JP3632381B2 - レーザダイオード駆動装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザダイオードを駆動するレーザダイオード駆動装置に係り、特に自動光量制御動作の開始時にレーザダイオードに過大な電流が流れることを防止し、かつ高速に自動光量制御を行うレーザダイオード駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザダイオードを用いたレーザダイオード駆動装置においては、自動光量制御動作と称される期間に、レーザダイオードの光出力をホトダイオードなどの光検出手段を用いてモニタ電圧に変換して入力側に帰還し、目標とするレーザダイオードの光量に対応する基準電圧との間で誤差検出器を用いて比較することによりレーザダイオードの光量を目標値に設定する。また、外部信号によりレーザダイオードの駆動電流の変調を行う変調期間に、前記自動光量制御動作により設定された駆動電流制御電圧を保持して、レーザダイオードの駆動電流を変調することが行われている。
【０００３】
ところが、変調動作時においてホトダイオードのモニタ信号は、レーザダイオードの出力光の変調に応じて変動するので、レーザダイオードの目標光量の基準信号が最大駆動電流に対応する場合には、モニタ信号のほうが平均値で低くなり、誤差検出器の出力電圧が電源電圧側に飽和し、レーザダイオードの目標光量の基準信号が低い場合には、モニタ電圧のほうが平均値で高くなり、誤差検出器の出力電圧が接地電圧側に飽和する。そのため、変調動作から自動光量制御動作に移行する際に、誤差検出器の出力が電源電圧側に飽和していた場合には、レーザダイオードに過大な電流が流れ、レーザダイオードが劣化したり、レーザダイオードの出力光が照射される対象である、例えばプリンタや複写機などの感光体もしくは光ディスク装置などの光ディスクがダメージを受けるという問題を有していた。
【０００４】
また、変調動作から自動光量制御動作に移行する際に、誤差検出器の出力が接地電源側に飽和していた場合には、自動光量補正動作において、誤差検出器の出力が上がり、レーザダイオードの出力光が目標の光量に達するまでに多くの時間が必要になる。
【０００５】
この問題に対して、特開昭５４−１４２９８７号公報に記載される従来のレーザダイオード駆動装置では、変調動作時において、レーザダイオードが十分な光出力をしている場合と同じ擬似信号を帰還系に与えることにより、自動光量制御動作開始時にレーザダイオードに過大な駆動電流が発生することを抑えていた。
【０００６】
次に特開昭６２−１１４１２９号公報に記載される従来のレーザダイオード駆動装置では、自動光量制御動作時において、ホトダイオードなどの光電変換素子が出力するモニタ信号とデジタル・アナログ変換器が出力する基準値とを演算増幅器などから構成される誤差検出器により比較し、その残差信号によりレーザダイオードを目標の光量に設定する。変調動作期間において、モニタ信号をスイッチにより遮断し、演算増幅器などから構成される誤差検出器をボルテージ・フォロワとして動作させ、デジタル・アナログ変換器の出力が誤差検出器から出力されるように構成する。デジタル・アナログ変換器の入力は、レーザダイオードが自動光量制御動作時に出力する光出力と同じ出力が出る値に設定することにより、誤差検出器の出力が飽和することを防ぐと共に、自動光量制御動作開始時にレーザダイオードに過大な駆動電流が流れることを抑えていた。
【０００７】
他の従来方法として、特公平８−２７９５６号公報に記載されるレーザダイオード駆動装置がある。図１１は、従来のレーザダイオード駆動装置の構成図であり、光ディスクに対して再生及び書き込みを行うためのレーザダイオード駆動装置である。レーザダイオード１の出力をホトダイオード２で受光し、受光時に発生したモニタ電流を演算増幅器３で電流−電圧変換して得られたモニタ電圧ＶＭ を誤差検出器４の反転入力端子に入力する。ＶＰＬはレーザダイオード１の光出力レベルを再生レベルに設定する基準電圧、ＶＷＲは記録レベルに設定する基準電圧である。基準電圧ＶＰＬとＶＷＲは、スイッチ手段ＳＷ１とスイッチ手段ＳＷ２を信号ＷＴＧＴ で切り替え制御され、誤差検出器４の非反転入力端子に入力される。誤差検出器４は基準電圧ＶＲＥＦ とモニタ電圧ＶＭ を比較し、制御電圧ＶＳ を出力する。制御電圧ＶＳ は、次段の制御信号保持手段１０を経由して、レーザダイオード１の光量を制御する。制御信号保持手段１０は、スイッチ手段ＳＷ９とコンデンサ９、及びボルテージ・フォロワ構成の演算増幅器５から構成され、制御信号ＨＯＬＤにより、サンプル状態とホールド状態に切り替えられる。スイッチ手段ＳＷ９が閉じている間、制御信号ＶＳ はコンデンサ９に充電されると共に、演算増幅器５を経由して、トランジスタ６を制御し、レーザダイオード１の光量を制御する。逆にスイッチ手段ＳＷ９が開いている間は、トランジスタ６はコンデンサ９に蓄えられた上記制御電圧ＶＳ に等しい制御電圧ＶＳ ’で制御され、レーザダイオード１を発光させる。
【０００８】
通常、再生期間（自動光量制御期間）においては、制御信号ＷＴＧＴ によりスイッチ手段ＳＷ１が閉じるので基準電圧ＶＲＥＦ は基準電圧ＶＰＬに等しくなり、制御信号ＨＯＬＤによりスイッチ手段ＳＷ４及びスイッチ手段ＳＷ９が閉じて、スイッチ手段ＳＷ５が開くと共に、制御信号ＷＴＤＴ によりトランジスタ７が導通状態になるので、レーザダイオード１は負帰還制御され、一定の駆動電流が流れる。一方、記録期間においては、制御信号ＷＴＧＴ によりスイッチ手段ＳＷ２が閉じるので基準電圧ＶＲＥＦ は基準電圧ＶＷＲに等しくなり、制御信号ＨＯＬＤによりスイッチ手段ＳＷ４及びスイッチ手段ＳＷ９が開き、スイッチ手段ＳＷ５が閉じるので、コンデンサ９に充電された制御電圧ＶＳ ’により設定される電流でレーザダイオードは駆動される。また、制御信号ＷＴＤＴ によりトランジスタ７及びトランジスタ８を接断自在に制御し、レーザダイオード１が出力するレーザ光を変調する。
【０００９】
記録期間において、スイッチ手段ＳＷ４を開き、スイッチ手段ＳＷ５を閉じるので、誤差検出回路４の２つの入力端子に基準電圧ＶＷＲが入力され、誤差検出回路４は、電源電圧側に飽和しない一定の電圧ＶＳ ”を出力する。そのため記録期間から再生期間（自動光量制御期間）に移行した場合に、誤差検出器４の出力電圧ＶＳ ”とコンデンサ９に保持されていた駆動電流制御電圧ＶＣ の差が比較的少ないので、自動パワー制御に要する時間を短縮できる。
【００１０】
図１２は、特公平８−２７９５６号公報に記載されるレーザダイオード駆動装置の他の従来例である。これは、誤差検出器４に抵抗Ｒｓ、Ｒｆ、Ｒｓ’、Ｒｆ’を接続し、コンデンサ９に充電されたホールド電圧ＶＣ を入力とするバッファ手段５の出力電圧ＶＤ を抵抗Ｒｆ’により誤差検出器４に帰還することによりホールド期間とサンプル期間での誤差検出器の出力電圧ＶＳ を定める方法である。
【００１１】
再生期間（自動光量制御期間）において、誤差検出器４の出力電圧ＶＳ は、抵抗Ｒｓ、Ｒｆ、Ｒｓ’、Ｒｆ’の作用により、
Ｒｓ＝Ｒｓ’、Ｒｆ＝Ｒｆ’、Ｒｆ／Ｒｓ＝Ｒｆ’／Ｒｓ’の条件において、以下の式で求められる。
【００１２】
【数１】
Ｖｓ＝（Ｒｆ／Ｒｓ）・（ＶＭ −ＶＲＥＦ ）＋ＶＤ
記録期間において、スイッチ手段ＳＷ５が閉じるので、数１において
ＶＭ ＝ＶＲＥＦ が成立し、誤差検出器４の出力電圧ＶＳ は、抵抗Ｒｓ、Ｒｆ、Ｒｓ’、Ｒｆ’の作用により、
Ｒｓ＝Ｒｓ’、Ｒｆ＝Ｒｆ’、Ｒｆ／Ｒｓ＝Ｒｆ’／Ｒｓ’の条件において、ホールド電圧ＶＣ を入力とするバッファ手段５の出力電圧ＶＤ に等しくなる。そのため、ホールド期間から自動光量制御期間に移行する際に誤差検出器の出力電圧が、ホールド電圧ＶＣ と同一レベルの電圧から開始されるので、制御電圧ＶＳ が飽和することにより生じるレーザダイオードの異常発光を防ぐことができ、さらに自動光量制御に要する時間を短縮できる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１１に示す従来のレーザダイオード駆動装置の場合、制御信号保持手段のホールド期間中にスイッチ手段ＳＷ４を開き、スイッチ手段ＳＷ５を閉じることにより、誤差検出器４が出力する電圧ＶＳ ”は、誤差検出器を構成する演算増幅器に固有の性能である利得αと入力端子間のオフセット誤差電圧ＶＯＦＦ を用いて次式で表される。
【００１４】
【数２】
ＶＳ ”＝ＶＲＥＦ ＋α・ＶＯＦＦ
利得αは、通常１０４ 〜１０６ であり、オフセット電圧ＶＯＦＦ は数百μＶ〜数ｍＶの範囲でばらつくので、誤差検出器４の出力電圧ＶＳ ”は、スイッチ手段ＳＷ５を閉じた場合、電源電圧側もしくは接地電圧側に振り切れる可能性がある。そのため、誤差検出器４の出力電圧Ｖｓ”が電源電圧側に振り切れた場合には、ホールド期間から自動光量制御期間に移行した際にレーザダイオードに過大な電流が流れ、また誤差検出器４の出力電圧Ｖｓ”が接地電圧側に振り切れた場合には、ホールド期間から自動光量制御期間に移行した際にレーザダイオードが目標の光量に設定されるまでに多くの時間を必要とするという問題があった。
【００１５】
また、図１２に示す従来のレーザダイオード駆動装置の場合、自動光量制御動作時において、制御信号保持手段の出力電圧を抵抗Ｒｆ’により帰還する第１の負帰還ループの精度を向上するために抵抗値を大きくし、帰還ループのゲインを上げた場合、帰還ループが不安定になる。また、制御信号保持手段の出力電圧を抵抗Ｒｆ’により帰還する第１の負帰還ループが、レーザダイオード１及びホトダイオード２による光負帰還ループの中に含まれ、２重の負帰還ループを形成するために、位相安定性が劣化し、安定性を確保するための設計に多くの時間を必要とするという問題があった。
【００１６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、自動光量制御動作時に制御信号の保持手段の出力電圧を誤差検出器の入力側に負帰還することなく、変調動作から自動光量制御動作に移行する際に、レーザダイオードに過大な電流が流れるのを防止し、かつ自動光量制御動作に要する時間の短縮を図ったレーザダイオード駆動装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、レーザダイオードの発光量に対応したモニタ電圧を発生する第１の発生手段と、前記レーザダイオードの発光量の目標値に対応した１以上の基準電圧を発生する第２の発生手段と、第１及び第２の発生手段の出力を比較して制御電圧を発生する誤差検出手段と、該誤差検出手段の出力を制御信号として保持する保持手段と、該保持手段で保持された制御信号に基づいて前記レーザダイオードに駆動電流を供給すると共に当該駆動電流を入力変調データに基づいて変調する出力手段とを備え、前記レーザダイオードを強制点灯して前記基準電圧に対応した制御信号を前記保持手段に保持させる自動光量制御後に、保持した制御信号に基づいて前記出力手段により前記変調をするレーザダイオード駆動装置において、前記誤差検出手段の第１の入力端子と、これに接続される第１の発生手段の出力端との間に設けられた第１のスイッチ手段と、前記誤差検出手段の第２の入力端子と、これに接続される第２の発生手段の出力端との間に設けられた第２のスイッチ手段と、前記誤差検出手段の第１及び第２の入力端子のうち反転入力端子と、これに接続される前記誤差検出手段の出力端子との間に設けられた第３のスイッチ手段と、前記誤差検出手段の第１及び第２の入力端子のうち非反転入力端子と、これに接続される前記保持手段の制御信号の検出端との間に設けられた第４のスイッチ手段と、前記誤差検出手段の出力端子と、これに接続される前記保持手段の入力端との間及び前記第４のスイッチ手段との間に設けられた第５のスイッチ手段と、前記第１乃至第５のスイッチ手段を制御する制御手段とを設け、前記制御手段が、前記変調をする期間に、第１のスイッチ手段、第２のスイッチ手段及び第５のスイッチ手段を開き、前記第３のスイッチ手段及び第４のスイッチ手段を閉じることにより、前記誤差検出手段の出力を前記制御信号に略一致させると共に、前記自動光量制御の期間に、第１のスイッチ手段、第２のスイッチ手段及び第５のスイッチ手段を閉じ、前記第３のスイッチ手段及び第４のスイッチ手段を開くことを特徴とする。尚、前記保持手段の制御信号の検出端には、例えば、バッファ増幅器と、そのバッファ増幅器の入力端とグランド間に接続されるキャパシタとから構成される場合に、入力側の他にバッファ増幅器の出力側も含まれ、検出先はこれらのいずれでもよい。第１の発生手段は、好ましくは、レーザダイオードの出力光を検出して検出量に応じた電流を出力する光検出手段と、該光検出手段から出力される電流を電圧に変換する変換手段とからなるものである。
