JP4772469B2 - 半導体レーザの駆動回路および発光装置ならびにディスク装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体レーザの駆動技術に関し、特に窒化物半導体レーザの低温領域における駆動技術に関する。

近年、青色レーザとして知られる窒化ガリウムＧａＮなどを材料とするワイドバンドギャップ半導体レーザダイオードの実用化が進んでいる。こうした窒化物半導体レーザは、その波長の短さから、次世代のＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）などの書き込み、読み出しを行うピックアップ部や、ディスプレイ装置、印刷機器や医療機器などさまざまな応用が考えられている。

一般に、半導体レーザの輝度は、デバイスに流れる電流に応じて決定される。したがって、半導体レーザを所望の輝度で発光させるためには、駆動回路によって、輝度に対応した電流を流して定電流駆動する必要がある。

特開平５−２５９５４４号公報 実開昭６３−２９９６８号公報

赤色や近赤外で発光する砒素（Ａｓ）系、あるいはリン（Ｐ）系の半導体レーザでは、低温になるほど特性が向上するのに対して、窒化物半導体レーザは、低温となるほど特性が悪化するという問題を有する。これは、窒化物半導体はバンドギャップが大きく、ドーピングに用いる不純物準位が深いことに起因する。すなわち、不純物準位が深いために、常温でもキャリア（窒化物半導体の場合、正孔である）の活性化率が低く、更に低温化すると、キャリア濃度がさらに低下することよる。一般に、半導体の電気伝導率は、キャリアの移動度と、キャリア濃度の積によって定まるため、低温時にキャリア濃度が低下することにより、素子抵抗が増加する。さらに、ダイオードの接合領域においては、キャリア濃度の減少の大きい側（窒化物半導体レーザではＰ型領域）のキャリアが枯渇しやすいため、反対極性のキャリア（窒化物半導体レーザでは電子）が接合領域を超えて、キャリア濃度の低い側（窒化物半導体レーザではＰ型領域）に注入される。高抵抗化した反対極性領域に注入されたキャリアは、高抵抗化のために生じる電界から得た得たエネルギを、点欠陥形成という形で放出するため、素子の故障や寿命などの信頼性の劣化を招くという問題を有する。

一般的に、半導体レーザの輝度制御は、上述のように駆動回路によって電流注入制御を行うため、低温時に抵抗値が高くなる半導体レーザに対して、常温時と同じ電流を供給した場合、低温時において、デバイスに印加される電圧が高くなり、場合によっては素子特性や、寿命などに影響を及ぼすおそれがある。

特に民生品においては、低温環境において、半導体レーザの駆動が開始される場合が想定されることから、今後、窒化物半導体レーザを搭載した次世代ＤＶＤなどが広く普及する場合を考えると、半導体レーザの回路保護の強化を図る必要がある。

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、低温時の回路保護機能を備えた半導体レーザの駆動回路の提供にある。

本発明のある態様は、半導体レーザを駆動する駆動回路に関する。この駆動回路は、駆動対象の半導体レーザの発光輝度を指示する入力電圧を、電流に変換する電圧電流変換回路と、電圧電流変換回路の出力電流を規定電流値以下に制限する電流制限回路と、電圧電流変換回路の出力電流を増幅し、半導体レーザに駆動電流として供給する出力増幅回路と、低温状態を検出し、低温状態において、電流制限回路の規定電流値を低下せしめる温度検出回路と、を備える。

窒化物半導体レーザなどのワイドバンドギャップ半導体レーザは、低温となるほど抵抗値が増加することから、常温時と低温時で同じ電流を流すと、低温時にデバイスに印加される電圧が大きくなってしまう。そこで、この態様では、低温時に半導体レーザに流れる電流を所定の電流に制限することにより、半導体レーザに高い電圧が印加されるのを防止することができ、好適な回路保護を図ることができる。ここで、「低温状態」とは、半導体レーザの特性が悪化する温度を意味し、デバイスごとに異なるものであって明確な温度範囲が規定されるものではないが、たとえば、１０℃以下を意味する場合もあるし、０℃以下を意味する場合もある。

