔV, the period φ1 indicates a period during which ΔV is linearly reduced (0 ≦ t ≦ T), and the period φ2 indicates that ΔV is linear. Indicates a period (T ≦ t ≦ 2T) to be increased. FIG. 5B shows a waveform of the output current I corresponding to FIG. As can be seen from FIGS. 5A and 5B, when ΔV is changed linearly, the output current I draws a waveform of a quadratic function approximation.

以上、本実施形態によっても、2次関数近似の波形の出力信号を生成することが可能であり、前述の第1実施形態同様の効果が得られる。更に、本実施形態によると、上記(式12)を参照しながら、第1実施形態で示した(式4)と比較すると分かるように、(式12)にはVTHが存在しない。よって、装置温度等が変化した場合のVTH変動に起因する出力電流Iの変動量が抑制される。即ち、本実施形態によると、第1実施形態に比べて温度変化等による影響を受けにくい。 As described above, also according to this embodiment, it is possible to generate an output signal having a waveform of a quadratic function approximation, and the same effects as those of the first embodiment described above can be obtained. Furthermore, according to the present embodiment, VTH does not exist in (Equation 12), as can be seen by comparing with (Equation 4) shown in the first embodiment with reference to (Equation 12) above. Therefore, the fluctuation amount of the output current I caused by the VTH fluctuation when the device temperature or the like changes is suppressed. That is, according to the present embodiment, it is less affected by temperature changes or the like than the first embodiment.

(第3実施形態)
図6及び図7を参照しながら第3実施形態に係るレーザドライバ100を説明する。本実施形態は、主に、前述の第2実施形態の回路構成に、重畳電圧ΔV(入力信号に対応)を発生するユニット300が追加された、という点で異なる。
(Third embodiment)
A laser driver 100 according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7. The present embodiment is mainly different in that a unit 300 that generates a superimposed voltage ΔV (corresponding to an input signal) is added to the circuit configuration of the second embodiment described above.

図6は、本実施形態に係るレーザドライバ100が備える信号生成部110”の回路構成の例を示している。信号生成部110”は、MOSトランジスタM21〜M29に対応するMOSトランジスタM31〜M39を有する他、スイッチsw1及びsw2、キャパシタC1、Nチャネル型のMOSトランジスタM310及びM311、並びに、ユニット300を有する。   FIG. 6 shows an example of the circuit configuration of the signal generation unit 110 ″ included in the laser driver 100 according to the present embodiment. The signal generation unit 110 ″ includes MOS transistors M31 to M39 corresponding to the MOS transistors M21 to M29. In addition to these, switches sw1 and sw2, a capacitor C1, N-channel MOS transistors M310 and M311 and a unit 300 are included.

MOSトランジスタM31〜M34は第1のトランスリニア回路111”を形成している。MOSトランジスタM35〜M38(及び、付随的にMOSトランジスタM39)は第2のトランスリニア回路112”を形成している。   The MOS transistors M31 to M34 form a first translinear circuit 111 ". The MOS transistors M35 to M38 (and incidentally the MOS transistor M39) form a second translinear circuit 112".

スイッチsw1は、MOSトランジスタM32のゲートとMOSトランジスタM33のゲートとの間に配される。キャパシタC1は、電源ノードVSSに一端が接続され、スイッチsw1とMOSトランジスタM33のゲートとの間のノードn33に他端が接続されるように、配される。なお、MOSトランジスタM32のゲートとスイッチsw1とを結ぶノードをノードn34とする。   The switch sw1 is arranged between the gate of the MOS transistor M32 and the gate of the MOS transistor M33. The capacitor C1 is arranged such that one end is connected to the power supply node VSS and the other end is connected to a node n33 between the switch sw1 and the gate of the MOS transistor M33. A node connecting the gate of the MOS transistor M32 and the switch sw1 is referred to as a node n34.

ユニット300は、キャパシタC1を充放電するための電流を発生する。本実施形態では、ユニット300は、非反転入力端子(図中において「+」で示された第1の入力端子)と、反転入力端子(図中において「−」で示された第2の入力端子)とを有する電圧‐電流コンバータ(トランスコンダクタンスアンプ)である。ユニット300は、非反転入力端子と反転入力端子との間の電位差VDIFFに応じた電流を出力することができる。 Unit 300 generates a current for charging / discharging capacitor C1. In the present embodiment, the unit 300 includes a non-inverting input terminal (first input terminal indicated by “+” in the drawing) and an inverting input terminal (second input indicated by “−” in the drawing). A voltage-current converter (transconductance amplifier). The unit 300 can output a current corresponding to the potential difference V DIFF between the non-inverting input terminal and the inverting input terminal.