【００１８】
上記構成のレーザダイオード駆動装置では、保持手段により保持された制御信号を用いてレーザダイオードの出力光、即ち駆動電流を変調する変調期間において、誤差検出手段の第１の入力端子（例えば、反転入力端子）と第１の発生手段段の出力端との間、誤差検出手段の第２の入力端子（非反転入力端子）と第２の発生手段の出力端との間を第１、第２のスイッチ手段及び第５のスイッチ手段を用いてそれぞれ遮断し、前記誤差検出手段の出力端子と反転入力端子との間を第３のスイッチ手段を用いて接続することで、前記誤差検出手段の構成をボルテージフォロワ構成にし、自動光量制御動作において、保持手段により保持された制御信号を第４のスイッチ手段を用い前記誤差検出手段の非反転入力端子に入力することにより、前記誤差検出手段の出力が前記駆動電流制御信号に略一致する。
【００１９】
また請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のレーザダイオード駆動装置において、前記誤差検出手段が、前記第２の発生手段からの異なる複数の基準電圧に対応して複数の制御信号を発生し、前記保持手段が、前記複数の制御信号を保持する複数の保持手段であり、前記第４のスイッチ手段が、前記複数の保持手段の各検出端と前記誤差検出手段の非反転入力端子との間に接続される複数のスイッチ手段であり、前記複数の保持手段で保持された複数の制御信号のうち選択された制御信号に基づくレーザダイオードの駆動電流を変調する期間に、前記制御手段が、前記複数の第４のスイッチ手段のうち前記選択された制御信号に対応する前記第４のスイッチ手段を選択して閉じることを特徴とする。
【００２０】
上記構成のレーザダイオード駆動装置では、複数の基準電圧の中から次の自動光量制御動作で選択される１つの基準電圧に対応する駆動電流制御信号を第４のスイッチ手段を用いて前記誤差検出手段の非反転入力端子に入力することにより、前記誤差検出手段の出力が前記駆動電流制御信号に略一致する。
【００２１】
更に請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のレーザダイオード駆動装置において、前記保持手段により保持した制御信号によりレーザダイオードの駆動電流を変調する変調動作から自動光量制御動作に移行する際に、レーザダイオードを自動光量制御動作時と同じ光量で自動光量制御動作開始前から発光させる光量制御手段を設け、前記モニタ電圧と前記基準電圧とを略一致させることを特徴とする。
【００２２】
上記構成のレーザダイオード駆動装置では、保持手段により保持された制御信号によりレーザダイオードの駆動電流を変調する期間から自動光量制御動作に移行する際に、光量制御手段によりレーザダイオードを自動光量制御動作時と同じ光量で自動光量制御動作開始前から発光させると、第１の発生手段の出力であるモニタ電圧と第２の発生手段の出力である基準電圧が略一致するので、誤差検出手段の出力が安定になる。
【００２３】
また請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のレーザダイオード駆動装置において、前記保持手段が保持する制御信号の検出端と誤差検出手段の非反転入力端子との間に、保持手段により保持した制御信号としての制御電圧によりレーザダイオードの駆動電流を変調する期間に前記保持手段が保持する制御電圧に任意の比率を乗ずる乗算手段を設けたことを特徴とする。
【００２４】
上記構成のレーザダイオード駆動装置では、レーザダイオードの駆動電流を変調する期間に保持手段により保持された制御信号に対して任意の比率を乗算手段により乗じた電圧を誤差検出手段の非反転入力端子に入力することにより、該誤差検出手段の出力が前記制御信号に前記任意の比率を乗じた電圧に略一致する。
【００２５】
更に請求項５に記載の発明は、請求項１に記載のレーザダイオード駆動装置において、前記保持手段が保持する制御信号の検出端と誤差検出手段の非反転入力端子との間に、保持手段により保持した制御信号としての制御電圧によりレーザダイオードの駆動電流を変調する期間に前記保持手段が保持する制御電圧にオフセット電圧を加算する加算手段を設けたことを特徴とする。
【００２６】
上記構成のレーザダイオード駆動装置では、レーザダイオードの駆動電流を変調する期間に保持手段により保持された制御信号に加算手段によりオフセット電圧を加算した電圧を誤差検出手段の非反転入力端子に入力することにより、該誤差検出手段の出力が前記制御信号にオフセット電圧を加算した電圧に略一致する。
【００２７】
また請求項６に記載の発明は、請求項１に記載のレーザダイオード駆動装置において、前記保持手段が保持する制御信号の検出端と前記誤差検出手段の非反転入力端子との間に保持手段により保持した制御信号としての制御電圧によりレーザダイオードの駆動電流を変調する期間に前記保持手段の保持する制御電圧を電圧電流変換した電流に対して任意の比率を乗じ、生成した電流を電流電圧変換するバッファ手段を設けたことを特徴とする。
【００２８】
上記構成のレーザダイオード駆動装置では、レーザダイオードの駆動電流を変調する期間に保持手段により保持された制御信号を電圧電流変換した電流に対して任意の比率を乗じた電流を電流電圧変換した電圧をバッファ手段により誤差検出手段の非反転入力端子に入力することにより、誤差検出手段の出力が制御信号を電圧電流変換した電流に対して任意の比率を乗じた電流を電流電圧変換した電圧に略一致する。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００３０】
図１には、本発明の第１の実施の形態に係るレーザダイオード駆動装置の構成が示されている。同図において、レーザダイオード駆動装置は、信号入力回路１−１１と、レーザ駆動電流出力回路１−１２と、バイアス電流出力回路１−１３と、スイッチ手段１−５ａ乃至１−５ｅと、誤差検出器１−６と、制御信号保持手段１−１０と、バッファ手段１−８と、基準電圧発生回路１−１７とを備える。レーザダイオード１−１が出力するレーザ光をホトダイオード（ＰＤ）１−２で受光し、このホトダイオードＰＤに直列に接続された抵抗器１−１６により受光電流を電圧に変換する。この変換により得られたモニタ信号ＶＭ と基準電圧発生回路１−１７から発生された基準信号ＶＲ とを等しくすることで任意のレーザ光量に設定する自動光量制御動作と、前記自動光量制御動作で設定されたレーザ光量を基に信号入力端子１−３ａ乃至１−３ｄから入力される強度変調データ信号に応じて例えば、１６段階に強度変調した駆動電流をレーザダイオード１−１に供給する強度変調動作とを行う。
【００３１】
バイアス電流出力回路１−１３は、レーザダイオードのしきい電流から定められるバイアス電流をレーザダイオードに定常的に供給するための電流源である。このバイアス電流はレーザダイオードの点灯速度を早くする働きがある。
【００３２】
図９は、レーザ駆動電流出力回路１−１２の内部構成例を示す回路図である。電流源トランジスタ９−１ａ乃至９−１ｄは、電流に重み付けをする場合には、［トランジスタ比］＝［ゲート幅Ｗ］／［ゲート長Ｌ］がそれぞれ８：４：２：１となるように構成し、電流が流れない場合を含めて１６段階の電流を流せるように構成する。駆動電流制御信号としての駆動電流制御電圧９−３は、図１の制御信号保持手段１−１０の出力電圧ＶＤ に相当し、該駆動電流制御電圧９−３で制御され、トランジスタ９−１ａ乃至９−１ｄにより設定される電流は、信号入力回路１−１１により出力される強度変調信号に応じて差動スイッチ回路９−２ａ乃至９−２ｄにより１６段階に変調され、バイアス電流出力回路１−１３により設定されるバイアス電流と電流加算され、レーザタイオード１−１を駆動する。
【００３３】
図１０は信号入力回路１−１１の内部構成例を示す回路図である。信号入力回路１−１１は、入力端子１−３ａ乃至１−３ｄから入力される強度変調信号と、入力端子１−４から入力されるパルス幅変調信号との間で論理積をとり、電流源トランジスタを開放もしくは閉成するための差動スイッチ信号を生成する等の機能を有する。図１０において、入力信号ＩＮ１乃至ＩＮ４が図１の入力端子１−３ａ乃至１−３ｄから入力される信号にそれぞれ対応し、入力信号ＰＷＭが入力端子１−４から入力されるパルス幅変調信号に対応する。また、正転信号ＯＵＴ１乃至ＯＵＴ４は、図１のスイッチ信号群１−１８に対応し、反転信号ＯＵＴ１’乃至ＯＵＴ４’は、図１のスイッチ信号群１−１９に対応する。
【００３４】
次に、スイッチ手段の切り替えにより選択される各動作モードについてそれぞれ説明する。なお、スイッチ手段１−５ａ乃至１−５ｅは、図示されていない制御装置が出力するスイッチ信号により、論理とタイミングがそれぞれ制御される。
【００３５】
まず自動光量制御動作について説明する。
自動光量制御動作では、スイッチ手段１−５ａとスイッチ手段１−５ｂ、及びスイッチ手段１−５ｅを閉じ、スイッチ手段１−５ｃとスイッチ手段１−５ｄを開く選択をする。ホトダイオード１−２はレーザダイオード１−１が出力する光出力を受光して、それに準じた電流を出力する。この光電流を抵抗１−１６により電流電圧変換したモニタ電圧ＶＭ をスイッチ手段１−５ａを介して演算増幅器で等で構成される誤差検出器１−６の反転入力端子に入力する。
【００３６】
一方、可変抵抗器等からなる基準電圧発生回路で発生した基準電圧ＶＲ はスイッチ手段１−５ｂを介して誤差検出器１−６の非反転入力端子に入力される。誤差検出器１−６は、モニタ電圧ＶＭ と基準電圧ＶＲ を比較し、その差に応じた電圧ＶＳ を出力し、スイッチ手段１−５ｅを介して、コンデンサ１−９を充電する。コンデンサ１−９に充電された電圧ＶＣ はバッファ手段１−７を介して、レーザ駆動電流出力回路１−１２に入力され、電流源に流れる電流を制御する。例えば、バッファ手段１−７の出力電圧ＶＤ は、図９に示されるレーザ駆動電流出力回路の端子９−３に入力され、信号入力回路１−１１により、スイッチ信号群１−１８をすべてハイレベルにし、スイッチ信号群１−１９をすべてローレベルにすることで、差動スイッチ手段９−２ａ乃至９−２ｄを介して、電流源９−１ａ乃至９−１ｄを流れる電流がすべてレーザダイオード１−１に流れるように制御する。
