JP4146711B2

JP4146711B2 - Semiconductor laser drive device

Info

Publication number: JP4146711B2
Application number: JP2002342264A
Authority: JP
Inventors: 浩明京極
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-11-26
Filing date: 2002-11-26
Publication date: 2008-09-10
Anticipated expiration: 2022-11-26
Also published as: JP2004179304A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザダイオードの駆動を行う半導体レーザ駆動装置に関し、特に、レーザプリンタの光書き込み、光データ通信、光ディスク装置等に使用される半導体レーザ駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体レーザであるレーザダイオードは、小型で安価であり、しかも電流を流すだけで容易にレーザ光を得ることができるため、プリンタ・光ディスク・光通信等の分野で広く使用されている。しかし、そのレーザダイオードの電流−光出力特性は温度依存性を有するため、一定の光出力を得るためにはＡＰＣ(Automatic Power Control)と呼ばれる特別な発光量制御を行う必要があった。該ＡＰＣは、レーザダイオードに内蔵されているＰｉｎＰＤ(PIN Photo Diode：以下フォトダイオードと呼ぶ)の出力電流を用いて行われる。フォトダイオードはレーザダイオードの発光量に応じた電流を出力し、該出力電流は温度依存性を持たないため、フォトダイオードの出力電流値をモニタすることでレーザダイオードの光出力を一定に制御することができる。
【０００３】
図３は、従来の半導体レーザ駆動装置の例を示した図である。図３において、制御回路１０９から出力されたＤＡＴＡ信号Ｓｄがアサートされると、スイッチ回路１０５がオンして電圧−電流変換回路１０４とレーザダイオードＬＤのカソードとを接続し、レーザダイオードＬＤが発光する。また、ＤＡＴＡ信号Ｓｄは、遅延回路１０８で遅延されてＡＳＷ制御信号Ｓａとしてアナログスイッチ１０２に出力され、ＤＡＴＡ信号Ｓｄがアサートされて該遅延回路１０８からのＡＳＷ制御信号Ｓａがアサートされると、アナログスイッチ１０２はオンしてＡＰＣ動作が開始される。
【０００４】
フォトダイオードＰＤは、レーザダイオードＬＤの発光量に比例した電流を可変抵抗１０７に供給し、可変抵抗１０７の両端電圧である電圧Ｖｐｄが上昇する。該電圧Ｖｐｄは、演算増幅器１０１の反転入力端に入力され、演算増幅器１０１の非反転入力端には基準電圧発生回路１０６からの所定の基準電圧Ｖｒが入力されている。このため、電圧Ｖｐｄが基準電圧Ｖｒになるように電圧−電流変換回路１０４からレーザダイオードＬＤに供給される電流量が制御される。
【０００５】
ここで、遅延回路１０８が必要な理由について説明する。
図３で示すように、フォトダイオードＰＤには寄生容量ＣＰが存在し、該寄生容量ＣＰは等価的にフォトダイオードＰＤに並列に接続されている。レーザダイオードＬＤが発光した当初は、フォトダイオードＰＤから供給される電流の多くは寄生容量ＣＰを充電するために使用され、可変抵抗１０７にはわずかしか電流が流れない。時間が経過するにしたがって、寄生容量ＣＰへの充電電流が減少し、可変抵抗１０７に流れる電流が増加するようになるため、電圧Ｖｐｄは図４に示すようにある程度の時間をかけて上昇する。この上昇速度は、寄生容量ＣＰが大きいほど、またレーザダイオードＬＤの発光量が小さいほど遅くなり、使用するレーザダイオードＬＤとそれに組み込まれているフォトダイオードＰＤの特性によって大きく変動するものである。
【０００６】
ＤＡＴＡ信号Ｓｄがアサートされると同時にアナログスイッチ１０２をオンさせてＡＰＣ動作を行うと、前述したように電圧Ｖｐｄの変化が遅延する影響で、レーザダイオードＬＤの発光量が目標値に達しているにもかかわらず、電圧Ｖｐｄが目標電圧に達していないため、演算増幅器１０１は出力電圧を増加させてレーザダイオードＬＤに供給される電流が増加し、レーザダイオードＬＤの発光量が増加してしまう。逆に、電圧Ｖｐｄが基準電圧Ｖｒに達した後は、レーザダイオードＬＤの電流を低下させ過ぎて、図５に示すようにレーザダイオードＬＤの発光量はハンチングを起こしてしまい、ＡＣＰ動作が正常に行われるまでに長い時間を要していた。
【０００７】
そこで、ＤＡＴＡ信号Ｓｄを、レーザダイオードＬＤが発光してから、電圧Ｖｐｄが基準電圧Ｖｒの近傍になるまでの時間、遅延回路１０８で遅延させてから、アナログスイッチ１０２に出力してＡＰＣ動作を開始させるようにすることで、図５に示したような発光量のハンチングを防止することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、フォトダイオードＰＤの寄生容量ＣＰやフォトダイオードＰＤから流れる電流の各バラツキによって、電圧Ｖｐｄの応答時間は、図４に示すように応答の速いフォトダイオードＰＤの場合と応答の遅いフォトダイオードＰＤの場合とで大きくばらつく。そこで、遅延回路１０８の遅延時間は、最も応答の遅いフォトダイオードＰＤを使用した場合の時間に設定することになるが、このようにすると、応答の速いフォトダイオードＰＤを使用した場合でも、ＡＰＣ動作を開始するまでの時間を短縮することができないという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、フォトダイオードの応答速度に合わせてＡＰＣ動作を開始することができるようにして、ＡＰＣ動作開始までの時間を短縮させることができる半導体レーザ駆動装置を得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る半導体レーザ駆動装置は、レーザダイオードの発光量を電圧に変換し、該変換した電圧が所定の電圧になるようにレーザダイオードの発光量を制御するＡＰＣ動作を行う半導体レーザ駆動装置において、