非反転入力端子(+)及び反転入力端子(−)のいずれの電圧が高くてもよい(即ち、VDIFF>0、VDIFF<0およびVDIFF=0のいずれの状態でもよい。)。例えば、ユニット300(電圧‐電流コンバータ)の利得を1/Rとすると、ユニット300はVDIFF/Rの電流を出力する。例えば、VDIFF>0の場合には正方向の電流が出力され(即ち、キャパシタC1を充電し)、VDIFF<0の場合には負方向の電流が出力される(即ち、キャパシタC1を放電する。)。 Any voltage of the non-inverting input terminal (+) and the inverting input terminal (−) may be high (that is, any state of V DIFF > 0, V DIFF <0, and V DIFF = 0). For example, if the gain of the unit 300 (voltage-current converter) is 1 / R, the unit 300 outputs a current of V DIFF / R. For example, when V DIFF > 0, a positive current is output (that is, the capacitor C1 is charged), and when V DIFF <0, a negative current is output (that is, the capacitor C1 is discharged). To do.)

MOSトランジスタM310(第10のMOSトランジスタ)は、ソースが電源ノードVSSに接続され、ゲート及びドレインが共にMOSトランジスタM311のソースに接続されるように配される。MOSトランジスタM311(第11のMOSトランジスタ)は、ゲート及びドレインが共に第3の定電流源CS3(電流量Iref)に接続されるように配される。このような構成により、MOSトランジスタM311のゲート及びドレインは、一定の電圧を提供するための基準ノードnrefを形成する。   The MOS transistor M310 (tenth MOS transistor) is arranged such that the source is connected to the power supply node VSS, and the gate and drain are both connected to the source of the MOS transistor M311. The MOS transistor M311 (eleventh MOS transistor) is arranged so that the gate and drain are both connected to the third constant current source CS3 (current amount Iref). With such a configuration, the gate and drain of the MOS transistor M311 form a reference node nref for providing a constant voltage.

なお、MOSトランジスタM31とMOSトランジスタM310とのサイズ比は、1:4とする。また、MOSトランジスタM32とMOSトランジスタM311とのサイズ比は、MOSトランジスタM33を基準として(1として)、m:4mとする。MOSトランジスタM31及びM32に流れる電流量と、MOSトランジスタM310及びM311に流れる電流量とは、いずれも電流量Irefであり、互いに等しい。これに対して、MOSトランジスタM310及びM311は、それぞれ、MOSトランジスタM31及びM32に対して4倍大きいサイズ(即ち、駆動力)を有する。そのため、MOSトランジスタM311のゲート電圧(基準ノードnrefの電圧)と、MOSトランジスタM32のゲート電圧(ノードn34の電圧)とは互いに異なる。   The size ratio between the MOS transistor M31 and the MOS transistor M310 is 1: 4. The size ratio between the MOS transistor M32 and the MOS transistor M311 is set to m: 4m with the MOS transistor M33 as a reference (1). The amount of current flowing through the MOS transistors M31 and M32 and the amount of current flowing through the MOS transistors M310 and M311 are both the current amount Iref and are equal to each other. On the other hand, the MOS transistors M310 and M311 have a size (that is, driving power) that is four times larger than the MOS transistors M31 and M32, respectively. Therefore, the gate voltage of MOS transistor M311 (voltage of reference node nref) and the gate voltage of MOS transistor M32 (voltage of node n34) are different from each other.

ここで、第2実施形態で述べた図5を併せて参照すると、時刻t<0では、スイッチsw1は導通状態(オン状態)であり、キャパシタC1は、電流源CS1からスイッチsw1を介して充電される。よって、時刻t=0までに、ノードn33の電圧は、ノードn34の電圧と等しくなる。その後(t=0以降)、スイッチsw1は非導通状態(オフ状態)となる。そして、期間φ1(0≦t≦T)では、スイッチsw2は、ユニット300の反転入力端子(−)をノードn34に接続し、且つ、非反転入力端子(+)を基準ノードnrefに接続する。一方、期間φ2(T≦t≦2T)では、スイッチsw2は、反転入力端子(−)を基準ノードnrefに接続し、且つ、非反転入力端子(+)をノードn34に接続する。これにより、ユニット300は、期間φ1では負方向の電流を出力し(キャパシタC1を放電し)、期間φ2では正方向の電流を出力する(キャパシタC1を充電する)ことができる。このような構成によれば、図5(a)で例示した重畳電圧ΔV(入力信号に対応)を実現することができる。   Here, referring also to FIG. 5 described in the second embodiment, at time t <0, the switch sw1 is in a conductive state (on state), and the capacitor C1 is charged from the current source CS1 via the switch sw1. Is done. Therefore, by time t = 0, the voltage at the node n33 becomes equal to the voltage at the node n34. Thereafter (after t = 0), the switch sw1 is turned off (off state). In the period φ1 (0 ≦ t ≦ T), the switch sw2 connects the inverting input terminal (−) of the unit 300 to the node n34 and connects the non-inverting input terminal (+) to the reference node nref. On the other hand, in the period φ2 (T ≦ t ≦ 2T), the switch sw2 connects the inverting input terminal (−) to the reference node nref and connects the non-inverting input terminal (+) to the node n34. Thereby, the unit 300 can output a negative current (discharge the capacitor C1) in the period φ1 and can output a positive current (charge the capacitor C1) in the period φ2. According to such a configuration, it is possible to realize the superimposed voltage ΔV (corresponding to the input signal) exemplified in FIG.