【００３７】
バイアス電流出力回路１−１３が出力する電流ＩＢ とレーザ駆動電流出力回路１−１２が出力する電流ＩＳ を加算した電流によりレーザダイオード１−１は発光し、その出力光をホトダイオードにより受光し、負帰還することにより、レーザダイオード１−１の光量を制御することができる。また、目標とする光量は、基準電圧発生回路１−１７が発生する基準電圧を調整するか、電流電圧変換回路を構成する可変抵抗器１−１６の抵抗値を調整することにより調整できる。レーザダイオード１−１を流れる駆動電流が安定になったところで、スイッチ１−５ｅを開き、コンデンサ１−９にその時の駆動電流制御電圧ＶＣ を保持する。自動光量制御動作から変調動作に移行する場合には、スイッチ手段１−５ａ乃至１−５ｄが接断することにより生じる誤差検出器１−６の出力電圧変動の影響を防ぐために、スイッチ手段１−５ｅを先に開き、駆動電流制御電圧ＶＣ を保持することが望ましい。
【００３８】
次に、変調動作について説明する。
変調動作は、コンデンサ１−９に保持された駆動電流制御電圧ＶＣ を用いて行われる。この駆動電流制御電圧ＶＣ はバッファ手段１−７を介してレーザ駆動電流出力回路１−１２に入力され、強度変調信号１−３ａ乃至１−３ｄおよびパルス幅変調信号１−４の外部制御信号により、レーザダイオード１−１に流れる駆動電流を自在に変調することができる。例えば、図９に示す構成のレーザ駆動電流出力回路の場合、８：４：２：１に重み付けされた電流源９−１ａ乃至９−１ｄと、差動スイッチ手段９−２ａ乃至９−２ｄにより、１６段階に変調した電流を端子１−１４ａから出力でき、出力された電流によってレーザダイオード１−１を駆動することができる。
【００３９】
この変調動作を行う期間における誤差検出器１−６の動作について述べる。
誤差検出器１−６は、スイッチ手段１−５ａ、１−５ｂ、１−５ｅが開かれ、スイッチ手段１−５ｃ、１−５ｄが閉じることにより、コンデンサ１−９の保持電圧ＶＣ がバッアァ手段１−８及びスイッチ手段１−５ｄを介して非反転入力端子に入力され、保持電圧ＶＣ に略一致する電圧ＶＣ ’を出力する。従って、次に変調動作から自動光量制御動作に移行した場合に、誤差検出器１−６は、保持電圧ＶＣ に略一致する電圧ＶＣ ’から制御動作を開始することができるので、誤差検出器１−６の出力が電源電圧側に飽和することにより生じる過大な駆動電流を生じることなく、スムーズに動作モードの移行を行うことができ、自動光量制御に要する時間を短縮できる。ところで、本発明による図１の回路構成によれば、変調動作期間において、誤差検出器１−６の非反転入力端子、反転入力端子、及び出力端子はすべて駆動電流制御電圧ＶＣ に略一致した電圧となり、駆動電流制御電圧ＶＣ は自動光量制御動作期間に誤差検出器１−６の非反転入力端子に印加される基準電圧ＶＲ 、あるいは誤差検出器１−６の反転入力端子に印加されるモニタ電圧ＶＭ とは異なるので、変調動作期間から自動光量制御動作期間に移行した時に誤差検出器１−６の入力電圧が変動し、演算増幅器の出力が不安定になる可能性を有する。しかしながら、誤差検出器１−６は、レーザダイオードやホトダイオードを介した光−電流変換回路などによる位相遅れを補償するために、内部に数十ｐＦ〜数百ｐＦの位相補償容量を内蔵するので、誤差検出器１−６の入力部の変動時間が１０ｎＳ程度であるならば、誤差検出器１−６の出力にほとんど変動を生じない。
【００４０】
ところで、自動光量制御動作に入る直前にレーザダイオードが消灯もしくは低いレベルで発光している場合について、図５を用いて説明する。図５において、電圧波形５−５は自動光量制御のタイミングを示す信号であり、ハイレベルとなる期間５−２で自動光量制御動作を行い、ローレベルとなる期間５−１及び５−３で変調動作を行う。図５に示すように自動光量制御動作を開始した直後は、ホトダイオード１−２及び抵抗器１−１６から検出されるモニタ電圧ＶＭ が低いレベルからある時定数で立ち上がるので、誤差検出器１−６の非反転入力端子に入力される基準電圧ＶＲ が他方の反転入力端子に入力されるモニタ電圧ＶＭ よりも高くなり、誤差検出器１−６の出力電圧ＶＳ は目標となる駆動電流制御電圧ＶＣ よりも一旦高くなる。そのため自動光量制御動作の開始時において、レーザダイオードに過大な電流が流れる可能性がある。図６は上記課題を改善するための制御方法を説明するための波形図である。自動光量制御動作によりレーザダイオード１−６の光出力が安定となった後の変調動作において、変調動作において、変調動作から自動光量制御動作に移行する直前の期間６−４に、レーザダイオードを強度変調信号１−３ａ乃至１−３ｄ及びパルス幅変調信号１−４を用いて、自動光量制御動作と同じ光量で発光させることにより、モニタ電圧ＶＭ と基準電圧ＶＲ とが、ほぼ等しくなる。例えば、自動光量制御期間において、レーザダイオードを最大光量となるように、レーザダイオード駆動電流出力回路に変調データ（強度変調信号やパルス幅変調信号）を信号入力回路を介して入力していた時には、自動光量制御期間の直前の変調期間の直前の所定期間について、レーザダイオードを最大光量となるように、同一条件で、信号入力回路を介してレーザダイオード駆動電流出力回路に変調データを入力する。ここで、スイッチ手段１−５ｃとスイッチ手段１−５ｄを開くと共に、スイッチ手段１−５ａとスイッチ手段１−５ｂを同時に閉じれば、誤差検出器１−６の２つの入力端子は、駆動電流制御電圧ＶＣ から、略一致する基準電圧ＶＲ またはモニタ電圧ＶＭ へとほぼ同じ電位で移行するので、誤差検出器１−６の出力電圧はより安定になる。
【００４１】
また、バッファ手段１−８は、コンデンサ１−１０に蓄積された駆動電流制御電圧ＶＣ をバッファリングする目的で備えられているが、必ずしも必要な回路ではない。しかしながら、スイッチ手段１−５ｄによりスイッチング時に発生する瞬時フィードスルー電圧、及びスイッチ手段１−５ｄのジャンクション・リーク電流もしくはサブスレッショルド電流により、駆動電流制御電圧ＶＣ が変動することを考慮すると、入力抵抗が高いＭＯＳトランジスタで入力段が構成されたバッファ手段１−８を設けることが望ましい。
【００４２】
次に図２に本発明の第２の実施の形態に係るレーザダイオード駆動装置の構成を示す。
【００４３】
図２に示すレーザダイオード駆動装置は、レーザダイオード１−１を駆動するための複数のレーザ駆動電流出力回路１−１２、１−１３と該レーザ駆動電流出力回路１−１２、１−１３に駆動電流制御電圧を供給する制御信号保持手段１−１０１、１−１０２を有する。
【００４４】
レーザ駆動電流出力回路１−１３は、図１におけるバイアス電流出力回路に相当する。もしくは２つのレーザ駆動電流出力回路１−１２、１−１３が光ディスク駆動装置のように、レーザダイオード１−１の出力光として、再生光量と書き込み光量を必要とし、それぞれ異なる光出力を担当する場合がある。
【００４５】
レーザ駆動電流出力回路１−１２でレーザダイオード１−１に流す駆動電流を設定する第１の自動光量設定動作の場合、スイッチ手段１−５ａ、１−５ｂ、１−５ｅ１を閉じ、スイッチ手段１−５ｃ、１−５ｄ１、１−５ｄ２、１−５ｅ２を開くことにより、誤差検出器１−６の出力が制御信号保持手段１−１０１のコンデンサ１−９１に充電されるように設定する。ホトダイオード１−２に接続される抵抗器１−１６もしくは基準電圧ＶＲ を設定する抵抗器１−１７の値を変化させ、レーザダイオード１−１の光出力が目標の光量になるように負帰還をかけて制御する。
【００４６】
上記第１の自動光量制御においてレーザダイオード１−１から出力されるレーザ光が目標の出力に安定した時に、スイッチ手段１−５ｅ１を開き、目標のレーザ光量が得られる駆動電流制御電圧ＶＣ１をコンデンサ１−９１に保持する。
【００４７】
レーザ駆動電流出力回路１−１３で流す駆動電流を設定する第２の自動光量設定動作の場合、スイッチ手段１−５ａ、１−５ｂ、１−５ｅ２を閉じ、スイッチ手段１−５ｃ、１−５ｄ１、１−５ｄ２、１−５ｅ１を開くことにより、誤差検出器１−６の出力が制御信号保持手段１−１０２のコンデンサ１−９２に充電されるように設定する。
【００４８】
上記第１の自動光量制御動作と同様の操作により、第２の自動光量制御動作においてレーザダイオード１−１から出力されるレーザ光が目標の出力に安定した時に、スイッチ手段１−５ｅ２を開き、目標のレーザ光量が得られる駆動電流制御電圧ＶＣ２を保持する。
【００４９】
変調動作において、レーザ駆動電流出力回路１−１２が出力する駆動電流ＩＳ１、もしくはレーザ駆動電流出力回路１−１３が出力する駆動電流ＩＳ２のいずれか一方を選択してレーザダイオード１−１を駆動する場合と、両者の合成電流（ＩＳ１＋ＩＳ２）でレーザダイオード１−１を駆動する場合がある。変調動作から自動光量制御動作への移行に関して、該自動光量制御動作がレーザ駆動電流出力回路１−１２に対して行われる第１の自動光量制御動作の場合、変調動作時には、スイッチ手段１−５ｄ１を閉じ、スイッチ手段１−５ｄ２を開くことにより、コンデンサ１−９１の保持電圧ＶＣ１をバッファ手段１−８１及びスイッチ手段１−５ｄ１を介して誤差検出器１−６の非反転入力端子に供給し、この誤差検出器１−６の出力を上記保持電圧ＶＣ１に略一致させる。この操作により、変調動作から第１の自動光量制御動作に移行した時に、誤差検出器１−６の出力は保持電圧ＶＣ１から開始される。
【００５０】
次に変調動作から自動光量制御動作への移行に関して、該自動光量制御動作がレーザ駆動電流出力回路１−１３に対して行われる第２の自動光量制御動作の場合、変調動作時には、スイッチ手段１−５ｄ１を開き、スイッチ手段１−５ｄ２を閉じることにより、コンデンサ１−９２の保持電圧ＶＣ２をバッファ手段１−８２及びスイッチ手段１−５ｄ２を介して誤差検出器１−６の非反転入力端子に供給し、誤差検出器１−６の出力を上記保持電圧ＶＣ２に略一致させる。この操作により、変調動作から第２の自動光量制御動作に移行した時に、誤差検出器１−６の出力は電圧ＶＣ２から開始される。
第１の自動光量制御動作と第２の自動光量制御動作が変調期間を挟み交互に行われる場合、もしくは第１の自動光量制御動作と第２の光量制御動作が変調期間を挟み順不同で行われる場合において、第１もしくは第２の自動光量制御の前の変調期間にそれぞれに対応する第１もしくは第２の、制御信号保持手段を構成するコンデンサの保持電圧をスイッチ手段を介して誤差検出器１−６に入力することにより、変調動作から自動光量制御動作に移行した時に、誤差検出器１−６の出力が飽和することにより生じる過大な駆動電流を生じることなく、スムーズに動作モードの移行を行うことができ、それぞれの自動光量制御に要する時間を短縮できる。
【００５１】