前記レーザダイオードの発光量の検出を行い、該検出した発光量を電圧に変換して出力する発光量検出回路部と、
入力された電圧を電流に変換して前記レーザダイオードに供給する電圧−電流変換回路部と、
前記発光量検出回路部からの出力電圧が所定の第１基準電圧になるように該電圧−電流変換回路部の入力電圧を制御して前記レーザダイオードの発光量を制御する発光量制御回路部と、
入力された第１制御信号に応じて、該発光量制御回路部から出力された電圧の前記電圧−電流変換回路部への出力制御を行う第１スイッチ回路部と、
入力された第２制御信号に応じて、前記電圧−電流変換回路部から出力された電流の前記レーザダイオードへの出力制御を行う第２スイッチ回路部と、
前記第２制御信号を生成し出力して第２スイッチ回路部の動作制御を行う制御回路部と、
制御回路部から出力された第２制御信号、及び前記発光量検出回路部からの出力電圧から前記第１制御信号を生成して第１スイッチ回路部に出力する第１スイッチ制御回路部と、
を備え、
前記第１スイッチ制御回路部は、第２スイッチ回路部が前記電圧−電流変換回路部から出力された電流の前記レーザダイオードへの出力を開始してから所定の時間以内に前記発光量検出回路部からの出力電圧が所定の第２基準電圧以上になると、前記第１スイッチ回路部に対して、該発光量制御回路部から出力された電圧を前記電圧−電流変換回路部に出力させ、第２スイッチ回路部が前記電圧−電流変換回路部から出力された電流の前記レーザダイオードへの出力を開始してから前記所定の時間以内に前記発光量検出回路部からの出力電圧が前記第２基準電圧未満である場合、該所定の時間経過後に、前記第１スイッチ回路部に対して、該発光量制御回路部から出力された電圧を前記電圧−電流変換回路部に出力させるものである。
【００１１】
この場合、前記第２基準電圧は、第１基準電圧未満になるようにする。
【００１２】
具体的には、前記第１スイッチ制御回路部は、
前記制御回路部から出力された第２制御信号を前記所定の時間遅延させて出力する遅延回路部と、
前記発光量検出回路部からの出力電圧と前記第２基準電圧とを比較し、該比較結果を示す信号を出力する比較回路部と、
前記遅延回路部及び該比較回路部からの各出力信号のいずれか１つを選択し第１制御信号として前記第１スイッチ回路部に出力する選択回路部と、
を備え、
前記選択回路部は、前記遅延回路部及び該比較回路部からの各出力信号の内、所定の信号レベルになった信号を選択するようにした。
【００１３】
また、この発明に係る半導体レーザ駆動装置は、レーザダイオードの発光量を電圧に変換し、該変換した電圧が所定の電圧になるようにレーザダイオードの発光量を制御するＡＰＣ動作を行う半導体レーザ駆動装置において、
前記レーザダイオードの発光量の検出を行い、該検出した発光量を電圧に変換して出力する発光量検出回路部と、
入力された電圧を電流に変換して前記レーザダイオードに供給する電圧−電流変換回路部と、
前記発光量検出回路部からの出力電圧が所定の第１基準電圧になるように該電圧−電流変換回路部の入力電圧を制御して前記レーザダイオードの発光量を制御する発光量制御回路部と、
入力された第１制御信号に応じて、該発光量制御回路部から出力された電圧の前記電圧−電流変換回路部への出力制御を行う第１スイッチ回路部と、
入力された第２制御信号に応じて、前記電圧−電流変換回路部から出力された電流の前記レーザダイオードへの出力制御を行う第２スイッチ回路部と、
前記第２制御信号を生成し出力して第２スイッチ回路部の動作制御を行う制御回路部と、
制御回路部から出力された第２制御信号、及び前記発光量検出回路部からの出力電圧から前記第１制御信号を生成して第１スイッチ回路部に出力し、第２スイッチ回路部が前記電圧−電流変換回路部から出力された電流の前記レーザダイオードへの出力を開始してから所定の時間以内に前記発光量検出回路部からの出力電圧が所定の第２基準電圧以上になると、前記第１スイッチ回路部に対して、該発光量制御回路部から出力された電圧を前記電圧−電流変換回路部に出力させる第１スイッチ制御回路部と、
を備え、
前記第１スイッチ制御回路部は、
前記制御回路部から出力された第２制御信号を前記所定の時間遅延させて出力する遅延回路部と、
前記発光量検出回路部からの出力電圧と前記第２基準電圧とを比較し、該比較結果を示す信号を出力する比較回路部と、
前記遅延回路部及び該比較回路部からの各出力信号のいずれか１つを選択し第１制御信号として前記第１スイッチ回路部に出力する選択回路部と、
を備え、
前記選択回路部は、前記遅延回路部及び該比較回路部からの各出力信号の内、所定の信号レベルになった信号を選択するものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、図面に示す実施の形態に基づいて、本発明を詳細に説明する。
第１の実施の形態．
図１は、本発明の第１の実施の形態における半導体レーザ駆動装置の例を示した図である。
図１において、半導体レーザ駆動装置１は、演算増幅器２、アナログスイッチ３、演算増幅器２の出力電圧を記憶するホールドコンデンサ４、電圧−電流変換回路５、入力された制御信号に応じてスイッチングを行うスイッチ回路６、可変抵抗７及び所定の第１基準電圧Ｖｒ１を生成して出力する第１基準電圧発生回路８を備えている。
【００１５】