より詳細には、期間φ1では、

Figure 2018043485
である(式13)。即ち、VDIFF<0である。これにより、キャパシタC1は放電され、ノードn33の電圧は時間経過と共に線形に下がる。なお、このときの単位時間あたりの該電圧の減少量(波形の傾き)は(VDIFF/R)/C1である。ここで、期間TをT=R×C1と設定していれば、期間φ1の終了時(t=Tの時)、ノードn33の電圧低下量(ΔV(T)とする。)は上記(式13)により、
Figure 2018043485
となる(式14)。なお、この(式14)のAは、第2実施形態の(式10)のAと同じである。 More specifically, in the period φ1,
Figure 2018043485
(Equation 13). That is, V DIFF <0. As a result, the capacitor C1 is discharged, and the voltage at the node n33 decreases linearly with time. At this time, the decrease amount of the voltage per unit time (the slope of the waveform) is (V DIFF / R) / C1. Here, if the period T is set as T = R × C1, when the period φ1 ends (when t = T), the voltage drop amount (ΔV (T)) of the node n33 is the above (formula). 13)
Figure 2018043485
(Equation 14) Note that A in (Expression 14) is the same as A in (Expression 10) in the second embodiment.

なお、上記(式14)の最右辺と、(式7)記載のΔV’の定義とを参照すると、時刻t=TにおけるΔV’(T)は、ΔV’(T)=−A/2となる。これを(式12)に代入すると、(式9)が得られる。即ち、t=Tでは、出力電流Iは(式9)で表され、図5(b)同様となる。ここで、出力電流Iはβの影響を受けず(図5(b)参照)、具体的には、VTHだけでなくβに温度変化等に起因する変動があった場合でも、出力電流Iはその影響を受けにくいと言える。 In addition, referring to the rightmost side of (Expression 14) and the definition of ΔV ′ described in (Expression 7), ΔV ′ (T) at time t = T is ΔV ′ (T) = − A / 2. Become. Substituting this into (Equation 12) yields (Equation 9). That is, at t = T, the output current I is expressed by (Equation 9), which is the same as in FIG. Here, the output current I is not affected by the beta N (see FIG. 5 (b)), specifically, even if there are variations due to the temperature change or the like in the V TH as well beta N, the output It can be said that the current I is hardly affected.

次に、期間φ2では、スイッチsw2による切り替えによって、ユニット300は期間φ1とは逆の動作を行うため、

Figure 2018043485
である(式15)。即ち、VDIFF>0であり、これにより、キャパシタC1は充電され、ノードn33の電圧は時間経過と共に線形に上がる。 Next, in the period φ2, the unit 300 performs an operation opposite to that in the period φ1 by switching with the switch sw2.
Figure 2018043485
(Equation 15). That is, V DIFF > 0, whereby the capacitor C1 is charged and the voltage at the node n33 increases linearly with time.

以上のようにして、ΔVを線形に変化させ(0≦t≦TではΔVを線形に減少させ、T≦t≦2TではΔVを線形に増加させ)、2次関数近似の波形の出力電流Iを生成することができる。   As described above, ΔV is linearly changed (ΔV is linearly decreased when 0 ≦ t ≦ T, and ΔV is linearly increased when T ≦ t ≦ 2T), and the output current I of the waveform of the quadratic function approximation is obtained. Can be generated.

図7は、ユニット300の回路構成の一例を示す。ユニット300は、N型チャネルのMOSトランジスタM312及びM313、P型チャネルのMOSトランジスタM314及びM315、並びに、スイッチトキャパシタSWCを含む。MOSトランジスタM312(第12のMOSトランジスタ)は、ソースが第4の定電流源CS4に接続され、ゲートが非反転入力端子(+)として機能するように配される。MOSトランジスタM313(第13のMOSトランジスタ)は、ソースが第5の定電流源CS5に接続され、ゲートが反転入力端子(−)として機能するように配される。MOSトランジスタM314(第14のMOSトランジスタ)は、ソースが電源ノードVDDに接続され、ゲート及びドレインがMOSトランジスタM312のドレインに接続されるように配される。   FIG. 7 shows an example of the circuit configuration of the unit 300. The unit 300 includes N-type channel MOS transistors M312 and M313, P-type channel MOS transistors M314 and M315, and a switched capacitor SWC. The MOS transistor M312 (the twelfth MOS transistor) is arranged so that the source is connected to the fourth constant current source CS4 and the gate functions as a non-inverting input terminal (+). The MOS transistor M313 (thirteenth MOS transistor) is arranged so that the source is connected to the fifth constant current source CS5 and the gate functions as an inverting input terminal (−). The MOS transistor M314 (fourteenth MOS transistor) is arranged such that the source is connected to the power supply node VDD and the gate and drain are connected to the drain of the MOS transistor M312.