次に図３に本発明の第３の実施の形態に係るレーザダイオード駆動装置の構成を示す。本実施の形態ではバッファ手段１−８に関して、入力電圧であるコンデンサ１−９の保持電圧ＶＣ に任意の比率αを乗じた電圧を出力するように構成することにより、変調動作時において、ボルテージフォロワ構成となる誤差検出器１−６の出力が（α・ＶＣ ）に略一致する。図３の場合には、バッファ手段１−８の出力電圧を抵抗器を用いて分圧することにより入力電圧に比率αを掛け合わせている。そのため、変調動作から自動光量制御動作に移行した時に、レーザダイオード１−１には制御電圧（α・ＶＣ ）に対応した駆動電流Ｉ０ が流れる。図９に示す構成のレーザ駆動電流出力回路の場合、０＜α＜１の条件のもとで、レーザダイオード１−１に流れる駆動電流Ｉ０ は、自動光量制御動作で設定する最終駆動電流よりも小さくなるので、変調動作から自動光量制御動作に移行した際にレーザダイオード１−１に過大な駆動電流が流れることを防止できる。
【００５２】
図７は、上記の動作を説明するための波形図である。誤差検出器１−６の出力電圧ＶＳ は、変調動作期間７−１または７−３において自動光量制御動作期間７−２での目標となる駆動電流制御電圧ＶＣ のα倍の電圧（α・ＶＣ ）になる。従って、自動光量制御動作期間７−２の開始時において、レーザダイオードに流れる駆動電流が、目標とする光量に対応する駆動電流よりも少ない電流で発光し始める。
【００５３】
また、駆動電流制御電圧ＶＣ を変化させる方法として、バッファ手段１−８を構成する演算増幅器の差動入力段について、入力部のバランスを故意にずらすことによりオフセット電圧を生じさせる方法がある。これは、差動入力段の反転入力トランジスタと非反転入力トランジスタのサイズの比を変化させることにより実現できる。このオフセット電圧を駆動電流制御電圧ＶＣ に加算する方法に依っても、変調動作期間から自動光量調整期間に移行する際にレーザダイオード１−１の発光量を目標の発光量よりも少なくすることが可能であり、レーザダイオード１−１に過大な駆動電流が流れるのを防止することができる。
【００５４】
次に図４は本発明の第４の実施の形態に係るレーザダイオード駆動装置におけるバッファ手段の構成例を示すもので、図１及び図２に示されるバッファ手段１−８もしくは１−８１、１−８２の具体的構成を示す。また図８は、その動作を説明するための波形図である。図４の回路をバッファ手段１−８もしくは１−８１、１−８２の代わりとして入力端子ＩＮをコンデンサのＶｃ側端、出力端子ＯＵＴを誤差増幅器の非反転入力端子側スイッチに接続して、回路中に組み込むことにより、駆動電流制御電圧ＶＣ に対応してレーザダイオード１−１に流れる駆動電流に比例した電流ＩＣ を生じさせ、この電流ＩＣ に任意の比率αを乗じた電流（α・ＩＣ ）をさらに生じさせ、この電流（α・ＩＣ ）を電流電圧変換した電圧を出力端子ＯＵＴから取り出して、ボルテージフォロワ構成の誤差検出器１−６の非反転入力端子に印加することができる。変調動作から自動光量制御動作に移行した時にレーザダイオード１−１に流れる駆動電流Ｉ０ は、０＜α＜１の条件のもとで、自動光量制御動作で設定する最終駆動電流よりも小さくなるので、変調動作から自動光量制御動作に移行した際に、レーザダイオード１−１に過大な駆動電流が流れることを防止できる。図４に示す回路は、上記の比率αを乗ずる操作を行うための簡便な回路である。入力端子ＩＮより、駆動電流制御電圧ＶＣ が入力された時、トランジスタ４−２にはそのサイズＷ２／Ｌ２に応じた電流Ｉｃ が流れる。この電流Ｉｃ はゲートとソースが共通接続されたトランジスタ４−１により電流電圧変換され、該トランジスタ４−１のゲート・ソース共通端子とゲートが接続されたトランジスタ４−３により電圧電流変換される。ここで、トランジスタ４−３のトランジスタ比を、トランジスタ４−１のトランジスタ比（Ｗ１／Ｌ１）のα倍に設定すれば、トランジスタ４−３に流れる電流は、（α・ＩＣ ）となる。この電流（α・ＩＣ ）をトランジスタ４−２と等しいトランジスタ比（Ｗ２／Ｌ２）を持つトランジスタ４−４により電流電圧変換して得られる電圧は、駆動電流制御電圧ＶＣ に対応してレーザダイオード１−１に流れる駆動電流Ｉ０ のα倍の駆動電流（α・Ｉ０ ）をレーザダイオード１−１に流す。
【００５５】
尚、バッファ手段１−８もしくは１−８１、１−８２は図４に示した構成に限らないが、ボルテージフォロワ構成のバッファ回路より図４の構成をとった方が望ましい。
【００５６】
以上説明した実施の形態では、いずれもバッファ手段１−８（１−８１，１−８２）等の入力（制御信号の検出先）は、バッファ手段１−７（１−７１，１−７２）等の入力側に接続されていたが、バッファ手段１−７（１−７１，１−７２）等の出力側に接続してもよい。また、いずれの実施の形態でも、誤差検出器１−６の反転入力端子にモニタ電圧、非反転入力端子に基準電圧をそれぞれ入力していたが、制御信号の変化に対するレーザダイオードの駆動電流の増減の変化が逆、即ちレーザダイオード駆動出力回路（例えば、ＦＥＴ９−１）の極性が逆に構成される場合には、これらの実施の形態とは逆に誤差検出器１−６の反転入力端子に基準電圧、非反転入力端子にモニタ電圧をそれぞれ入力することになる。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、変調動作において用いられる駆動電流制御電圧をボルテージ・フォロワ構成にした誤差検出手段に供給するように構成したので、変調動作から自動光量制御動作に移行した時にレーザダイオードに過大な駆動電流が流れることを防止し、自動光量制御に要する時間を短縮することができる。
【００５８】
また、請求項２に記載の発明によれば、複数の保持手段を有し、複数の自動光量制御動作を行うレーザダイオード駆動装置において、次の自動光量制御動作で選択される保持手段に保持された駆動電流制御電圧をボルテージ・フォロワ構成にした誤差検出手段に供給するように構成したので、変調動作から自動光量制御動作に移行した時にレーザダイオードに過大な駆動電流が流れることを防止し、自動光量制御に要する時間を短縮することができる。
【００５９】
更に請求項３に記載の発明によれば、変調動作から自動光量制御動作に移行する直前に、レーザダイオードを同一の強度変調信号等の変調データを用いて、自動光量制御動作と同じ光量で発光させることにより、モニタ電圧と基準電圧とをほぼ等しくできるので、自動光量制御動作を開始した際に、誤差検出手段の２つの入力端子の電圧がほぼ同じ電圧で移行するので、誤差検出手段の出力電圧を安定にできる。
【００６０】
また、請求項４、請求項５に記載の発明によれば、保持された駆動電流制御電圧に対し任意の比率を乗ずるか、またはオフセット電圧を加算した電圧をボルテージ・フォロワ構成にした誤差検出手段に供給するように構成したので、変調動作から自動光量制御動作に移行した時にレーザダイオードに過大な駆動電流が流れることを防止することができる。
【００６１】
更に請求項６に記載の発明によれば、ホールドされた駆動電流制御電圧から求められる駆動電流に対し任意の比率を乗じて、電流−電圧変換した電圧をボルテージ・フォロワ構成にした誤差検出手段に供給するように構成したので、変調動作から自動光量制御動作に移行した時にレーザダイオードに過大な駆動電流が流れることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るレーザダイオード駆動装置の構成を示すブロック図。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係るレーザダイオード駆動装置の構成を示すブロック図。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係るレーザダイオード駆動装置の構成を示すブロック図。
【図４】図１または図２に示すレーザダイオード駆動装置を構成するバッファ手段の回路構成を示す回路図。
【図５】従来のレーザダイオード駆動装置の制御方法を説明するための波形図。
【図６】本発明によるレーザダイオード駆動装置の制御方法を説明するための波形図。
【図７】本発明によるレーザダイオード駆動装置の動作を説明するための波形図。
【図８】本発明によるレーザダイオード駆動装置の動作を説明するための波形図。
【図９】本発明によるレーザダイオード駆動装置を構成するレーザダイオード駆動電流出力回路の回路構成例を示す概略構成図。
【図１０】本発明によるレーザダイオード駆動装置を構成する信号入力回路の回路構成例を示す概略構成図。
【図１１】従来のレーザダイオード駆動装置の構成図。
【図１２】従来のレーザダイオード駆動装置の構成図。
【符号の説明】
１−１ レーザダイオード
１−２ ホトダイオード
１−３ａ〜−３ｄ，−４ 外部信号入力端子
１−５ａ〜５ｅ スイッチ手段
１−６ 誤差検出器
１−７，−８ バッファ手段
１−９ コンデンサ
１−１０ 制御信号保持手段
１−１１ 信号入力回路
１−１２ レーザ駆動電流出力回路
１−１３ バイアス電流出力回路
１−１４ａ，−１４ｂ 電流出力端子
１−１５ モニタ信号入力端子
１−１６，−１７ 抵抗器
１−２０ レーザダイオード駆動装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザダイオードを駆動するレーザダイオード駆動装置に係り、特に自動光量制御動作の開始時にレーザダイオードに過大な電流が流れることを防止し、かつ高速に自動光量制御を行うレーザダイオード駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザダイオードを用いたレーザダイオード駆動装置においては、自動光量制御動作と称される期間に、レーザダイオードの光出力をホトダイオードなどの光検出手段を用いてモニタ電圧に変換して入力側に帰還し、目標とするレーザダイオードの光量に対応する基準電圧との間で誤差検出器を用いて比較することによりレーザダイオードの光量を目標値に設定する。また、外部信号によりレーザダイオードの駆動電流の変調を行う変調期間に、前記自動光量制御動作により設定された駆動電流制御電圧を保持して、レーザダイオードの駆動電流を変調することが行われている。
【０００３】
ところが、変調動作時においてホトダイオードのモニタ信号は、レーザダイオードの出力光の変調に応じて変動するので、レーザダイオードの目標光量の基準信号が最大駆動電流に対応する場合には、モニタ信号のほうが平均値で低くなり、誤差検出器の出力電圧が電源電圧側に飽和し、レーザダイオードの目標光量の基準信号が低い場合には、モニタ電圧のほうが平均値で高くなり、誤差検出器の出力電圧が接地電圧側に飽和する。そのため、変調動作から自動光量制御動作に移行する際に、誤差検出器の出力が電源電圧側に飽和していた場合には、レーザダイオードに過大な電流が流れ、レーザダイオードが劣化したり、レーザダイオードの出力光が照射される対象である、例えばプリンタや複写機などの感光体もしくは光ディスク装置などの光ディスクがダメージを受けるという問題を有していた。
【０００４】
また、変調動作から自動光量制御動作に移行する際に、誤差検出器の出力が接地電源側に飽和していた場合には、自動光量補正動作において、誤差検出器の出力が上がり、レーザダイオードの出力光が目標の光量に達するまでに多くの時間が必要になる。
【０００５】