また、半導体レーザ駆動装置１は、アナログスイッチ３とスイッチ回路６の動作制御をそれぞれ行う制御回路９、所定の遅延時間が設定された遅延回路１０及びフォトダイオードＰＤを備えている。更に、半導体レーザ駆動装置１は、所定の第２基準電圧Ｖｒ２を生成して出力する第２基準電圧発生回路１１、比較器１２、並びに遅延回路１０からの出力信号若しくは比較器１２からの出力信号のいずれか一方の信号を選択してＡＳＷ制御信号Ｓａとしてアナログスイッチ３に出力する選択回路１３を備えている。
【００１６】
なお、図１では、演算増幅器２の出力電圧が大きくなるほどレーザダイオードＬＤに流れる電流が増加する場合を例にして示している。また、演算増幅器２及び第１基準電圧発生回路８は発光量制御回路部をなし、アナログスイッチ３は第１スイッチ回路部を、ホールドコンデンサ４は電圧保持回路部を、電圧−電流変換回路５は電圧−電流変換回路部を、スイッチ回路６は第２スイッチ回路部を、可変抵抗７及びフォトダイオードＰＤは発光量検出回路部を、制御回路９は制御回路部を、遅延回路１０、第２基準電圧発生回路１１、比較器１２及び選択回路１３は第１スイッチ制御回路部をそれぞれなしている。更に、遅延回路１０は遅延回路部を、比較器１２は比較回路部を、選択回路１３は選択回路部をそれぞれなしている。
【００１７】
演算増幅器２の非反転入力端と接地電圧との間に第１基準電圧発生回路８が接続され、演算増幅器２の非反転入力端には第１基準電圧発生回路８からの第１基準電圧Ｖｒ１が入力されている。演算増幅器２の出力端はアナログスイッチ３の一端に接続され、アナログスイッチ３の他端は電圧−電流変換回路５に接続されており、該接続部と接地電圧との間にはホールドコンデンサ４が接続されている。スイッチ回路６は、制御回路９から制御信号であるＤＡＴＡ信号Ｓｄが入力されており、該ＤＡＴＡ信号Ｓｄは、あらかじめ所定の遅延時間が設定された遅延回路１０で遅延されて選択回路１３に出力される。
【００１８】
アナログスイッチ３は、入力されたＡＳＷ制御信号Ｓａに応じてスイッチングを行い、ホールドコンデンサ４の高圧側電圧（以下、ホールドコンデンサ４の電圧と呼ぶ）をホールドするために、ホールドコンデンサ４と演算増幅器２の出力端との接続の切断を行う。電圧−電流変換回路５は、入力された電圧をレーザダイオードＬＤの駆動電流に変換するものであり、スイッチ回路６を介してレーザダイオードＬＤのカソードに接続され、レーザダイオードＬＤのアノードは電源電圧Ｖｄｄに接続されている。
【００１９】
スイッチ回路６は、制御回路９からＤＡＴＡ信号Ｓｄが入力され、該入力されたＤＡＴＡ信号Ｓｄに応じてスイッチングを行う。このことにより、スイッチ回路６は、レーザダイオードＬＤに駆動電流を供給するために、電圧−電流変換回路５とレーザダイオードＬＤとの接続制御を行う。ＤＡＴＡ信号ＳｄがアサートされてＡＳＷ制御信号Ｓａがアサートされると、アナログスイッチ３によって演算増幅器２の出力端にホールドコンデンサ４及び電圧−電流変換回路５がそれぞれ接続され、ＡＰＣ動作が開始される。
【００２０】
一方、フォトダイオードＰＤのカソードは電源電圧に接続され、フォトダイオードＰＤのアノードと接地電圧との間に可変抵抗７が接続されている。また、フォトダイオードＰＤのアノードと可変抵抗７との接続部は、演算増幅器２及び比較器１２の各反転入力端にそれぞれ接続されている。フォトダイオードＰＤは、レーザダイオードＬＤの発光量をモニタしレーザダイオードＬＤの発光量に比例した電流を可変抵抗７に供給する。可変抵抗７は、フォトダイオードＰＤから供給された電流を電圧Ｖｐｄに変換し、該電圧Ｖｐｄは演算増幅器２及び比較器１２の各反転入力端にそれぞれ出力される。
【００２１】
演算増幅器２は、入力された電圧Ｖｐｄが第１基準電圧Ｖｒ１に等しくなるように、電圧−電流変換回路５に入力される電圧を制御してレーザダイオードＬＤに供給する電流を制御する。また、ホールドコンデンサ４の電圧は、演算増幅器２の出力電圧で充電されているため、演算増幅器２の出力電圧と同じである。アナログスイッチ３がオフすると、このときの演算増幅器２の出力電圧が、ホールドコンデンサ４に記憶される。
【００２２】
また、比較器１２の非反転入力端と接地電圧との間に第２基準電圧発生回路１１が接続され、比較器１２の非反転入力端には第２基準電圧発生回路１１からの第２基準電圧Ｖｒ２が入力されている。比較器１２の出力端は選択回路１３に接続され、比較器１２は、入力された電圧Ｖｐｄと第２基準電圧Ｖｒ２とを比較し、電圧Ｖｐｄが第２基準電圧Ｖｒ２以上になると選択回路１３への出力信号をアサートする。第２基準電圧Ｖｒ２は、第１基準電圧Ｖｒ１よりもわずかに低い電圧に設定されている。
選択回路１３は、比較器１２と遅延回路１０の各出力信号の内、早く信号レベルが変化した方の出力信号をＡＳＷ制御信号Ｓａとしてアナログスイッチ３に出力し、アナログスイッチ３のスイッチング制御を行う。なお、ＡＳＷ制御信号Ｓａは第１制御信号を、ＤＡＴＡ信号Ｓｄは第２制御信号をそれぞれなす。
【００２３】
アナログスイッチ３とホールドコンデンサ４はサンプルホールド回路を形成しており、アナログスイッチ３がオンすると、演算増幅器２の出力電圧でホールドコンデンサ４を充電し、制御回路９は、ＡＰＣ動作期間中はスイッチ回路６をオンさせて電圧−電流変換回路５とレーザダイオードＬＤとを接続する。ＡＰＣ動作が終了する場合は、スイッチ回路６をオフさせて電圧−電流変換回路５とレーザダイオードＬＤとの接続を遮断した後、アナログスイッチ３がオフすると、演算増幅器２の出力電圧がホールドコンデンサ４にホールドされる。
【００２４】
このような構成において、応答の速いフォトダイオードＰＤの場合は、ＤＡＴＡ信号ＳｄがアサートされてレーザダイオードＬＤが発光すると、遅延回路１０の遅延時間よりも短時間で電圧Ｖｐｄが第２基準電圧Ｖｒ２に達し、比較器１２の出力信号が反転して、選択回路１３からアナログスイッチ３をオンにするＡＳＷ制御信号Ｓａが出力され、図２のＡＳＷ制御信号Ｓａを示した波形の破線で示すように、この時点でＡＰＣ動作が開始（ＡＰＣ作動）される。