また、MOSトランジスタM315(第15のMOSトランジスタ)は、ソースが電源ノードVDDに接続され、ゲートがMOSトランジスタM314のゲート及びドレインに接続されるように配される。また、MOSトランジスタM315のドレインは、第6の定電流源CS6に接続されると共にノードn33(キャパシタC1の他端)に接続される。なお、定電流源CS4〜CS6の電流量はいずれも電流量Iref2であるものとする。   The MOS transistor M315 (fifteenth MOS transistor) is arranged such that the source is connected to the power supply node VDD and the gate is connected to the gate and drain of the MOS transistor M314. The drain of the MOS transistor M315 is connected to the sixth constant current source CS6 and to the node n33 (the other end of the capacitor C1). Note that the current amounts of the constant current sources CS4 to CS6 are all the current amount Iref2.

スイッチトキャパシタSWCは、MOSトランジスタM312のソースとMOSトランジスタM313のソースとの間に負荷として作用するように配される。スイッチトキャパシタSWCは、例えば、キャパシタC2およびスイッチsw3を含み、MOSトランジスタM312のソースとMOSトランジスタM313のソースとを、所定の周波数fで交互に、キャパシタC2に接続する。スイッチトキャパシタSWCの実効負荷RSWCは、RSWC=(f×C2)−1と表せる。 The switched capacitor SWC is arranged between the source of the MOS transistor M312 and the source of the MOS transistor M313 so as to act as a load. The switched capacitor SWC includes, for example, a capacitor C2 and a switch sw3, and connects the source of the MOS transistor M312 and the source of the MOS transistor M313 alternately to the capacitor C2 at a predetermined frequency f. Effective load R SWC switched capacitor SWC is expressed as R SWC = (f × C2) -1.

MOSトランジスタM312のゲート電圧とMOSトランジスタM313のゲート電圧との差が上記電位差VDIFFであり、このときのユニット300からの出力電流はVDIFF/RSWCである。なお、MOSトランジスタM312及びM313のトランスコンダクタンス(gm)は十分に大きく、例えば、gm>>(RSWC−1であるものとする。 The difference between the gate voltage of the gate voltage and the MOS transistor M313 of the MOS transistor M312 is the voltage difference V DIFF, the output current from the unit 300 at this time is V DIFF / R SWC. Incidentally, the transconductance of the MOS transistors M312 and M313 (gm) is sufficiently large, for example, it is assumed that gm >> (R SWC) -1.

前述のT=R×C1の設定は、T=RSWC×C1=C1/(f×C2)と表すことができる。キャパシタC1及びC2は共に同一の半導体基板上に共通の製造プロセスで形成され得、これにより、上記Tを所望の値に設定することができ、製造ばらつき等に伴う上記Tの設計値(目標値)からのずれを低減することができる。例えば、図1を参照しながら述べたレーザ光Lの一走査に要する時間を200[μsec]とした場合、T=100[μsec]であり、周波数f=1[MHz]で動作させる場合にはC1:C2=100:1になるように設計すればよい。なお、上記設計例は一例に過ぎないことは言うまでもなく、MOSトランジスタM312及びM313のサイズ比、その他のパラメータを変更することにより、C1、C2、fの値は変更されうる。 The above-described setting of T = R × C1 can be expressed as T = RSWC × C1 = C1 / (f × C2). Both the capacitors C1 and C2 can be formed on the same semiconductor substrate by a common manufacturing process, whereby the T can be set to a desired value, and the design value (target value) of the T due to manufacturing variation or the like can be set. ) Can be reduced. For example, when the time required for one scan of the laser beam L described with reference to FIG. 1 is 200 [μsec], T = 100 [μsec], and when operating at a frequency f = 1 [MHz] It may be designed so that C1: C2 = 100: 1. Needless to say, the above design example is only an example, and the values of C1, C2, and f can be changed by changing the size ratio of the MOS transistors M312 and M313 and other parameters.