この問題に対して、特開昭５４−１４２９８７号公報に記載される従来のレーザダイオード駆動装置では、変調動作時において、レーザダイオードが十分な光出力をしている場合と同じ擬似信号を帰還系に与えることにより、自動光量制御動作開始時にレーザダイオードに過大な駆動電流が発生することを抑えていた。
【０００６】
次に特開昭６２−１１４１２９号公報に記載される従来のレーザダイオード駆動装置では、自動光量制御動作時において、ホトダイオードなどの光電変換素子が出力するモニタ信号とデジタル・アナログ変換器が出力する基準値とを演算増幅器などから構成される誤差検出器により比較し、その残差信号によりレーザダイオードを目標の光量に設定する。変調動作期間において、モニタ信号をスイッチにより遮断し、演算増幅器などから構成される誤差検出器をボルテージ・フォロワとして動作させ、デジタル・アナログ変換器の出力が誤差検出器から出力されるように構成する。デジタル・アナログ変換器の入力は、レーザダイオードが自動光量制御動作時に出力する光出力と同じ出力が出る値に設定することにより、誤差検出器の出力が飽和することを防ぐと共に、自動光量制御動作開始時にレーザダイオードに過大な駆動電流が流れることを抑えていた。
【０００７】
他の従来方法として、特公平８−２７９５６号公報に記載されるレーザダイオード駆動装置がある。図１１は、従来のレーザダイオード駆動装置の構成図であり、光ディスクに対して再生及び書き込みを行うためのレーザダイオード駆動装置である。レーザダイオード１の出力をホトダイオード２で受光し、受光時に発生したモニタ電流を演算増幅器３で電流−電圧変換して得られたモニタ電圧ＶＭ を誤差検出器４の反転入力端子に入力する。ＶＰＬはレーザダイオード１の光出力レベルを再生レベルに設定する基準電圧、ＶＷＲは記録レベルに設定する基準電圧である。基準電圧ＶＰＬとＶＷＲは、スイッチ手段ＳＷ１とスイッチ手段ＳＷ２を信号ＷＴＧＴ で切り替え制御され、誤差検出器４の非反転入力端子に入力される。誤差検出器４は基準電圧ＶＲＥＦ とモニタ電圧ＶＭ を比較し、制御電圧ＶＳ を出力する。制御電圧ＶＳ は、次段の制御信号保持手段１０を経由して、レーザダイオード１の光量を制御する。制御信号保持手段１０は、スイッチ手段ＳＷ９とコンデンサ９、及びボルテージ・フォロワ構成の演算増幅器５から構成され、制御信号ＨＯＬＤにより、サンプル状態とホールド状態に切り替えられる。スイッチ手段ＳＷ９が閉じている間、制御信号ＶＳ はコンデンサ９に充電されると共に、演算増幅器５を経由して、トランジスタ６を制御し、レーザダイオード１の光量を制御する。逆にスイッチ手段ＳＷ９が開いている間は、トランジスタ６はコンデンサ９に蓄えられた上記制御電圧ＶＳ に等しい制御電圧ＶＳ ’で制御され、レーザダイオード１を発光させる。
【０００８】
通常、再生期間（自動光量制御期間）においては、制御信号ＷＴＧＴ によりスイッチ手段ＳＷ１が閉じるので基準電圧ＶＲＥＦ は基準電圧ＶＰＬに等しくなり、制御信号ＨＯＬＤによりスイッチ手段ＳＷ４及びスイッチ手段ＳＷ９が閉じて、スイッチ手段ＳＷ５が開くと共に、制御信号ＷＴＤＴ によりトランジスタ７が導通状態になるので、レーザダイオード１は負帰還制御され、一定の駆動電流が流れる。一方、記録期間においては、制御信号ＷＴＧＴ によりスイッチ手段ＳＷ２が閉じるので基準電圧ＶＲＥＦ は基準電圧ＶＷＲに等しくなり、制御信号ＨＯＬＤによりスイッチ手段ＳＷ４及びスイッチ手段ＳＷ９が開き、スイッチ手段ＳＷ５が閉じるので、コンデンサ９に充電された制御電圧ＶＳ ’により設定される電流でレーザダイオードは駆動される。また、制御信号ＷＴＤＴ によりトランジスタ７及びトランジスタ８を接断自在に制御し、レーザダイオード１が出力するレーザ光を変調する。
【０００９】
記録期間において、スイッチ手段ＳＷ４を開き、スイッチ手段ＳＷ５を閉じるので、誤差検出回路４の２つの入力端子に基準電圧ＶＷＲが入力され、誤差検出回路４は、電源電圧側に飽和しない一定の電圧ＶＳ ”を出力する。そのため記録期間から再生期間（自動光量制御期間）に移行した場合に、誤差検出器４の出力電圧ＶＳ ”とコンデンサ９に保持されていた駆動電流制御電圧ＶＣ の差が比較的少ないので、自動パワー制御に要する時間を短縮できる。
【００１０】
図１２は、特公平８−２７９５６号公報に記載されるレーザダイオード駆動装置の他の従来例である。これは、誤差検出器４に抵抗Ｒｓ、Ｒｆ、Ｒｓ’、Ｒｆ’を接続し、コンデンサ９に充電されたホールド電圧ＶＣ を入力とするバッファ手段５の出力電圧ＶＤ を抵抗Ｒｆ’により誤差検出器４に帰還することによりホールド期間とサンプル期間での誤差検出器の出力電圧ＶＳ を定める方法である。
【００１１】
再生期間（自動光量制御期間）において、誤差検出器４の出力電圧ＶＳ は、抵抗Ｒｓ、Ｒｆ、Ｒｓ’、Ｒｆ’の作用により、
Ｒｓ＝Ｒｓ’、Ｒｆ＝Ｒｆ’、Ｒｆ／Ｒｓ＝Ｒｆ’／Ｒｓ’の条件において、以下の式で求められる。
【００１２】
【数１】
Ｖｓ＝（Ｒｆ／Ｒｓ）・（ＶＭ −ＶＲＥＦ ）＋ＶＤ
記録期間において、スイッチ手段ＳＷ５が閉じるので、数１において
ＶＭ ＝ＶＲＥＦ が成立し、誤差検出器４の出力電圧ＶＳ は、抵抗Ｒｓ、Ｒｆ、Ｒｓ’、Ｒｆ’の作用により、
Ｒｓ＝Ｒｓ’、Ｒｆ＝Ｒｆ’、Ｒｆ／Ｒｓ＝Ｒｆ’／Ｒｓ’の条件において、ホールド電圧ＶＣ を入力とするバッファ手段５の出力電圧ＶＤ に等しくなる。そのため、ホールド期間から自動光量制御期間に移行する際に誤差検出器の出力電圧が、ホールド電圧ＶＣ と同一レベルの電圧から開始されるので、制御電圧ＶＳ が飽和することにより生じるレーザダイオードの異常発光を防ぐことができ、さらに自動光量制御に要する時間を短縮できる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１１に示す従来のレーザダイオード駆動装置の場合、制御信号保持手段のホールド期間中にスイッチ手段ＳＷ４を開き、スイッチ手段ＳＷ５を閉じることにより、誤差検出器４が出力する電圧ＶＳ ”は、誤差検出器を構成する演算増幅器に固有の性能である利得αと入力端子間のオフセット誤差電圧ＶＯＦＦ を用いて次式で表される。
【００１４】
【数２】
ＶＳ ”＝ＶＲＥＦ ＋α・ＶＯＦＦ
利得αは、通常１０４ 〜１０６ であり、オフセット電圧ＶＯＦＦ は数百μＶ〜数ｍＶの範囲でばらつくので、誤差検出器４の出力電圧ＶＳ ”は、スイッチ手段ＳＷ５を閉じた場合、電源電圧側もしくは接地電圧側に振り切れる可能性がある。そのため、誤差検出器４の出力電圧Ｖｓ”が電源電圧側に振り切れた場合には、ホールド期間から自動光量制御期間に移行した際にレーザダイオードに過大な電流が流れ、また誤差検出器４の出力電圧Ｖｓ”が接地電圧側に振り切れた場合には、ホールド期間から自動光量制御期間に移行した際にレーザダイオードが目標の光量に設定されるまでに多くの時間を必要とするという問題があった。
【００１５】
また、図１２に示す従来のレーザダイオード駆動装置の場合、自動光量制御動作時において、制御信号保持手段の出力電圧を抵抗Ｒｆ’により帰還する第１の負帰還ループの精度を向上するために抵抗値を大きくし、帰還ループのゲインを上げた場合、帰還ループが不安定になる。また、制御信号保持手段の出力電圧を抵抗Ｒｆ’により帰還する第１の負帰還ループが、レーザダイオード１及びホトダイオード２による光負帰還ループの中に含まれ、２重の負帰還ループを形成するために、位相安定性が劣化し、安定性を確保するための設計に多くの時間を必要とするという問題があった。
【００１６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、自動光量制御動作時に制御信号の保持手段の出力電圧を誤差検出器の入力側に負帰還することなく、変調動作から自動光量制御動作に移行する際に、レーザダイオードに過大な電流が流れるのを防止し、かつ自動光量制御動作に要する時間の短縮を図ったレーザダイオード駆動装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、レーザダイオードの発光量に対応したモニタ電圧を発生する第１の発生手段と、前記レーザダイオードの発光量の目標値に対応した１以上の基準電圧を発生する第２の発生手段と、第１及び第２の発生手段の出力を比較して制御電圧を発生する誤差検出手段と、該誤差検出手段の出力を制御信号として保持する保持手段と、該保持手段で保持された制御信号に基づいて前記レーザダイオードに駆動電流を供給すると共に当該駆動電流を入力変調データに基づいて変調する出力手段とを備え、前記レーザダイオードを強制点灯して前記基準電圧に対応した制御信号を前記保持手段に保持させる自動光量制御後に、保持した制御信号に基づいて前記出力手段により前記変調をするレーザダイオード駆動装置において、前記誤差検出手段の第１の入力端子と、これに接続される第１の発生手段の出力端との間に設けられた第１のスイッチ手段と、前記誤差検出手段の第２の入力端子と、これに接続される第２の発生手段の出力端との間に設けられた第２のスイッチ手段と、前記誤差検出手段の第１及び第２の入力端子のうち反転入力端子と、これに接続される前記誤差検出手段の出力端子との間に設けられた第３のスイッチ手段と、前記誤差検出手段の第１及び第２の入力端子のうち非反転入力端子と、これに接続される前記保持手段の制御信号の検出端との間に設けられた第４のスイッチ手段と、前記誤差検出手段の出力端子と、これに接続される前記保持手段の入力端との間及び前記第４のスイッチ手段との間に設けられた第５のスイッチ手段と、前記第１乃至第５のスイッチ手段を制御する制御手段とを設け、前記制御手段が、前記変調をする期間に、第１のスイッチ手段、第２のスイッチ手段及び第５のスイッチ手段を開き、前記第３のスイッチ手段及び第４のスイッチ手段を閉じることにより、前記誤差検出手段の出力を前記制御信号に略一致させると共に、前記自動光量制御の期間に、第１のスイッチ手段、第２のスイッチ手段及び第５のスイッチ手段を閉じ、前記第３のスイッチ手段及び第４のスイッチ手段を開くことを特徴とする。尚、前記保持手段の制御信号の検出端には、例えば、バッファ増幅器と、そのバッファ増幅器の入力端とグランド間に接続されるキャパシタとから構成される場合に、入力側の他にバッファ増幅器の出力側も含まれ、検出先はこれらのいずれでもよい。第１の発生手段は、好ましくは、レーザダイオードの出力光を検出して検出量に応じた電流を出力する光検出手段と、該光検出手段から出力される電流を電圧に変換する変換手段とからなるものである。
【００１８】
上記構成のレーザダイオード駆動装置では、保持手段により保持された制御信号を用いてレーザダイオードの出力光、即ち駆動電流を変調する変調期間において、誤差検出手段の第１の入力端子（例えば、反転入力端子）と第１の発生手段段の出力端との間、誤差検出手段の第２の入力端子（非反転入力端子）と第２の発生手段の出力端との間を第１、第２のスイッチ手段及び第５のスイッチ手段を用いてそれぞれ遮断し、前記誤差検出手段の出力端子と反転入力端子との間を第３のスイッチ手段を用いて接続することで、前記誤差検出手段の構成をボルテージフォロワ構成にし、自動光量制御動作において、保持手段により保持された制御信号を第４のスイッチ手段を用い前記誤差検出手段の非反転入力端子に入力することにより、前記誤差検出手段の出力が前記駆動電流制御信号に略一致する。