【００２５】
応答の遅いフォトダイオードＰＤの場合は、ＤＡＴＡ信号ＳｄがアサートされてレーザダイオードＬＤが発光しても、遅延回路１０の遅延時間よりも短時間で電圧Ｖｐｄが第２基準電圧Ｖｒ２に達しないため、遅延回路１０からの出力信号が比較器１２の出力信号よりも先にアサートされ、図２のＡＳＷ制御信号Ｓａを示した波形の実線で示すように遅延時間経過後にＡＰＣ動作を開始する。なお、応答の遅いフォトダイオードＰＤの場合に、電圧Ｖｐｄが第２基準電圧Ｖｒ２に達する時間以上に、遅延回路１０の遅延時間を設定してもよい。
【００２６】
また、ホールドコンデンサ４に充電されていない状態で、ＤＡＴＡ信号Ｓｄがアサートされた場合は、ＡＰＣ動作を開始するまで、レーザダイオードＬＤに電流は供給されず、電圧Ｖｐｄは変化しない。このことから、選択回路１３は、遅延回路１０から入力された信号をＡＳＷ制御信号Ｓａとしてアナログスイッチ３に出力し、ＤＡＴＡ信号Ｓｄがアサートされてから遅延回路１０に設定された遅延時間後にＡＳＷ制御信号Ｓａがアサートされ、ＡＰＣ動作が開始される。
【００２７】
このように、本第１の実施の形態における半導体レーザ駆動装置は、応答の速いフォトダイオードＰＤを使用した場合は、選択回路１３によって、遅延回路１０の遅延時間を待つことなく、可変抵抗７の電圧Ｖｐｄが第１基準電圧Ｖｒ１よりも小さい第２基準電圧Ｖｒ２に達した時点でＡＰＣ動作を開始するようにした。このことから、ＡＰＣ動作の開始時間を短縮させることができ、特に応答速度の速いフォトダイオードを使用した場合に、ＡＰＣ動作の開始時間をより一層短縮させることができる。
【００２８】
【発明の効果】
前記の説明から明らかなように、本発明の半導体レーザ駆動装置によれば、ＡＰＣ動作を行う際の基準となる第１基準電圧よりもわずかに小さい第２基準電圧を用いて、半導体レーザの発光量をモニタするためのフォトダイオードから出力された電流を電圧に変換する可変抵抗の電圧が、前記第２基準電圧に達した時点でＡＰＣ動作を開始することができ、ＡＰＣ動作の開始時間を短縮させることができ、特に発光量検出回路部に応答速度の速いフォトダイオード等を使用した場合にＡＰＣ動作の開始時間をより一層短縮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における半導体レーザ駆動装置の例を示した図である。
【図２】ＡＰＣ動作時における図１の各信号例を示したタイミングチャートである。
【図３】従来の半導体レーザ駆動装置の例を示した図である。
【図４】ＡＰＣ動作時における図３の各信号例を示したタイミングチャートである。
【図５】図３におけるレーザダイオードＬＤの発光量の特性例を示した図である。
【符号の説明】
１半導体レーザ駆動装置
２演算増幅器
３アナログスイッチ
４ホールドコンデンサ
５電圧−電流変換回路
６スイッチ回路
７可変抵抗
８第１基準電圧発生回路
９制御回路
１０遅延回路
１１第２基準電圧発生回路
１２比較器
１３選択回路
ＰＤフォトダイオード
ＬＤレーザダイオード[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor laser driving device that drives a laser diode, and more particularly to a semiconductor laser driving device used for optical writing, optical data communication, an optical disk device, and the like of a laser printer.
[0002]
[Prior art]
Laser diodes that are semiconductor lasers are widely used in the fields of printers, optical discs, optical communications, and the like because they are small and inexpensive, and can easily obtain laser light simply by flowing current. However, since the current-light output characteristic of the laser diode has temperature dependence, special light emission amount control called APC (Automatic Power Control) must be performed to obtain a constant light output. The APC is performed using an output current of a Pin PD (PIN Photo Diode: hereinafter referred to as a photodiode) built in the laser diode. Since the photodiode outputs a current according to the light emission amount of the laser diode, and the output current has no temperature dependence, the light output of the laser diode is controlled to be constant by monitoring the output current value of the photodiode. Can do.