(その他)
以上では幾つかの好適な態様を例示したが、本発明はこれらの例に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、それらの一部が変更されてもよい。例えば、各実施形態で例示された回路構成には、必要に応じて、他の要素(ないし素子)が付加されてもよいし、そのうちの一部が削除され又は他の要素もしくは2以上の要素を組み合わせて構成された電子部品に置き換えられてもよい。例えば、各実施形態では主にMOSトランジスタを用いた回路構成を例示したが、適宜、それらを構成する素子の極性や導電型が変更されてもよいし、また、増幅作用を有する他の種類のトランジスタ(BJT、JFET、IGBT等)が用いられてもよい。
(Other)
In the above, some preferred embodiments have been exemplified, but the present invention is not limited to these examples, and some of them may be changed without departing from the gist of the present invention. For example, other elements (or elements) may be added to the circuit configuration illustrated in each embodiment as necessary, or some of them may be deleted or other elements or two or more elements It may be replaced with an electronic component configured by combining. For example, in each embodiment, the circuit configuration mainly using MOS transistors has been exemplified, but the polarity and conductivity type of elements constituting them may be changed as appropriate, and other types having an amplification function may be used. Transistors (BJT, JFET, IGBT, etc.) may be used.

例えば、MOSトランジスタM11(図3)の代わりに他のトランジスタを用いてもよい。その場合、該他のトランジスタがMOSトランジスタM11同様の増幅作用を有するものであれば、信号生成部110は、該他のトランジスタのゲートに対応する制御端子で入力信号SIG1を受ければよい。そして、信号生成部110は、該他のトランジスタにより入力信号SIG1を増幅し、該増幅された信号に従う出力信号SIG2を生成するように構成されればよい。   For example, another transistor may be used instead of the MOS transistor M11 (FIG. 3). In that case, if the other transistor has an amplification function similar to that of the MOS transistor M11, the signal generator 110 may receive the input signal SIG1 at the control terminal corresponding to the gate of the other transistor. Then, the signal generation unit 110 may be configured to amplify the input signal SIG1 by the other transistor and generate an output signal SIG2 according to the amplified signal.

例えば、電流源CS0(図3)、MOSトランジスタM27(図4)等は、直流信号成分を重畳するための素子(第1の要素)である。また、MOSトランジスタM12(図3)、M28(図4)等は、入力信号を受けるMOSトランジスタM11(図3)、M23(図4)等が示す信号成分と、上記直流信号成分とを加算するための素子(第2の素子)である。また、MOSトランジスタM13(図3)、M29(図4)等は、2次関数近似の出力信号を発生するための素子(第3の要素)である(例示された実施形態の構成では、カレントミラー構造により、この出力信号は上記第2の要素が示す信号成分に比例する。)。また、MOSトランジスタM26(図4)等は、基準電流(直流信号成分)を発生する素子(第4の要素)である(例示された実施形態の構成では、カレントミラー構造により、上記第1の要素に該直流信号成分に比例する信号成分を発生させる。)。これらの各素子は、同様の作用を奏する他の要素に置き換えられてもよい。   For example, the current source CS0 (FIG. 3), the MOS transistor M27 (FIG. 4), and the like are elements (first elements) for superimposing a DC signal component. Also, the MOS transistors M12 (FIG. 3), M28 (FIG. 4), etc. add the signal component indicated by the MOS transistors M11 (FIG. 3), M23 (FIG. 4), etc. that receive the input signal and the DC signal component. Element (second element). Also, the MOS transistors M13 (FIG. 3), M29 (FIG. 4), etc. are elements (third elements) for generating an output signal of quadratic function approximation (in the configuration of the illustrated embodiment, the current is Due to the mirror structure, this output signal is proportional to the signal component represented by the second element). Further, the MOS transistor M26 (FIG. 4) or the like is an element (fourth element) that generates a reference current (DC signal component) (in the configuration of the illustrated embodiment, the first mirror described above has a current mirror structure). A signal component proportional to the DC signal component is generated in the element). Each of these elements may be replaced with other elements having the same function.

その他、本明細書に記載された個々の用語は、本発明を説明する目的で用いられたものに過ぎず、本発明は、その用語の厳密な意味に限定されるものでないことは言うまでもなく、その均等物をも含みうる。   In addition, it is needless to say that each term used in the present specification is merely used for the purpose of describing the present invention, and the present invention is not limited to the strict meaning of the term. The equivalent can also be included.

1:レーザプリンタ、100:レーザドライバ、11:発光素子、13:ポリゴンミラー、12:感光体。   1: laser printer, 100: laser driver, 11: light emitting element, 13: polygon mirror, 12: photoconductor.