【００１９】
また請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のレーザダイオード駆動装置において、前記誤差検出手段が、前記第２の発生手段からの異なる複数の基準電圧に対応して複数の制御信号を発生し、前記保持手段が、前記複数の制御信号を保持する複数の保持手段であり、前記第４のスイッチ手段が、前記複数の保持手段の各検出端と前記誤差検出手段の非反転入力端子との間に接続される複数のスイッチ手段であり、前記複数の保持手段で保持された複数の制御信号のうち選択された制御信号に基づくレーザダイオードの駆動電流を変調する期間に、前記制御手段が、前記複数の第４のスイッチ手段のうち前記選択された制御信号に対応する前記第４のスイッチ手段を選択して閉じることを特徴とする。
【００２０】
上記構成のレーザダイオード駆動装置では、複数の基準電圧の中から次の自動光量制御動作で選択される１つの基準電圧に対応する駆動電流制御信号を第４のスイッチ手段を用いて前記誤差検出手段の非反転入力端子に入力することにより、前記誤差検出手段の出力が前記駆動電流制御信号に略一致する。
【００２１】
更に請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のレーザダイオード駆動装置において、前記保持手段により保持した制御信号によりレーザダイオードの駆動電流を変調する変調動作から自動光量制御動作に移行する際に、レーザダイオードを自動光量制御動作時と同じ光量で自動光量制御動作開始前から発光させる光量制御手段を設け、前記モニタ電圧と前記基準電圧とを略一致させることを特徴とする。
【００２２】
上記構成のレーザダイオード駆動装置では、保持手段により保持された制御信号によりレーザダイオードの駆動電流を変調する期間から自動光量制御動作に移行する際に、光量制御手段によりレーザダイオードを自動光量制御動作時と同じ光量で自動光量制御動作開始前から発光させると、第１の発生手段の出力であるモニタ電圧と第２の発生手段の出力である基準電圧が略一致するので、誤差検出手段の出力が安定になる。
【００２３】
また請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のレーザダイオード駆動装置において、前記保持手段が保持する制御信号の検出端と誤差検出手段の非反転入力端子との間に、保持手段により保持した制御信号としての制御電圧によりレーザダイオードの駆動電流を変調する期間に前記保持手段が保持する制御電圧に任意の比率を乗ずる乗算手段を設けたことを特徴とする。
【００２４】
上記構成のレーザダイオード駆動装置では、レーザダイオードの駆動電流を変調する期間に保持手段により保持された制御信号に対して任意の比率を乗算手段により乗じた電圧を誤差検出手段の非反転入力端子に入力することにより、該誤差検出手段の出力が前記制御信号に前記任意の比率を乗じた電圧に略一致する。
【００２５】
更に請求項５に記載の発明は、請求項１に記載のレーザダイオード駆動装置において、前記保持手段が保持する制御信号の検出端と誤差検出手段の非反転入力端子との間に、保持手段により保持した制御信号としての制御電圧によりレーザダイオードの駆動電流を変調する期間に前記保持手段が保持する制御電圧にオフセット電圧を加算する加算手段を設けたことを特徴とする。
【００２６】
上記構成のレーザダイオード駆動装置では、レーザダイオードの駆動電流を変調する期間に保持手段により保持された制御信号に加算手段によりオフセット電圧を加算した電圧を誤差検出手段の非反転入力端子に入力することにより、該誤差検出手段の出力が前記制御信号にオフセット電圧を加算した電圧に略一致する。
【００２７】
また請求項６に記載の発明は、請求項１に記載のレーザダイオード駆動装置において、前記保持手段が保持する制御信号の検出端と前記誤差検出手段の非反転入力端子との間に保持手段により保持した制御信号としての制御電圧によりレーザダイオードの駆動電流を変調する期間に前記保持手段の保持する制御電圧を電圧電流変換した電流に対して任意の比率を乗じ、生成した電流を電流電圧変換するバッファ手段を設けたことを特徴とする。
【００２８】
上記構成のレーザダイオード駆動装置では、レーザダイオードの駆動電流を変調する期間に保持手段により保持された制御信号を電圧電流変換した電流に対して任意の比率を乗じた電流を電流電圧変換した電圧をバッファ手段により誤差検出手段の非反転入力端子に入力することにより、誤差検出手段の出力が制御信号を電圧電流変換した電流に対して任意の比率を乗じた電流を電流電圧変換した電圧に略一致する。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００３０】
図１には、本発明の第１の実施の形態に係るレーザダイオード駆動装置の構成が示されている。同図において、レーザダイオード駆動装置は、信号入力回路１−１１と、レーザ駆動電流出力回路１−１２と、バイアス電流出力回路１−１３と、スイッチ手段１−５ａ乃至１−５ｅと、誤差検出器１−６と、制御信号保持手段１−１０と、バッファ手段１−８と、基準電圧発生回路１−１７とを備える。レーザダイオード１−１が出力するレーザ光をホトダイオード（ＰＤ）１−２で受光し、このホトダイオードＰＤに直列に接続された抵抗器１−１６により受光電流を電圧に変換する。この変換により得られたモニタ信号ＶＭ と基準電圧発生回路１−１７から発生された基準信号ＶＲ とを等しくすることで任意のレーザ光量に設定する自動光量制御動作と、前記自動光量制御動作で設定されたレーザ光量を基に信号入力端子１−３ａ乃至１−３ｄから入力される強度変調データ信号に応じて例えば、１６段階に強度変調した駆動電流をレーザダイオード１−１に供給する強度変調動作とを行う。
【００３１】
バイアス電流出力回路１−１３は、レーザダイオードのしきい電流から定められるバイアス電流をレーザダイオードに定常的に供給するための電流源である。このバイアス電流はレーザダイオードの点灯速度を早くする働きがある。
【００３２】
図９は、レーザ駆動電流出力回路１−１２の内部構成例を示す回路図である。電流源トランジスタ９−１ａ乃至９−１ｄは、電流に重み付けをする場合には、［トランジスタ比］＝［ゲート幅Ｗ］／［ゲート長Ｌ］がそれぞれ８：４：２：１となるように構成し、電流が流れない場合を含めて１６段階の電流を流せるように構成する。駆動電流制御信号としての駆動電流制御電圧９−３は、図１の制御信号保持手段１−１０の出力電圧ＶＤ に相当し、該駆動電流制御電圧９−３で制御され、トランジスタ９−１ａ乃至９−１ｄにより設定される電流は、信号入力回路１−１１により出力される強度変調信号に応じて差動スイッチ回路９−２ａ乃至９−２ｄにより１６段階に変調され、バイアス電流出力回路１−１３により設定されるバイアス電流と電流加算され、レーザタイオード１−１を駆動する。
【００３３】
図１０は信号入力回路１−１１の内部構成例を示す回路図である。信号入力回路１−１１は、入力端子１−３ａ乃至１−３ｄから入力される強度変調信号と、入力端子１−４から入力されるパルス幅変調信号との間で論理積をとり、電流源トランジスタを開放もしくは閉成するための差動スイッチ信号を生成する等の機能を有する。図１０において、入力信号ＩＮ１乃至ＩＮ４が図１の入力端子１−３ａ乃至１−３ｄから入力される信号にそれぞれ対応し、入力信号ＰＷＭが入力端子１−４から入力されるパルス幅変調信号に対応する。また、正転信号ＯＵＴ１乃至ＯＵＴ４は、図１のスイッチ信号群１−１８に対応し、反転信号ＯＵＴ１’乃至ＯＵＴ４’は、図１のスイッチ信号群１−１９に対応する。
【００３４】
次に、スイッチ手段の切り替えにより選択される各動作モードについてそれぞれ説明する。なお、スイッチ手段１−５ａ乃至１−５ｅは、図示されていない制御装置が出力するスイッチ信号により、論理とタイミングがそれぞれ制御される。
【００３５】
まず自動光量制御動作について説明する。
自動光量制御動作では、スイッチ手段１−５ａとスイッチ手段１−５ｂ、及びスイッチ手段１−５ｅを閉じ、スイッチ手段１−５ｃとスイッチ手段１−５ｄを開く選択をする。ホトダイオード１−２はレーザダイオード１−１が出力する光出力を受光して、それに準じた電流を出力する。この光電流を抵抗１−１６により電流電圧変換したモニタ電圧ＶＭ をスイッチ手段１−５ａを介して演算増幅器で等で構成される誤差検出器１−６の反転入力端子に入力する。
【００３６】
一方、可変抵抗器等からなる基準電圧発生回路で発生した基準電圧ＶＲ はスイッチ手段１−５ｂを介して誤差検出器１−６の非反転入力端子に入力される。誤差検出器１−６は、モニタ電圧ＶＭ と基準電圧ＶＲ を比較し、その差に応じた電圧ＶＳ を出力し、スイッチ手段１−５ｅを介して、コンデンサ１−９を充電する。コンデンサ１−９に充電された電圧ＶＣ はバッファ手段１−７を介して、レーザ駆動電流出力回路１−１２に入力され、電流源に流れる電流を制御する。例えば、バッファ手段１−７の出力電圧ＶＤ は、図９に示されるレーザ駆動電流出力回路の端子９−３に入力され、信号入力回路１−１１により、スイッチ信号群１−１８をすべてハイレベルにし、スイッチ信号群１−１９をすべてローレベルにすることで、差動スイッチ手段９−２ａ乃至９−２ｄを介して、電流源９−１ａ乃至９−１ｄを流れる電流がすべてレーザダイオード１−１に流れるように制御する。
【００３７】
バイアス電流出力回路１−１３が出力する電流ＩＢ とレーザ駆動電流出力回路１−１２が出力する電流ＩＳ を加算した電流によりレーザダイオード１−１は発光し、その出力光をホトダイオードにより受光し、負帰還することにより、レーザダイオード１−１の光量を制御することができる。また、目標とする光量は、基準電圧発生回路１−１７が発生する基準電圧を調整するか、電流電圧変換回路を構成する可変抵抗器１−１６の抵抗値を調整することにより調整できる。レーザダイオード１−１を流れる駆動電流が安定になったところで、スイッチ１−５ｅを開き、コンデンサ１−９にその時の駆動電流制御電圧ＶＣ を保持する。自動光量制御動作から変調動作に移行する場合には、スイッチ手段１−５ａ乃至１−５ｄが接断することにより生じる誤差検出器１−６の出力電圧変動の影響を防ぐために、スイッチ手段１−５ｅを先に開き、駆動電流制御電圧ＶＣ を保持することが望ましい。
【００３８】
次に、変調動作について説明する。
変調動作は、コンデンサ１−９に保持された駆動電流制御電圧ＶＣ を用いて行われる。この駆動電流制御電圧ＶＣ はバッファ手段１−７を介してレーザ駆動電流出力回路１−１２に入力され、強度変調信号１−３ａ乃至１−３ｄおよびパルス幅変調信号１−４の外部制御信号により、レーザダイオード１−１に流れる駆動電流を自在に変調することができる。例えば、図９に示す構成のレーザ駆動電流出力回路の場合、８：４：２：１に重み付けされた電流源９−１ａ乃至９−１ｄと、差動スイッチ手段９−２ａ乃至９−２ｄにより、１６段階に変調した電流を端子１−１４ａから出力でき、出力された電流によってレーザダイオード１−１を駆動することができる。
【００３９】
この変調動作を行う期間における誤差検出器１−６の動作について述べる。