[0003]
FIG. 3 is a diagram showing an example of a conventional semiconductor laser driving device. In FIG. 3, when the DATA signal Sd output from the control circuit 109 is asserted, the switch circuit 105 is turned on to connect the voltage-current conversion circuit 104 and the cathode of the laser diode LD, and the laser diode LD emits light. . The DATA signal Sd is delayed by the delay circuit 108 and output to the analog switch 102 as the ASW control signal Sa. When the DATA signal Sd is asserted and the ASW control signal Sa from the delay circuit 108 is asserted, the analog signal Sd is output. The switch 102 is turned on and the APC operation is started.
[0004]
The photodiode PD supplies a current proportional to the light emission amount of the laser diode LD to the variable resistor 107, and the voltage Vpd that is the voltage across the variable resistor 107 increases. The voltage Vpd is input to the inverting input terminal of the operational amplifier 101, and the predetermined reference voltage Vr from the reference voltage generating circuit 106 is input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 101. For this reason, the amount of current supplied from the voltage-current conversion circuit 104 to the laser diode LD is controlled so that the voltage Vpd becomes the reference voltage Vr.
[0005]
Here, the reason why the delay circuit 108 is necessary will be described.
As shown in FIG. 3, a parasitic capacitance CP exists in the photodiode PD, and the parasitic capacitance CP is equivalently connected in parallel to the photodiode PD. When the laser diode LD emits light, most of the current supplied from the photodiode PD is used to charge the parasitic capacitance CP, and only a small amount of current flows through the variable resistor 107. As time elapses, the charging current to the parasitic capacitance CP decreases and the current flowing through the variable resistor 107 increases, so the voltage Vpd rises over a certain period of time as shown in FIG. The rising speed becomes slower as the parasitic capacitance CP is larger and the light emission amount of the laser diode LD is smaller, and varies greatly depending on the characteristics of the laser diode LD to be used and the photodiode PD incorporated therein.
[0006]
When the APC operation is performed by turning on the analog switch 102 at the same time as the DATA signal Sd is asserted, the light emission amount of the laser diode LD reaches the target value due to the influence of the delay of the change in the voltage Vpd as described above. Nevertheless, since the voltage Vpd has not reached the target voltage, the operational amplifier 101 increases the output voltage, the current supplied to the laser diode LD increases, and the light emission amount of the laser diode LD increases. On the other hand, after the voltage Vpd reaches the reference voltage Vr, the current of the laser diode LD is excessively decreased, and the light emission amount of the laser diode LD causes hunting as shown in FIG. It took a long time to be done.
[0007]
Therefore, the DATA signal Sd is delayed by the delay circuit 108 for the time from when the laser diode LD emits light until the voltage Vpd becomes close to the reference voltage Vr, and then output to the analog switch 102 to start the APC operation. By doing so, hunting of the light emission amount as shown in FIG. 5 can be prevented.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, due to variations in the parasitic capacitance CP of the photodiode PD and the current flowing from the photodiode PD, the response time of the voltage Vpd varies between the case of the photodiode PD having a fast response and the case of the photodiode PD having a slow response as shown in FIG. It varies greatly from case to case. Therefore, the delay time of the delay circuit 108 is set to the time when the photodiode PD with the slowest response is used. In this way, even when the photodiode PD with the fast response is used, the APC operation is performed. There was a problem that the time until starting could not be shortened.
[0009]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and can shorten the time until the start of the APC operation by enabling the APC operation to be started in accordance with the response speed of the photodiode. An object of the present invention is to obtain a semiconductor laser driving device capable of achieving the above.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
A semiconductor laser driving device according to the present invention is a semiconductor laser driving device that performs an APC operation for converting the light emission amount of a laser diode into a voltage and controlling the light emission amount of the laser diode so that the converted voltage becomes a predetermined voltage. ,
A light emission amount detection circuit that detects the light emission amount of the laser diode, converts the detected light emission amount into a voltage, and outputs the voltage;
A voltage-current conversion circuit unit that converts an input voltage into a current and supplies the laser diode;
A light emission amount control circuit unit for controlling the light emission amount of the laser diode by controlling the input voltage of the voltage-current conversion circuit unit so that the output voltage from the light emission amount detection circuit unit becomes a predetermined first reference voltage; ,
In response to a first control signal input, the voltage of the voltage output from the emitting light amount control circuit - a first switch circuit section which performs output control to the current conversion circuit,
A second switch circuit unit for controlling output of the current output from the voltage-current conversion circuit unit to the laser diode in response to the input second control signal;
A control circuit unit that generates and outputs the second control signal to control the operation of the second switch circuit unit;
A first switch control circuit unit that generates the first control signal from the second control signal output from the control circuit unit and the output voltage from the light emission amount detection circuit unit and outputs the first control signal to the first switch circuit unit;
With
The first switch control circuit unit includes the light emission amount detection circuit unit within a predetermined time after the second switch circuit unit starts outputting the current output from the voltage-current conversion circuit unit to the laser diode. When the output voltage is equal to or higher than a predetermined second reference voltage from relative to the first switch circuit, a voltage output from the emitting light amount control circuit unit the voltage - is output to the current conversion circuit, first The output voltage from the light emission amount detection circuit unit is set to the second reference within the predetermined time after the two switch circuit unit starts outputting the current output from the voltage-current conversion circuit unit to the laser diode. it is less than the voltage, after the elapse the predetermined time, to the first switch circuit, a voltage output from the emitting light amount control circuit unit the voltage - a shall be outputted to the current conversion circuit unit.
[0011]
In this case, the second reference voltage is set to be less than the first reference voltage.