Claims (17)

レーザ光を発生する発光素子を駆動するためのレーザドライバであって、
アナログ信号である入力信号に基づいて、前記発光素子を駆動するための信号を出力信号として生成する信号生成部を備え、
前記信号生成部は、トランジスタを有し、該トランジスタの制御端子で前記入力信号を受けて該入力信号を増幅し、
前記信号生成部は、前記出力信号が該増幅された信号に比例する信号成分を含むように構成された
ことを特徴とするレーザドライバ。
A laser driver for driving a light emitting element that generates laser light,
Based on an input signal that is an analog signal, a signal generation unit that generates a signal for driving the light emitting element as an output signal,
The signal generation unit includes a transistor, receives the input signal at a control terminal of the transistor, amplifies the input signal,
The laser driver, wherein the signal generation unit is configured so that the output signal includes a signal component proportional to the amplified signal.
レーザ光を発生する発光素子を駆動するためのレーザドライバであって、
アナログ信号である入力信号に基づいて、前記発光素子を駆動するための信号を出力信号として生成する信号生成部を備え、
前記信号生成部は、前記出力信号の信号レベルが、前記入力信号の信号レベルを変数とする2次関数近似に従うように構成された
ことを特徴とするレーザドライバ。
A laser driver for driving a light emitting element that generates laser light,
Based on an input signal that is an analog signal, a signal generation unit that generates a signal for driving the light emitting element as an output signal,
The signal driver is configured such that the signal level of the output signal follows a quadratic function approximation using the signal level of the input signal as a variable.
前記信号生成部は、トランジスタを有し、該トランジスタの制御端子で前記入力信号を受けて該入力信号を増幅することにより前記2次関数近似の信号成分を発生し、該発生した信号成分を用いて前記出力信号を生成する
ことを特徴とする請求項2に記載のレーザドライバ。
The signal generation unit includes a transistor, receives the input signal at a control terminal of the transistor, amplifies the input signal, generates a signal component of the quadratic function approximation, and uses the generated signal component The laser driver according to claim 2, wherein the output signal is generated.
前記トランジスタはMOSトランジスタであり、前記レーザドライバは、該MOSトランジスタを飽和領域で動作させるバイアス回路をさらに有する
ことを特徴とする請求項1または請求項3に記載のレーザドライバ。
The laser driver according to claim 1, wherein the transistor is a MOS transistor, and the laser driver further includes a bias circuit that operates the MOS transistor in a saturation region.
前記信号生成部は、前記トランジスタと並列に配された第1の要素と、前記トランジスタおよび前記第1の要素に対して直列に配された第2の要素とをさらに有しており、
前記出力信号は、前記第2の要素が示す信号成分を含む
ことを特徴とする請求項1、3及び4のいずれか1項に記載のレーザドライバ。
The signal generation unit further includes a first element arranged in parallel with the transistor, and a second element arranged in series with the transistor and the first element,
The laser driver according to claim 1, wherein the output signal includes a signal component indicated by the second element.
前記信号生成部は、前記出力信号を、それが前記第2の要素が示す信号成分に比例するように発生する第3の要素をさらに有する
ことを特徴とする請求項5に記載のレーザドライバ。
The laser driver according to claim 5, wherein the signal generation unit further includes a third element that generates the output signal so that the output signal is proportional to a signal component indicated by the second element.
前記信号生成部は、直流信号成分を発生し且つ前記第1の要素に該直流信号成分に比例する信号成分を発生させる第4の要素をさらに有する
ことを特徴とする請求項6に記載のレーザドライバ。
The laser according to claim 6, wherein the signal generation unit further includes a fourth element that generates a DC signal component and causes the first element to generate a signal component proportional to the DC signal component. driver.
前記第1の要素から前記第4の要素までの各要素はMOSトランジスタである
ことを特徴とする請求項7に記載のレーザドライバ。
The laser driver according to claim 7, wherein each element from the first element to the fourth element is a MOS transistor.
前記信号生成部が、第1導電型チャネルを形成する複数のMOSトランジスタで構成された第1のトランスリニア回路と、前記第1導電型とは反対の導電型である第2導電型チャネルを形成する複数のMOSトランジスタで構成された第2のトランスリニア回路とを含み、
前記第1のトランスリニア回路は、前記2次関数近似の信号を生成し、
前記第2のトランスリニア回路は、前記第1のトランスリニア回路により生成された前記2次関数近似の信号と、基準信号とを重畳して前記出力信号を出力する
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のレーザドライバ。
The signal generator forms a first translinear circuit composed of a plurality of MOS transistors forming a first conductivity type channel, and a second conductivity type channel having a conductivity type opposite to the first conductivity type. A second translinear circuit composed of a plurality of MOS transistors,
The first translinear circuit generates a signal of the quadratic function approximation,