温度検出回路は、駆動対象の半導体レーザの動作電圧にもとづき、低温状態を判定してもよい。さらに、温度検出回路は、駆動対象の半導体レーザの動作電圧と、所定のしきい値電圧とを比較するコンパレータを含み、動作電圧がしきい値電圧を超えたとき、低温状態と判定してもよい。

半導体レーザをある電流で定電流駆動する場合、その動作電圧、すなわちアノードカソード間の電圧は、低温時ほど大きくなる。したがって、半導体レーザの動作電圧をモニタすることにより半導体レーザが低温状態であることを判定することができる。

温度検出回路は、駆動対象の半導体レーザの動作電圧が上昇するにしたがい、電流制限回路の規定電流値を低下させてもよい。

半導体レーザの動作電圧が上昇するにしたがって、すなわちデバイスの温度が低下するにしたがって、半導体レーザに流れる電流の上限値を低下させることにより、より好適な回路保護を図ることができる。

温度検出回路は、駆動対象の半導体レーザの動作電圧と、所定の基準電圧との差を増幅する反転アンプを含み、当該反転アンプの出力電圧にもとづき、電流制限回路の規定電流値を低下させてもよい。
この場合、反転アンプの出力電圧は、温度が低下するに従って上昇するため、低温になるに従って、駆動電流の上限値を低下させることができる。

温度検出回路は、一端の電位が固定され、他端に定電流負荷が接続されたトランジスタと、トランジスタのゲートに定電圧を印加するバイアス回路と、を含み、トランジスタのオン、オフ状態に応じて、低温状態を判定してもよい。
ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のゲートソースしきい値電圧Ｖｔは、温度が低下するに従って上昇する。そこで、低温状態を判定するためのしきい値温度に応じた定電圧を、ゲートに印加しておくことにより、ＭＯＳＦＥＴは、低温時にオフ、高温時にオンとなり、低温状態を判定することができる。

温度検出回路は、駆動対象の半導体レーザの温度をモニタする温度センサを含んでもよい。温度センサを用いることにより、半導体レーザの温度を直接測定することができる。

電圧電流変換回路は、一端の電位が固定された第１抵抗と、一端が第１抵抗の他端に接続された第１トランジスタと、一端の電位が固定された第２抵抗と、一端が第２抵抗の他端と接続された第２トランジスタと、非反転入力端子に、入力電圧に応じた電圧が入力され、反転入力端子が第１抵抗と第１トランジスタの接続点に接続され、出力端子が第１、第２トランジスタの制御端子に接続された第１演算増幅器と、を含み、第２トランジスタに流れる電流を出力してもよい。電流制限回路は、一端の電位が固定された第３抵抗と、一端が第３抵抗の他端に接続された第３トランジスタと、非反転入力端子に、規定電流値に応じた電圧が入力され、反転入力端子が第３抵抗と第３トランジスタの接続点に接続され、出力端子が第１、第２、第３トランジスタの制御端子に接続された第２演算増幅器と、を含んでもよい。

この場合、第１演算増幅器の非反転入力端子に入力される、入力電圧に応じた電圧が、第２演算増幅器の非反転入力端子に入力される、規定電流値に応じた電圧より低いとき、入力電圧に応じた電圧に比例した電流が出力される。入力電圧に応じた電圧が、規定電流値に応じた電圧を超えると、出力電流は、規定電流値に制限される。

駆動回路は、ひとつの半導体基板上に一体集積化されてもよい。「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。駆動回路を１つのＬＳＩとして集積化することにより、回路面積を削減することができるとともに、回路素子の特性を均一に保つことができる。

本発明の別の態様は、発光装置である。この発光装置は、半導体レーザと、半導体レーザを駆動する上述の駆動回路と、を備える。半導体レーザは、ＧａＮなどの窒化物半導体レーザであってもよい。