[0012]
Specifically, the first switch control circuit unit includes:
A delay circuit unit that outputs the second control signal output from the control circuit unit with a delay of the predetermined time;
A comparison circuit unit that compares the output voltage from the light emission amount detection circuit unit with the second reference voltage and outputs a signal indicating the comparison result;
A selection circuit unit that selects any one of the output signals from the delay circuit unit and the comparison circuit unit and outputs the selected signal to the first switch circuit unit as a first control signal;
With
The selection circuit unit selects a signal having a predetermined signal level from the output signals from the delay circuit unit and the comparison circuit unit.
[0013]
The semiconductor laser driving apparatus according to the present invention converts a light emission amount of a laser diode into a voltage, and performs a APC operation for controlling the light emission amount of the laser diode so that the converted voltage becomes a predetermined voltage. In the device
A light emission amount detection circuit that detects the light emission amount of the laser diode, converts the detected light emission amount into a voltage, and outputs the voltage;
A voltage-current conversion circuit unit that converts the input voltage into current and supplies the laser diode;
A light emission amount control circuit unit for controlling the light emission amount of the laser diode by controlling the input voltage of the voltage-current conversion circuit unit so that the output voltage from the light emission amount detection circuit unit becomes a predetermined first reference voltage; ,
A first switch circuit unit for controlling output of the voltage output from the light emission amount control circuit unit to the voltage-current conversion circuit unit in accordance with the input first control signal;
A second switch circuit unit for controlling output of the current output from the voltage-current conversion circuit unit to the laser diode in response to the input second control signal;
A control circuit unit that generates and outputs the second control signal to control the operation of the second switch circuit unit;
The first control signal is generated from the second control signal output from the control circuit unit and the output voltage from the light emission amount detection circuit unit and output to the first switch circuit unit, and the second switch circuit unit outputs the voltage. -When the output voltage from the light emission amount detection circuit unit becomes equal to or higher than a predetermined second reference voltage within a predetermined time after starting output of the current output from the current conversion circuit unit to the laser diode, A first switch control circuit unit that causes the voltage-current conversion circuit unit to output the voltage output from the light emission amount control circuit unit to one switch circuit unit;
With
The first switch control circuit unit includes:
A delay circuit unit that outputs the second control signal output from the control circuit unit with a delay of the predetermined time;
A comparison circuit unit that compares the output voltage from the light emission amount detection circuit unit with the second reference voltage and outputs a signal indicating the comparison result;
A selection circuit unit that selects any one of the output signals from the delay circuit unit and the comparison circuit unit and outputs the selected signal to the first switch circuit unit as a first control signal;
With
The selection circuit section, of the respective output signals from said delay circuit and said comparing circuit, and selects the signal reaches a predetermined signal level.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, the present invention will be described in detail based on the embodiments shown in the drawings.
First embodiment.
FIG. 1 is a diagram showing an example of a semiconductor laser driving device according to the first embodiment of the present invention.
In FIG. 1, a semiconductor laser driving device 1 performs switching according to an operational amplifier 2, an analog switch 3, a hold capacitor 4 that stores an output voltage of the operational amplifier 2, a voltage-current conversion circuit 5, and an input control signal. A switch circuit 6, a variable resistor 7, and a first reference voltage generation circuit 8 that generates and outputs a predetermined first reference voltage Vr1 are provided.
[0015]
The semiconductor laser driving device 1 also includes a control circuit 9 that controls the operation of the analog switch 3 and the switch circuit 6, a delay circuit 10 that has a predetermined delay time, and a photodiode PD. Furthermore, the semiconductor laser driving device 1 generates a predetermined second reference voltage Vr2 and outputs the second reference voltage generation circuit 11, the comparator 12, and the output signal from the delay circuit 10 or the output signal from the comparator 12. A selection circuit 13 is provided that selects one of the signals and outputs the selected signal to the analog switch 3 as the ASW control signal Sa.
[0016]
FIG. 1 shows an example in which the current flowing through the laser diode LD increases as the output voltage of the operational amplifier 2 increases. The operational amplifier 2 and the first reference voltage generation circuit 8 constitute a light emission amount control circuit unit, the analog switch 3 serves as a first switch circuit unit, the hold capacitor 4 serves as a voltage holding circuit unit, and the voltage-current conversion circuit 5 serves as a voltage-current conversion circuit 5. The voltage-current conversion circuit unit, the switch circuit 6 is the second switch circuit unit, the variable resistor 7 and the photodiode PD are the light emission amount detection circuit unit, the control circuit 9 is the control circuit unit, the delay circuit 10, and the second reference The voltage generation circuit 11, the comparator 12, and the selection circuit 13 each constitute a first switch control circuit unit. Further, the delay circuit 10 forms a delay circuit section, the comparator 12 forms a comparison circuit section, and the selection circuit 13 forms a selection circuit section.
[0017]
A first reference voltage generating circuit 8 is connected between the non-inverting input terminal of the operational amplifier 2 and the ground voltage, and the first reference voltage Vr1 from the first reference voltage generating circuit 8 is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 2. Is entered. The output terminal of the operational amplifier 2 is connected to one end of the analog switch 3, and the other end of the analog switch 3 is connected to the voltage-current conversion circuit 5. A hold capacitor 4 is connected between the connection portion and the ground voltage. It is connected. The switch circuit 6 receives a DATA signal Sd as a control signal from the control circuit 9, and the DATA signal Sd is delayed by the delay circuit 10 with a predetermined delay time set in advance and output to the selection circuit 13. The
[0018]
The analog switch 3 performs switching according to the input ASW control signal Sa, and holds the high-voltage side voltage of the hold capacitor 4 (hereinafter referred to as the voltage of the hold capacitor 4) in order to hold the hold capacitor 4 and the operational amplifier 2 Disconnect the connection to the output terminal. The voltage-current conversion circuit 5 converts the input voltage into a drive current for the laser diode LD, and is connected to the cathode of the laser diode LD via the switch circuit 6. The anode of the laser diode LD is the power supply voltage Vdd. It is connected to the.