誤差検出器１−６は、スイッチ手段１−５ａ、１−５ｂ、１−５ｅが開かれ、スイッチ手段１−５ｃ、１−５ｄが閉じることにより、コンデンサ１−９の保持電圧ＶＣ がバッアァ手段１−８及びスイッチ手段１−５ｄを介して非反転入力端子に入力され、保持電圧ＶＣ に略一致する電圧ＶＣ ’を出力する。従って、次に変調動作から自動光量制御動作に移行した場合に、誤差検出器１−６は、保持電圧ＶＣ に略一致する電圧ＶＣ ’から制御動作を開始することができるので、誤差検出器１−６の出力が電源電圧側に飽和することにより生じる過大な駆動電流を生じることなく、スムーズに動作モードの移行を行うことができ、自動光量制御に要する時間を短縮できる。ところで、本発明による図１の回路構成によれば、変調動作期間において、誤差検出器１−６の非反転入力端子、反転入力端子、及び出力端子はすべて駆動電流制御電圧ＶＣ に略一致した電圧となり、駆動電流制御電圧ＶＣ は自動光量制御動作期間に誤差検出器１−６の非反転入力端子に印加される基準電圧ＶＲ 、あるいは誤差検出器１−６の反転入力端子に印加されるモニタ電圧ＶＭ とは異なるので、変調動作期間から自動光量制御動作期間に移行した時に誤差検出器１−６の入力電圧が変動し、演算増幅器の出力が不安定になる可能性を有する。しかしながら、誤差検出器１−６は、レーザダイオードやホトダイオードを介した光−電流変換回路などによる位相遅れを補償するために、内部に数十ｐＦ〜数百ｐＦの位相補償容量を内蔵するので、誤差検出器１−６の入力部の変動時間が１０ｎＳ程度であるならば、誤差検出器１−６の出力にほとんど変動を生じない。
【００４０】
ところで、自動光量制御動作に入る直前にレーザダイオードが消灯もしくは低いレベルで発光している場合について、図５を用いて説明する。図５において、電圧波形５−５は自動光量制御のタイミングを示す信号であり、ハイレベルとなる期間５−２で自動光量制御動作を行い、ローレベルとなる期間５−１及び５−３で変調動作を行う。図５に示すように自動光量制御動作を開始した直後は、ホトダイオード１−２及び抵抗器１−１６から検出されるモニタ電圧ＶＭ が低いレベルからある時定数で立ち上がるので、誤差検出器１−６の非反転入力端子に入力される基準電圧ＶＲ が他方の反転入力端子に入力されるモニタ電圧ＶＭ よりも高くなり、誤差検出器１−６の出力電圧ＶＳ は目標となる駆動電流制御電圧ＶＣ よりも一旦高くなる。そのため自動光量制御動作の開始時において、レーザダイオードに過大な電流が流れる可能性がある。図６は上記課題を改善するための制御方法を説明するための波形図である。自動光量制御動作によりレーザダイオード１−６の光出力が安定となった後の変調動作において、変調動作において、変調動作から自動光量制御動作に移行する直前の期間６−４に、レーザダイオードを強度変調信号１−３ａ乃至１−３ｄ及びパルス幅変調信号１−４を用いて、自動光量制御動作と同じ光量で発光させることにより、モニタ電圧ＶＭ と基準電圧ＶＲ とが、ほぼ等しくなる。例えば、自動光量制御期間において、レーザダイオードを最大光量となるように、レーザダイオード駆動電流出力回路に変調データ（強度変調信号やパルス幅変調信号）を信号入力回路を介して入力していた時には、自動光量制御期間の直前の変調期間の直前の所定期間について、レーザダイオードを最大光量となるように、同一条件で、信号入力回路を介してレーザダイオード駆動電流出力回路に変調データを入力する。ここで、スイッチ手段１−５ｃとスイッチ手段１−５ｄを開くと共に、スイッチ手段１−５ａとスイッチ手段１−５ｂを同時に閉じれば、誤差検出器１−６の２つの入力端子は、駆動電流制御電圧ＶＣ から、略一致する基準電圧ＶＲ またはモニタ電圧ＶＭ へとほぼ同じ電位で移行するので、誤差検出器１−６の出力電圧はより安定になる。
【００４１】
また、バッファ手段１−８は、コンデンサ１−１０に蓄積された駆動電流制御電圧ＶＣ をバッファリングする目的で備えられているが、必ずしも必要な回路ではない。しかしながら、スイッチ手段１−５ｄによりスイッチング時に発生する瞬時フィードスルー電圧、及びスイッチ手段１−５ｄのジャンクション・リーク電流もしくはサブスレッショルド電流により、駆動電流制御電圧ＶＣ が変動することを考慮すると、入力抵抗が高いＭＯＳトランジスタで入力段が構成されたバッファ手段１−８を設けることが望ましい。
【００４２】
次に図２に本発明の第２の実施の形態に係るレーザダイオード駆動装置の構成を示す。
【００４３】
図２に示すレーザダイオード駆動装置は、レーザダイオード１−１を駆動するための複数のレーザ駆動電流出力回路１−１２、１−１３と該レーザ駆動電流出力回路１−１２、１−１３に駆動電流制御電圧を供給する制御信号保持手段１−１０１、１−１０２を有する。
【００４４】
レーザ駆動電流出力回路１−１３は、図１におけるバイアス電流出力回路に相当する。もしくは２つのレーザ駆動電流出力回路１−１２、１−１３が光ディスク駆動装置のように、レーザダイオード１−１の出力光として、再生光量と書き込み光量を必要とし、それぞれ異なる光出力を担当する場合がある。
【００４５】
レーザ駆動電流出力回路１−１２でレーザダイオード１−１に流す駆動電流を設定する第１の自動光量設定動作の場合、スイッチ手段１−５ａ、１−５ｂ、１−５ｅ１を閉じ、スイッチ手段１−５ｃ、１−５ｄ１、１−５ｄ２、１−５ｅ２を開くことにより、誤差検出器１−６の出力が制御信号保持手段１−１０１のコンデンサ１−９１に充電されるように設定する。ホトダイオード１−２に接続される抵抗器１−１６もしくは基準電圧ＶＲ を設定する抵抗器１−１７の値を変化させ、レーザダイオード１−１の光出力が目標の光量になるように負帰還をかけて制御する。
【００４６】
上記第１の自動光量制御においてレーザダイオード１−１から出力されるレーザ光が目標の出力に安定した時に、スイッチ手段１−５ｅ１を開き、目標のレーザ光量が得られる駆動電流制御電圧ＶＣ１をコンデンサ１−９１に保持する。
【００４７】
レーザ駆動電流出力回路１−１３で流す駆動電流を設定する第２の自動光量設定動作の場合、スイッチ手段１−５ａ、１−５ｂ、１−５ｅ２を閉じ、スイッチ手段１−５ｃ、１−５ｄ１、１−５ｄ２、１−５ｅ１を開くことにより、誤差検出器１−６の出力が制御信号保持手段１−１０２のコンデンサ１−９２に充電されるように設定する。
【００４８】
上記第１の自動光量制御動作と同様の操作により、第２の自動光量制御動作においてレーザダイオード１−１から出力されるレーザ光が目標の出力に安定した時に、スイッチ手段１−５ｅ２を開き、目標のレーザ光量が得られる駆動電流制御電圧ＶＣ２を保持する。
【００４９】
変調動作において、レーザ駆動電流出力回路１−１２が出力する駆動電流ＩＳ１、もしくはレーザ駆動電流出力回路１−１３が出力する駆動電流ＩＳ２のいずれか一方を選択してレーザダイオード１−１を駆動する場合と、両者の合成電流（ＩＳ１＋ＩＳ２）でレーザダイオード１−１を駆動する場合がある。変調動作から自動光量制御動作への移行に関して、該自動光量制御動作がレーザ駆動電流出力回路１−１２に対して行われる第１の自動光量制御動作の場合、変調動作時には、スイッチ手段１−５ｄ１を閉じ、スイッチ手段１−５ｄ２を開くことにより、コンデンサ１−９１の保持電圧ＶＣ１をバッファ手段１−８１及びスイッチ手段１−５ｄ１を介して誤差検出器１−６の非反転入力端子に供給し、この誤差検出器１−６の出力を上記保持電圧ＶＣ１に略一致させる。この操作により、変調動作から第１の自動光量制御動作に移行した時に、誤差検出器１−６の出力は保持電圧ＶＣ１から開始される。
【００５０】
次に変調動作から自動光量制御動作への移行に関して、該自動光量制御動作がレーザ駆動電流出力回路１−１３に対して行われる第２の自動光量制御動作の場合、変調動作時には、スイッチ手段１−５ｄ１を開き、スイッチ手段１−５ｄ２を閉じることにより、コンデンサ１−９２の保持電圧ＶＣ２をバッファ手段１−８２及びスイッチ手段１−５ｄ２を介して誤差検出器１−６の非反転入力端子に供給し、誤差検出器１−６の出力を上記保持電圧ＶＣ２に略一致させる。この操作により、変調動作から第２の自動光量制御動作に移行した時に、誤差検出器１−６の出力は電圧ＶＣ２から開始される。
第１の自動光量制御動作と第２の自動光量制御動作が変調期間を挟み交互に行われる場合、もしくは第１の自動光量制御動作と第２の光量制御動作が変調期間を挟み順不同で行われる場合において、第１もしくは第２の自動光量制御の前の変調期間にそれぞれに対応する第１もしくは第２の、制御信号保持手段を構成するコンデンサの保持電圧をスイッチ手段を介して誤差検出器１−６に入力することにより、変調動作から自動光量制御動作に移行した時に、誤差検出器１−６の出力が飽和することにより生じる過大な駆動電流を生じることなく、スムーズに動作モードの移行を行うことができ、それぞれの自動光量制御に要する時間を短縮できる。
【００５１】
次に図３に本発明の第３の実施の形態に係るレーザダイオード駆動装置の構成を示す。本実施の形態ではバッファ手段１−８に関して、入力電圧であるコンデンサ１−９の保持電圧ＶＣ に任意の比率αを乗じた電圧を出力するように構成することにより、変調動作時において、ボルテージフォロワ構成となる誤差検出器１−６の出力が（α・ＶＣ ）に略一致する。図３の場合には、バッファ手段１−８の出力電圧を抵抗器を用いて分圧することにより入力電圧に比率αを掛け合わせている。そのため、変調動作から自動光量制御動作に移行した時に、レーザダイオード１−１には制御電圧（α・ＶＣ ）に対応した駆動電流Ｉ０ が流れる。図９に示す構成のレーザ駆動電流出力回路の場合、０＜α＜１の条件のもとで、レーザダイオード１−１に流れる駆動電流Ｉ０ は、自動光量制御動作で設定する最終駆動電流よりも小さくなるので、変調動作から自動光量制御動作に移行した際にレーザダイオード１−１に過大な駆動電流が流れることを防止できる。
【００５２】
図７は、上記の動作を説明するための波形図である。誤差検出器１−６の出力電圧ＶＳ は、変調動作期間７−１または７−３において自動光量制御動作期間７−２での目標となる駆動電流制御電圧ＶＣ のα倍の電圧（α・ＶＣ ）になる。従って、自動光量制御動作期間７−２の開始時において、レーザダイオードに流れる駆動電流が、目標とする光量に対応する駆動電流よりも少ない電流で発光し始める。
【００５３】
また、駆動電流制御電圧ＶＣ を変化させる方法として、バッファ手段１−８を構成する演算増幅器の差動入力段について、入力部のバランスを故意にずらすことによりオフセット電圧を生じさせる方法がある。これは、差動入力段の反転入力トランジスタと非反転入力トランジスタのサイズの比を変化させることにより実現できる。このオフセット電圧を駆動電流制御電圧ＶＣ に加算する方法に依っても、変調動作期間から自動光量調整期間に移行する際にレーザダイオード１−１の発光量を目標の発光量よりも少なくすることが可能であり、レーザダイオード１−１に過大な駆動電流が流れるのを防止することができる。
【００５４】