2. The second translinear circuit outputs the output signal by superimposing the quadratic function approximation signal generated by the first translinear circuit and a reference signal. The laser driver according to claim 1.
前記信号生成部は、第1導電型チャネルを形成する第1のMOSトランジスタ、第2のMOSトランジスタ、第3のMOSトランジスタおよび第4のMOSトランジスタ、並びに、前記第1導電型とは反対の導電型である第2導電型チャネルを形成する第5のMOSトランジスタ、第6のMOSトランジスタ、第7のMOSトランジスタ、第8のMOSトランジスタおよび第9のMOSトランジスタを有しており、
前記第1のMOSトランジスタは、ソースが第1の電源ノードに接続され、ゲート及びドレインが共に前記第2のMOSトランジスタのソースに接続されるように配され、
前記第2のMOSトランジスタは、ゲート及びドレインが共に第1の定電流源に接続されるように配され、
前記第3のMOSトランジスタは、ドレインが第1ノードに接続され、ソースが第2ノードに接続され、ゲートには前記第2のMOSトランジスタのゲート電圧に前記入力信号の信号レベルが重畳された電圧が供給されるように配され、
前記第4のMOSトランジスタは、ソースが前記第1の電源ノードに接続され、ゲート及びドレインが共に前記第2ノードに接続されるように配され、
前記第5のMOSトランジスタは、ソースが第2の電源ノードに接続され、ゲート及びドレインが共に前記第6のMOSトランジスタのソースに接続されるように配され、
前記第6のMOSトランジスタは、ゲート及びドレインが共に第2の定電流源に接続されるように配され、
前記第7のMOSトランジスタは、ソースが前記第1ノードに接続され、ドレインが前記第2ノードに接続され、ゲートが前記第6のMOSトランジスタのゲート及びドレインに接続されるように配され、
前記第8のMOSトランジスタは、ソースが前記第2の電源ノードに接続され、ゲート及びドレインが共に前記第1ノードに接続されるように配され、
前記第9のMOSトランジスタは、ソースが前記第2の電源ノードに接続され、ゲートが前記第1ノードに接続され、ドレインが前記出力信号を出力する端子となるように配されている
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のレーザドライバ。
The signal generation unit includes a first MOS transistor, a second MOS transistor, a third MOS transistor, and a fourth MOS transistor that form a first conductivity type channel, and a conductivity opposite to the first conductivity type. A fifth MOS transistor, a sixth MOS transistor, a seventh MOS transistor, an eighth MOS transistor, and a ninth MOS transistor forming a second conductivity type channel that is a type;
The first MOS transistor is arranged such that a source is connected to a first power supply node, and a gate and a drain are both connected to a source of the second MOS transistor,
The second MOS transistor is arranged such that both the gate and the drain are connected to the first constant current source,
The third MOS transistor has a drain connected to the first node, a source connected to the second node, and a gate having a voltage obtained by superimposing the signal level of the input signal on the gate voltage of the second MOS transistor. Are arranged to be supplied,
The fourth MOS transistor is arranged such that a source is connected to the first power supply node, and a gate and a drain are both connected to the second node.
The fifth MOS transistor is arranged such that the source is connected to the second power supply node, and the gate and the drain are both connected to the source of the sixth MOS transistor,
The sixth MOS transistor is arranged such that the gate and the drain are both connected to the second constant current source,
The seventh MOS transistor is arranged such that a source is connected to the first node, a drain is connected to the second node, and a gate is connected to a gate and a drain of the sixth MOS transistor,
The eighth MOS transistor is arranged such that a source is connected to the second power supply node, and a gate and a drain are both connected to the first node.
The ninth MOS transistor is arranged such that a source is connected to the second power supply node, a gate is connected to the first node, and a drain is a terminal for outputting the output signal. The laser driver according to any one of claims 1 to 4.
前記信号生成部は、
前記第2のMOSトランジスタのゲートと前記第3のMOSトランジスタのゲートとの間に配されたスイッチと、
前記第1の電源ノードに一端が接続され、前記スイッチと前記第3のMOSトランジスタのゲートとの間のノードに他端が接続されたキャパシタと、
をさらに有し、
前記レーザドライバは、前記キャパシタを充放電するための電流を前記入力信号として発生するユニットをさらに備える
ことを特徴とする請求項10に記載のレーザドライバ。
The signal generator is
A switch disposed between the gate of the second MOS transistor and the gate of the third MOS transistor;
A capacitor having one end connected to the first power supply node and the other end connected to a node between the switch and the gate of the third MOS transistor;
Further comprising
The laser driver according to claim 10, further comprising a unit that generates a current for charging and discharging the capacitor as the input signal.
前記ユニットは、第1の入力端子と第2の入力端子とを有し、かつ、それらの電位差に基づく電流を出力する電圧‐電流コンバータであり、
前記レーザドライバは、第2のスイッチと、一定の電圧を提供するための基準ノードとをさらに備え、
前記第2のスイッチは、前記第1の入力端子を、前記第2のMOSトランジスタのゲートおよび前記基準ノードの一方に接続し、前記第2の入力端子を、前記第2のMOSトランジスタのゲートおよび前記基準ノードの他方に接続する
ことを特徴とする請求項11に記載のレーザドライバ。
The unit is a voltage-current converter that has a first input terminal and a second input terminal, and outputs a current based on a potential difference between them.