本発明のさらに別の態様は、ディスク装置である。このディスク装置は、半導体レーザから出力される光を、ディスクメディアに照射する上述の発光装置を備える。

なお、以上の構成要素の任意の組合せや、本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明に係る駆動回路によれば、低温時にデバイスを好適に保護することができる。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る発光装置２００の構成を示す回路図である。発光装置２００は、半導体レーザＬＤ１と、半導体レーザＬＤ１を駆動する駆動回路１００を含む。本実施の形態において、駆動回路１００は、ひとつの半導体基板上に機能ＩＣとして一体集積化されている。この駆動回路１００は、駆動対象の半導体レーザＬＤ１の発光輝度を指示する入力電圧Ｖｉｎに応じた出力電流Ｉｏｕｔを生成し、半導体レーザＬＤ１に供給する。駆動回路１００は、入出力用の端子として、入力端子１０２、出力端子１０４、接地端子１０６を備える。入力端子１０２には、外部から入力電圧Ｖｉｎが入力される。出力端子１０４は、駆動対象の半導体レーザＬＤ１のアノードに接続され、接地端子１０６は、半導体レーザＬＤ１のカソードとともに接地される。本実施の形態において、半導体レーザＬＤ１に流れる電流を出力電流Ｉｏｕｔ（もしくは駆動電流）といい、半導体レーザＬＤ１のアノードカソード間電圧を動作電圧Ｖｏｐという。本実施の形態において、半導体レーザＬＤ１は、ＧａＮなどの窒化物半導体レーザである。

電圧電流変換回路１０は、駆動対象の半導体レーザＬＤ１の発光輝度を指示する入力電圧Ｖｉｎを、電流Ｉｄｒｖ１に変換する。電流制限回路２０は、電圧電流変換回路１０の出力電流Ｉｄｒｖ１を規定電流値Ｉｌｉｍ以下に制限する。出力増幅回路３０は、電流制限回路２０によって制限された電圧電流変換回路１０の出力電流Ｉｄｒｖ２を増幅し、半導体レーザＬＤ１に駆動電流Ｉｏｕｔとして供給する。

温度検出回路４０は、半導体レーザＬＤ１の温度Ｔｅｍｐをモニタして、半導体レーザＬＤ１の低温状態を検出する。温度検出回路４０は、電流制限回路２０に対し、制御信号Ｓ１を出力しており、低温状態を検出すると、電流制限回路２０の規定電流値Ｉｌｉｍを低下せしめる。

図２は、本実施の形態に係る図１の駆動回路１００の詳細な構成例を示す回路図である。電圧電流変換回路１０は、抵抗Ｒ１０、コンダクタンスアンプ１２を含む。抵抗Ｒ１０は一端が接地され、他端が入力端子１０２に接続される。コンダクタンスアンプ１２の非反転入力端子は、入力端子１０２と接続され、入力電圧Ｖｉｎが印加されている。コンダクタンスアンプ１２は、入力電圧Ｖｉｎを電圧電流変換し、電流Ｉｄｒｖ１を出力する。

本実施の形態において、温度検出回路４０は、コンパレータ４２、基準電圧源４４を含み、駆動対象の半導体レーザＬＤ１の動作電圧Ｖｏｐにもとづき、低温状態を判定する。コンパレータ４２は、非反転入力端子が出力端子１０４と接続され、動作電圧Ｖｏｐが入力される。コンパレータ４２の反転入力端子には、基準電圧源４４により生成されるしきい値電圧Ｖｔｈ１が入力される。コンパレータ４２は、半導体レーザＬＤ１の動作電圧Ｖｏｐと、しきい値電圧Ｖｔｈ１を比較し、Ｖｏｐ＞Ｖｔｈ１のときハイレベル、Ｖｏｐ＜Ｖｔｈ１のときローレベルとなる制御信号Ｓ１を出力する。この温度検出回路４０は、動作電圧Ｖｏｐがしきい値電圧Ｖｔｈ１を超えたとき、低温状態と判定する。

半導体レーザＬＤ１をある電流で定電流駆動する場合、その動作電圧Ｖｏｐは、低温時ほど大きくなる。そこで、本実施の形態に係る駆動回路１００は、半導体レーザＬＤ１の動作電圧Ｖｏｐをモニタすることにより半導体レーザが低温状態であることを判定する。