次に図４は本発明の第４の実施の形態に係るレーザダイオード駆動装置におけるバッファ手段の構成例を示すもので、図１及び図２に示されるバッファ手段１−８もしくは１−８１、１−８２の具体的構成を示す。また図８は、その動作を説明するための波形図である。図４の回路をバッファ手段１−８もしくは１−８１、１−８２の代わりとして入力端子ＩＮをコンデンサのＶｃ側端、出力端子ＯＵＴを誤差増幅器の非反転入力端子側スイッチに接続して、回路中に組み込むことにより、駆動電流制御電圧ＶＣ に対応してレーザダイオード１−１に流れる駆動電流に比例した電流ＩＣ を生じさせ、この電流ＩＣ に任意の比率αを乗じた電流（α・ＩＣ ）をさらに生じさせ、この電流（α・ＩＣ ）を電流電圧変換した電圧を出力端子ＯＵＴから取り出して、ボルテージフォロワ構成の誤差検出器１−６の非反転入力端子に印加することができる。変調動作から自動光量制御動作に移行した時にレーザダイオード１−１に流れる駆動電流Ｉ０ は、０＜α＜１の条件のもとで、自動光量制御動作で設定する最終駆動電流よりも小さくなるので、変調動作から自動光量制御動作に移行した際に、レーザダイオード１−１に過大な駆動電流が流れることを防止できる。図４に示す回路は、上記の比率αを乗ずる操作を行うための簡便な回路である。入力端子ＩＮより、駆動電流制御電圧ＶＣ が入力された時、トランジスタ４−２にはそのサイズＷ２／Ｌ２に応じた電流Ｉｃ が流れる。この電流Ｉｃ はゲートとソースが共通接続されたトランジスタ４−１により電流電圧変換され、該トランジスタ４−１のゲート・ソース共通端子とゲートが接続されたトランジスタ４−３により電圧電流変換される。ここで、トランジスタ４−３のトランジスタ比を、トランジスタ４−１のトランジスタ比（Ｗ１／Ｌ１）のα倍に設定すれば、トランジスタ４−３に流れる電流は、（α・ＩＣ ）となる。この電流（α・ＩＣ ）をトランジスタ４−２と等しいトランジスタ比（Ｗ２／Ｌ２）を持つトランジスタ４−４により電流電圧変換して得られる電圧は、駆動電流制御電圧ＶＣ に対応してレーザダイオード１−１に流れる駆動電流Ｉ０ のα倍の駆動電流（α・Ｉ０ ）をレーザダイオード１−１に流す。
【００５５】
尚、バッファ手段１−８もしくは１−８１、１−８２は図４に示した構成に限らないが、ボルテージフォロワ構成のバッファ回路より図４の構成をとった方が望ましい。
【００５６】
以上説明した実施の形態では、いずれもバッファ手段１−８（１−８１，１−８２）等の入力（制御信号の検出先）は、バッファ手段１−７（１−７１，１−７２）等の入力側に接続されていたが、バッファ手段１−７（１−７１，１−７２）等の出力側に接続してもよい。また、いずれの実施の形態でも、誤差検出器１−６の反転入力端子にモニタ電圧、非反転入力端子に基準電圧をそれぞれ入力していたが、制御信号の変化に対するレーザダイオードの駆動電流の増減の変化が逆、即ちレーザダイオード駆動出力回路（例えば、ＦＥＴ９−１）の極性が逆に構成される場合には、これらの実施の形態とは逆に誤差検出器１−６の反転入力端子に基準電圧、非反転入力端子にモニタ電圧をそれぞれ入力することになる。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、変調動作において用いられる駆動電流制御電圧をボルテージ・フォロワ構成にした誤差検出手段に供給するように構成したので、変調動作から自動光量制御動作に移行した時にレーザダイオードに過大な駆動電流が流れることを防止し、自動光量制御に要する時間を短縮することができる。
【００５８】
また、請求項２に記載の発明によれば、複数の保持手段を有し、複数の自動光量制御動作を行うレーザダイオード駆動装置において、次の自動光量制御動作で選択される保持手段に保持された駆動電流制御電圧をボルテージ・フォロワ構成にした誤差検出手段に供給するように構成したので、変調動作から自動光量制御動作に移行した時にレーザダイオードに過大な駆動電流が流れることを防止し、自動光量制御に要する時間を短縮することができる。
【００５９】
更に請求項３に記載の発明によれば、変調動作から自動光量制御動作に移行する直前に、レーザダイオードを同一の強度変調信号等の変調データを用いて、自動光量制御動作と同じ光量で発光させることにより、モニタ電圧と基準電圧とをほぼ等しくできるので、自動光量制御動作を開始した際に、誤差検出手段の２つの入力端子の電圧がほぼ同じ電圧で移行するので、誤差検出手段の出力電圧を安定にできる。
【００６０】
また、請求項４、請求項５に記載の発明によれば、保持された駆動電流制御電圧に対し任意の比率を乗ずるか、またはオフセット電圧を加算した電圧をボルテージ・フォロワ構成にした誤差検出手段に供給するように構成したので、変調動作から自動光量制御動作に移行した時にレーザダイオードに過大な駆動電流が流れることを防止することができる。
【００６１】
更に請求項６に記載の発明によれば、ホールドされた駆動電流制御電圧から求められる駆動電流に対し任意の比率を乗じて、電流−電圧変換した電圧をボルテージ・フォロワ構成にした誤差検出手段に供給するように構成したので、変調動作から自動光量制御動作に移行した時にレーザダイオードに過大な駆動電流が流れることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るレーザダイオード駆動装置の構成を示すブロック図。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係るレーザダイオード駆動装置の構成を示すブロック図。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係るレーザダイオード駆動装置の構成を示すブロック図。
【図４】図１または図２に示すレーザダイオード駆動装置を構成するバッファ手段の回路構成を示す回路図。
【図５】従来のレーザダイオード駆動装置の制御方法を説明するための波形図。
【図６】本発明によるレーザダイオード駆動装置の制御方法を説明するための波形図。
【図７】本発明によるレーザダイオード駆動装置の動作を説明するための波形図。
【図８】本発明によるレーザダイオード駆動装置の動作を説明するための波形図。
【図９】本発明によるレーザダイオード駆動装置を構成するレーザダイオード駆動電流出力回路の回路構成例を示す概略構成図。
【図１０】本発明によるレーザダイオード駆動装置を構成する信号入力回路の回路構成例を示す概略構成図。
【図１１】従来のレーザダイオード駆動装置の構成図。
【図１２】従来のレーザダイオード駆動装置の構成図。
【符号の説明】
１−１ レーザダイオード
１−２ ホトダイオード
１−３ａ〜−３ｄ，−４ 外部信号入力端子
１−５ａ〜５ｅ スイッチ手段
１−６ 誤差検出器
１−７，−８ バッファ手段
１−９ コンデンサ
１−１０ 制御信号保持手段
１−１１ 信号入力回路
１−１２ レーザ駆動電流出力回路
１−１３ バイアス電流出力回路
１−１４ａ，−１４ｂ 電流出力端子
１−１５ モニタ信号入力端子
１−１６，−１７ 抵抗器
１−２０ レーザダイオード駆動装置
Claims (6)
- レーザダイオードの発光量に対応したモニタ電圧を発生する第１の発生手段と、前記レーザダイオードの発光量の目標値に対応した１以上の基準電圧を発生する第２の発生手段と、第１及び第２の発生手段の出力を比較して制御電圧を発生する誤差検出手段と、該誤差検出手段の出力を制御信号として保持する保持手段と、該保持手段で保持された制御信号に基づいて前記レーザダイオードに駆動電流を供給すると共に当該駆動電流を入力変調データに基づいて変調する出力手段とを備え、前記レーザダイオードを強制点灯して前記基準電圧に対応した制御信号を前記保持手段に保持させる自動光量制御後に、保持した制御信号に基づいて前記出力手段により前記変調をするレーザダイオード駆動装置において、
前記誤差検出手段の第１の入力端子と、これに接続される第１の発生手段の出力端との間に設けられた第１のスイッチ手段と、
前記誤差検出手段の第２の入力端子と、これに接続される第２の発生手段の出力端との間に設けられた第２のスイッチ手段と、
前記誤差検出手段の第１及び第２の入力端子のうち反転入力端子と、これに接続される前記誤差検出手段の出力端子との間に設けられた第３のスイッチ手段と、
前記誤差検出手段の第１及び第２の入力端子のうち非反転入力端子と、これに接続される前記保持手段の制御信号の検出端との間に設けられた第４のスイッチ手段と、
前記誤差検出手段の出力端子と、これに接続される前記保持手段の入力端との間及び前記第４のスイッチ手段との間に設けられた第５のスイッチ手段と、
前記第１乃至第５のスイッチ手段を制御する制御手段とを設け、
前記制御手段が、前記変調をする期間に、第１のスイッチ手段、第２のスイッチ手段及び第５のスイッチ手段を開き、前記第３のスイッチ手段及び第４のスイッチ手段を閉じることにより、前記誤差検出手段の出力を前記制御信号に略一致させると共に、前記自動光量制御の期間に、第１のスイッチ手段、第２のスイッチ手段及び第５のスイッチ手段を閉じ、前記第３のスイッチ手段及び第４のスイッチ手段を開くことを特徴とするレーザダイオード駆動装置。 - 請求項１に記載のレーザダイオード駆動装置において、
前記誤差検出手段が、前記第２の発生手段からの異なる複数の基準電圧に対応して複数の制御信号を発生し、前記保持手段が、前記複数の制御信号を保持する複数の保持手段であり、前記第４のスイッチ手段が、前記複数の保持手段の各検出端と前記誤差検出手段の非反転入力端子との間に接続される複数のスイッチ手段であり、前記複数の保持手段で保持された複数の制御信号のうち選択された制御信号に基づくレーザダイオードの駆動電流を変調する期間に、前記制御手段が、前記複数の第４のスイッチ手段のうち前記選択された制御信号に対応する前記第４のスイッチ手段を選択して閉じることを特徴とするレーザダイオード駆動装置。 - 請求項１に記載のレーザダイオード駆動装置において、
前記保持手段により保持した制御信号によりレーザダイオードの駆動電流を変調する変調動作から自動光量制御動作に移行する際に、レーザダイオードを自動光量制御動作時と同じ光量で自動光量制御動作開始前から発光させる光量制御手段を設け、前記モニタ電圧と前記基準電圧とを略一致させることを特徴とするレーザダイオード駆動装置。 - 請求項１に記載のレーザダイオード駆動装置において、
前記保持手段が保持する制御信号の検出端と誤差検出手段の非反転入力端子との間に、保持手段により保持した制御信号としての制御電圧によりレーザダイオードの駆動電流を変調する期間に前記保持手段が保持する制御電圧に任意の比率を乗ずる乗算手段を設けたことを特徴とするレーザダイオード駆動装置。 - 請求項１に記載のレーザダイオード駆動装置において、
前記保持手段が保持する制御信号の検出端と誤差検出手段の非反転入力端子との間に、保持手段により保持した制御信号としての制御電圧によりレーザダイオードの駆動電流を変調する期間に前記保持手段が保持する制御電圧にオフセット電圧を加算する加算手段を設けたことを特徴とするレーザダイオード駆動装置。 - 請求項１に記載のレーザダイオード駆動装置において、前記保持手段が保持する制御信号の検出端と前記誤差検出手段の非反転入力端子との間に保持手段により保持した制御信号としての制御電圧によりレーザダイオードの駆動電流を変調する期間に前記保持手段の保持する制御電圧を電圧電流変換した電流に対して任意の比率を乗じ、生成した電流を電流電圧変換するバッファ手段を設けたことを特徴とするレーザダイオード駆動装置。
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