[0019]
The switch circuit 6 receives the DATA signal Sd from the control circuit 9 and performs switching according to the input DATA signal Sd. Thus, the switch circuit 6 performs connection control between the voltage-current conversion circuit 5 and the laser diode LD in order to supply a drive current to the laser diode LD. When the DATA signal Sd is asserted and the ASW control signal Sa is asserted, the hold capacitor 4 and the voltage-current conversion circuit 5 are connected to the output terminal of the operational amplifier 2 by the analog switch 3, and the APC operation is started.
[0020]
On the other hand, the cathode of the photodiode PD is connected to the power supply voltage, and the variable resistor 7 is connected between the anode of the photodiode PD and the ground voltage. Further, the connection portion between the anode of the photodiode PD and the variable resistor 7 is connected to each inverting input terminal of the operational amplifier 2 and the comparator 12. The photodiode PD monitors the light emission amount of the laser diode LD and supplies a current proportional to the light emission amount of the laser diode LD to the variable resistor 7. The variable resistor 7 converts the current supplied from the photodiode PD into a voltage Vpd, and the voltage Vpd is output to each inverting input terminal of the operational amplifier 2 and the comparator 12.
[0021]
The operational amplifier 2 controls the current supplied to the laser diode LD by controlling the voltage input to the voltage-current conversion circuit 5 so that the input voltage Vpd is equal to the first reference voltage Vr1. Further, since the voltage of the hold capacitor 4 is charged with the output voltage of the operational amplifier 2, it is the same as the output voltage of the operational amplifier 2. When the analog switch 3 is turned off, the output voltage of the operational amplifier 2 at this time is stored in the hold capacitor 4.
[0022]
A second reference voltage generation circuit 11 is connected between the non-inverting input terminal of the comparator 12 and the ground voltage, and a second reference voltage from the second reference voltage generation circuit 11 is connected to the non-inverting input terminal of the comparator 12. The voltage Vr2 is input. The output terminal of the comparator 12 is connected to the selection circuit 13, and the comparator 12 compares the input voltage Vpd with the second reference voltage Vr2, and when the voltage Vpd becomes equal to or higher than the second reference voltage Vr2, the selection circuit 13 is supplied. The output signal is asserted. The second reference voltage Vr2 is set to a voltage slightly lower than the first reference voltage Vr1.
The selection circuit 13 outputs the output signal whose signal level has changed earlier among the output signals of the comparator 12 and the delay circuit 10 to the analog switch 3 as the ASW control signal Sa, and performs switching control of the analog switch 3. . The ASW control signal Sa serves as a first control signal, and the DATA signal Sd serves as a second control signal.
[0023]
The analog switch 3 and the hold capacitor 4 form a sample hold circuit. When the analog switch 3 is turned on, the hold capacitor 4 is charged by the output voltage of the operational amplifier 2, and the control circuit 9 is a switch circuit during the APC operation period. 6 is turned on to connect the voltage-current conversion circuit 5 and the laser diode LD. When the APC operation is finished, the switch circuit 6 is turned off to cut off the connection between the voltage-current conversion circuit 5 and the laser diode LD, and then the analog switch 3 is turned off. Is held.
[0024]
In such a configuration, in the case of the photodiode PD having a quick response, when the DATA signal Sd is asserted and the laser diode LD emits light, the voltage Vpd becomes the second reference voltage Vr2 in a shorter time than the delay time of the delay circuit 10. As a result, the output signal of the comparator 12 is inverted, and the ASW control signal Sa for turning on the analog switch 3 is output from the selection circuit 13, and as shown by the broken line of the waveform indicating the ASW control signal Sa in FIG. At this point, the APC operation is started (APC operation).
[0025]
In the case of the photodiode PD having a slow response, even if the DATA signal Sd is asserted and the laser diode LD emits light, the voltage Vpd does not reach the second reference voltage Vr2 in a shorter time than the delay time of the delay circuit 10. The output signal from the delay circuit 10 is asserted prior to the output signal of the comparator 12, and the APC operation is started after the lapse of the delay time as shown by the solid line of the waveform indicating the ASW control signal Sa in FIG. In the case of the photodiode PD having a slow response, the delay time of the delay circuit 10 may be set to be longer than the time when the voltage Vpd reaches the second reference voltage Vr2.
[0026]
If the DATA signal Sd is asserted while the hold capacitor 4 is not charged, no current is supplied to the laser diode LD and the voltage Vpd does not change until the APC operation is started. Therefore, the selection circuit 13 outputs the signal input from the delay circuit 10 to the analog switch 3 as the ASW control signal Sa, and performs the ASW control after the delay time set in the delay circuit 10 after the DATA signal Sd is asserted. The signal Sa is asserted and the APC operation is started.
[0027]
As described above, in the semiconductor laser driving device according to the first embodiment, when the photodiode PD having a fast response is used, the selection circuit 13 does not wait for the delay time of the delay circuit 10 without waiting for the delay time of the delay circuit 10. The APC operation is started when the voltage Vpd reaches the second reference voltage Vr2 smaller than the first reference voltage Vr1. Thus, the start time of the APC operation can be shortened, and particularly when a photodiode having a high response speed is used, the start time of the APC operation can be further shortened.
[0028]
【The invention's effect】
As apparent from the above description, according to the semiconductor laser driving device of the present invention, the light emission of the semiconductor laser is performed using the second reference voltage that is slightly smaller than the first reference voltage serving as a reference when performing the APC operation. The APC operation can be started when the voltage of the variable resistor that converts the current output from the photodiode for monitoring the amount into the voltage reaches the second reference voltage, thereby shortening the start time of the APC operation. In particular, the start time of the APC operation can be further shortened when a photodiode or the like having a high response speed is used in the light emission amount detection circuit unit.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a semiconductor laser driving device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a timing chart showing an example of each signal in FIG. 1 during an APC operation.