The laser driver further comprises a second switch and a reference node for providing a constant voltage,
The second switch connects the first input terminal to one of the gate of the second MOS transistor and the reference node, and connects the second input terminal to the gate of the second MOS transistor and The laser driver according to claim 11, wherein the laser driver is connected to the other of the reference nodes.
前記レーザドライバは、前記第1導電型チャネルを形成する第10のMOSトランジスタおよび第11のMOSトランジスタをさらに備え、
前記第10のMOSトランジスタは、ソースが前記第1の電源ノードに接続され、ゲート及びドレインが共に前記第11のMOSトランジスタのソースに接続されるように配され、
前記第11のMOSトランジスタは、ゲート及びドレインが共に前記基準ノードに接続され且つ第3の定電流源に接続されるように配されている
ことを特徴とする請求項12に記載のレーザドライバ。
The laser driver further includes a tenth MOS transistor and an eleventh MOS transistor forming the first conductivity type channel,
The tenth MOS transistor is arranged such that a source is connected to the first power supply node, and a gate and a drain are both connected to a source of the eleventh MOS transistor,
The laser driver according to claim 12, wherein the eleventh MOS transistor is arranged so that a gate and a drain are both connected to the reference node and to a third constant current source.
前記第2のMOSトランジスタの駆動力と、前記第11のMOSトランジスタの駆動力とは互いに異なると共に、前記第1のMOSトランジスタの駆動力と、前記第10のMOSトランジスタの駆動力とは互いに異なる
ことを特徴とする請求項13に記載のレーザドライバ。
The driving power of the second MOS transistor and the driving power of the eleventh MOS transistor are different from each other, and the driving power of the first MOS transistor and the driving power of the tenth MOS transistor are different from each other. The laser driver according to claim 13.
前記電圧‐電流コンバータである前記ユニットは、前記第1導電型チャネルを形成する第12のMOSトランジスタおよび第13のMOSトランジスタ、前記第2導電型チャネルを形成する第14のMOSトランジスタおよび第15のMOSトランジスタ、並びに、スイッチトキャパシタを含み、
前記第12のMOSトランジスタは、ソースが第4の定電流源に接続され、ゲートが前記第1の入力端子として機能するように配され、
前記第13のMOSトランジスタは、ソースが第5の定電流源に接続され、ゲートが前記第2の入力端子として機能するように配され、
前記第14のMOSトランジスタは、ソースが前記第2の電源ノードに接続され、ゲート及びドレインが前記第12のMOSトランジスタのドレインに接続されるように配され、
前記第15のMOSトランジスタは、ソースが前記第2の電源ノードに接続され、ゲートが前記第14のMOSトランジスタのゲート及びドレインに接続され、ドレインが第6の定電流源に接続されると共に前記キャパシタの前記他端に接続されるように配され、
前記スイッチトキャパシタは、前記第12のMOSトランジスタのソースと前記第13のMOSトランジスタのソースとの間に負荷として作用するように配されている
ことを特徴とする請求項12から請求項14のいずれか1項に記載のレーザドライバ。
The unit which is the voltage-current converter includes a twelfth MOS transistor and a thirteenth MOS transistor forming the first conductivity type channel, a fourteenth MOS transistor and a fifteenth MOS transistor forming the second conductivity type channel. Including a MOS transistor and a switched capacitor,
The twelfth MOS transistor has a source connected to a fourth constant current source and a gate arranged to function as the first input terminal.
The thirteenth MOS transistor has a source connected to a fifth constant current source and a gate functioning as the second input terminal.
The fourteenth MOS transistor is arranged such that a source is connected to the second power supply node, and a gate and a drain are connected to a drain of the twelfth MOS transistor,
The fifteenth MOS transistor has a source connected to the second power supply node, a gate connected to the gate and drain of the fourteenth MOS transistor, a drain connected to a sixth constant current source, and the Arranged to be connected to the other end of the capacitor,
15. The switch capacitor according to claim 12, wherein the switched capacitor is arranged to act as a load between a source of the twelfth MOS transistor and a source of the thirteenth MOS transistor. The laser driver according to claim 1.
請求項1から請求項15のいずれか1項に記載のレーザドライバと、
前記発光素子と、
感光体と、
前記レーザドライバにより駆動された前記発光素子からのレーザ光を反射させ、該レーザ光を前記感光体の表面に対して走査させるためのポリゴンミラーと、を具備する
ことを特徴とするレーザプリンタ。
The laser driver according to any one of claims 1 to 15,
The light emitting element;
A photoreceptor,
A laser printer comprising: a polygon mirror for reflecting laser light from the light emitting element driven by the laser driver and scanning the laser light with respect to the surface of the photosensitive member.
fθレンズを具備していない
ことを特徴とする請求項16に記載のレーザプリンタ。
The laser printer according to claim 16, wherein no fθ lens is provided.
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