電流制限回路２０は、制御信号Ｓ１がローレベルのとき、規定電流値Ｉｌｉｍを第１電流Ｉｌｉｍ１に設定し、制御信号Ｓ１がハイレベルとなると、規定電流Ｉｌｉｍを、第１電流Ｉｌｉｍ１より低く設定される第２電流Ｉｌｉｍ２に低下させる。

図３は、電圧電流変換回路１０、電流制限回路２０、出力増幅回路３０の構成例を示す回路図である。

電圧電流変換回路１０は、第１抵抗Ｒ１、第２抵抗Ｒ２、第１トランジスタＭ１、第２トランジスタＭ２、第１演算増幅器ＯＰ１、抵抗Ｒ１０を含む。
第１抵抗Ｒ１は、一端が接地されてその電位が固定されている。第１トランジスタＭ１は、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴであって、ソースが第１抵抗Ｒ１の他端に接続される。同様に、第２抵抗Ｒ２は、一端が接地され、他端には、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴである第２トランジスタＭ２のソースが接続される。第１演算増幅器ＯＰ１は、非反転入力端子に、入力電圧Ｖｉｎが入力され、反転入力端子が第１抵抗Ｒ１と第１トランジスタＭ１の接続点に接続される。第１演算増幅器ＯＰ１の出力端子は、第１トランジスタＭ１、第２トランジスタＭ２の制御端子であるゲートに接続される。電圧電流変換回路１０は、第２トランジスタＭ２に流れる電流を、駆動電流Ｉｄｒｖ２として出力する。

電圧電流変換回路１０において、第１演算増幅器ＯＰ１の非反転入力端子と反転入力端子の電位が近づくように帰還がかかるため、第１抵抗Ｒ１と第１トランジスタＭ１の接続点の電位は、入力電圧Ｖｉｎと等しくなるように調節される。その結果、第１抵抗Ｒ１、第１トランジスタＭ１には、Ｉｄｒｖ１＝Ｖｉｎ／Ｒ１で与えられる電流が流れる。

本実施の形態において、第１抵抗Ｒ１と第２抵抗Ｒ２はペアリングして構成されており、第１トランジスタＭ１と第２トランジスタＭ２もペアリングして構成されている。その結果、第１トランジスタＭ１および第２トランジスタＭ２のゲート電位は、第１演算増幅器ＯＰ１の出力電圧と等しくなり、第２トランジスタＭ２には、駆動電流Ｉｄｒｖ１に応じた電流Ｉｄｒｖ２が流れる。

電流制限回路２０は、第３抵抗Ｒ３、第３トランジスタＭ３、第２演算増幅器ＯＰ２、電圧源２２を含む。第３抵抗Ｒ３は、一端が接地され、その電位が固定される。第３トランジスタＭ３はソースが第３抵抗Ｒ３の他端に接続される。電圧源２２は、規定電流Ｉｌｉｍに応じた規定電圧Ｖｌｉｍを生成する。電圧源２２は可変電圧源であって、制御信号Ｓ１が入力されており、制御信号Ｓ１がローレベルのとき、規定電圧Ｖｌｉｍを第１電圧Ｖｌｉｍ１に設定する。また、電圧源２２は、制御信号Ｓ１がハイレベルのとき、すなわち低温状態において、規定電圧Ｖｌｉｍを、第１電圧Ｖｌｉｍ１より低い第２電圧Ｖｌｉｍ２に設定する。第２演算増幅器ＯＰ２は、非反転入力端子に、電圧源２２から出力される規定電圧Ｖｌｉｍが入力され、反転入力端子が第３抵抗Ｒ３と第３トランジスタＭ３の接続点に接続される。第２演算増幅器ＯＰ２の出力端子は、第１トランジスタＭ１、第２トランジスタＭ２、第３トランジスタＭ３の制御端子であるゲートに接続される。