FIG. 3 is a diagram showing an example of a conventional semiconductor laser driving device.
4 is a timing chart showing an example of each signal in FIG. 3 during an APC operation.
FIG. 5 is a diagram showing a characteristic example of the light emission amount of the laser diode LD in FIG. 3;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor laser drive device 2 Operational amplifier 3 Analog switch 4 Hold capacitor 5 Voltage-current conversion circuit 6 Switch circuit 7 Variable resistor 8 1st reference voltage generation circuit 9 Control circuit 10 Delay circuit 11 2nd reference voltage generation circuit 12 Comparator 13 Selection circuit PD Photo diode LD Laser diode

Claims

In a semiconductor laser driving device that performs an APC operation for converting the light emission amount of a laser diode into a voltage and controlling the light emission amount of the laser diode so that the converted voltage becomes a predetermined voltage.
A light emission amount detection circuit that detects the light emission amount of the laser diode, converts the detected light emission amount into a voltage, and outputs the voltage;
A voltage-current conversion circuit unit that converts an input voltage into a current and supplies the laser diode;
A light emission amount control circuit unit for controlling the light emission amount of the laser diode by controlling the input voltage of the voltage-current conversion circuit unit so that the output voltage from the light emission amount detection circuit unit becomes a predetermined first reference voltage; ,
In response to a first control signal input, the voltage of the voltage output from the emitting light amount control circuit - a first switch circuit section which performs output control to the current conversion circuit,
A second switch circuit unit for controlling output of the current output from the voltage-current conversion circuit unit to the laser diode in response to the input second control signal;
A control circuit unit that generates and outputs the second control signal to control the operation of the second switch circuit unit;
A first switch control circuit unit that generates the first control signal from the second control signal output from the control circuit unit and the output voltage from the light emission amount detection circuit unit and outputs the first control signal to the first switch circuit unit;
With
The first switch control circuit unit includes the light emission amount detection circuit unit within a predetermined time after the second switch circuit unit starts outputting the current output from the voltage-current conversion circuit unit to the laser diode. When the output voltage is equal to or higher than a predetermined second reference voltage from relative to the first switch circuit, a voltage output from the emitting light amount control circuit unit the voltage - is output to the current conversion circuit, first The output voltage from the light emission amount detection circuit unit is set to the second reference within the predetermined time after the two switch circuit unit starts outputting the current output from the voltage-current conversion circuit unit to the laser diode. is less than the voltage, after the elapse the predetermined time, to the first switch circuit, a voltage output from the emitting light amount control circuit unit the voltage - and wherein Rukoto is output to current converter circuit unit Half Body laser driving device.

2. The semiconductor laser driving device according to claim 1, wherein the second reference voltage is less than the first reference voltage .

The first switch control circuit unit includes:
A delay circuit unit that outputs the second control signal output from the control circuit unit with a delay of the predetermined time;
A comparison circuit unit that compares the output voltage from the light emission amount detection circuit unit with the second reference voltage and outputs a signal indicating the comparison result;
A selection circuit unit that selects any one of the output signals from the delay circuit unit and the comparison circuit unit and outputs the selected signal to the first switch circuit unit as a first control signal;
With
3. The semiconductor laser driving device according to claim 1 , wherein the selection circuit unit selects a signal having a predetermined signal level from the output signals from the delay circuit unit and the comparison circuit unit. .

In a semiconductor laser driving device that performs an APC operation for converting the light emission amount of a laser diode into a voltage and controlling the light emission amount of the laser diode so that the converted voltage becomes a predetermined voltage.
A light emission amount detection circuit that detects the light emission amount of the laser diode, converts the detected light emission amount into a voltage, and outputs the voltage;
A voltage-current conversion circuit unit that converts the input voltage into current and supplies the laser diode;
A light emission amount control circuit unit for controlling the light emission amount of the laser diode by controlling the input voltage of the voltage-current conversion circuit unit so that the output voltage from the light emission amount detection circuit unit becomes a predetermined first reference voltage; ,
A first switch circuit unit for controlling output of the voltage output from the light emission amount control circuit unit to the voltage-current conversion circuit unit in accordance with the input first control signal;
A second switch circuit unit for controlling output of the current output from the voltage-current conversion circuit unit to the laser diode in response to the input second control signal;
A control circuit unit that generates and outputs the second control signal to control the operation of the second switch circuit unit;
The first control signal is generated from the second control signal output from the control circuit unit and the output voltage from the light emission amount detection circuit unit and output to the first switch circuit unit, and the second switch circuit unit outputs the voltage. -When the output voltage from the light emission amount detection circuit unit becomes equal to or higher than a predetermined second reference voltage within a predetermined time after starting output of the current output from the current conversion circuit unit to the laser diode, A first switch control circuit unit that causes the voltage-current conversion circuit unit to output the voltage output from the light emission amount control circuit unit to one switch circuit unit;
With
The first switch control circuit unit includes:
A delay circuit unit that outputs the second control signal output from the control circuit unit with a delay of the predetermined time;
A comparison circuit unit that compares the output voltage from the light emission amount detection circuit unit with the second reference voltage and outputs a signal indicating the comparison result;
A selection circuit unit that selects any one of the output signals from the delay circuit unit and the comparison circuit unit and outputs the selected signal to the first switch circuit unit as a first control signal;
With
The selection circuit section, of the respective output signals from said delay circuit and said comparing circuit, semi-conductor laser driving device you and selects the signal reaches a predetermined signal level.