電流制限回路２０は、入力電圧Ｖｉｎが規定電圧Ｖｌｉｍより高くなるとアクティブとなる。電流制限回路２０がアクティブとなると、第２演算増幅器ＯＰ２の非反転入力端子と反転入力端子の電位が等しくなるように帰還がかかる。その結果、第３抵抗Ｒ３と第３トランジスタＭ３の接続点の電位が、規定電圧Ｖｌｉｍに等しくなり、第３トランジスタＭ３、第３抵抗Ｒ３には、Ｉｌｉｍ＝Ｖｌｉｍ／Ｒ３で与えられる電流が流れる。

本実施の形態において、第３トランジスタＭ３と第２トランジスタＭ２はペアリングされており、第３抵抗Ｒ３と第２抵抗Ｒ２はペアリングされている。その結果、電流制限回路２０がアクティブのとき、第２トランジスタＭ２および第３トランジスタＭ３のゲート電位は、第２演算増幅器ＯＰ２の出力電圧と等しくなり、Ｖｉｎ＞Ｖｌｉｍのとき、第２トランジスタＭ２には、電流Ｉｌｉｍに対応した電流Ｉｄｒｖ２が流れることになる。

この電流制限回路２０によれば、電流Ｉｄｒｖ２を、規定電圧Ｖｌｉｍに応じた規定電流Ｉｌｉｍ以下に制限することができ、規定電圧Ｖｌｉｍを変化させることにより、出力電流Ｉｏｕｔの上限値を調節することができる。

出力増幅回路３０は、ＰチャンネルＭＯＳＦＥＴであるトランジスタＭ１０、Ｍ１１を含む。トランジスタＭ１０は、駆動電流Ｉｄｒｖ２の経路上に設けられる。トランジスタＭ１０、Ｍ１１はゲート、ソースが共通に接続されておりカレントミラー回路を構成する。トランジスタＭ１０、Ｍ１１は、そのミラー比に応じて駆動電流Ｉｄｒｖ２を増幅し、出力端子１０４から出力電流Ｉｏｕｔを出力する。ミラー比を１：ｎとすると、Ｉｏｕｔ＝Ｉｄｒｖ２×ｎが成り立つ。

以上のように構成された駆動回路１００の動作について説明する。図４は、本実施の形態に係る駆動回路１００の入出力特性を示す。図４の横軸は入力電圧Ｖｉｎを、縦軸は、出力電流Ｉｏｕｔを示す。温度検出回路４０から出力される制御信号Ｓ１がローレベルのとき、すなわち、低温状態でないとき、電流制限回路２０の規定電圧Ｖｌｉｍは、Ｖｌｉｍ１に設定される。電流制限回路２０の出力電流Ｉｄｒｖ２は、Ｖｉｎ＜Ｖｌｉｍ１の範囲において、入力電圧Ｖｉｎに比例して増加する。Ｖｉｎ＞Ｖｌｉｍ１となると、電流制限回路２０がアクティブとなり、電流Ｉｄｒｖ２は、Ｉｌｉｍ１に制限される。その結果、駆動回路１００の出力電流Ｉｏｕｔは、ｎ×Ｉｌｉｍ１以下に制限される。

温度検出回路４０が低温状態を検出すると、制御信号Ｓ１がハイレベルとなり、電流制限回路２０の電圧源２２により生成される規定電圧Ｖｌｉｍが第２電圧Ｖｌｉｍ２となる。その結果、出力電流Ｉｏｕｔの上限値は、ｎ×Ｉｌｉｍ２以下に制限される。

窒化物半導体レーザなどのワイドバンドギャップ半導体レーザは、低温となるほど抵抗値が増加することから、常温時と低温時で同じ電流を流すと、低温時にデバイスに印加される電圧が大きくなってしまう。本実施の形態に係る駆動回路１００によれば、低温時と常温時で、半導体レーザＬＤ１に流れる電流の上限値を変化させることにより、半導体レーザに高い電圧が印加されるのを防止することができ、好適な回路保護を図ることができる。

また、半導体レーザＬＤ１の抵抗値は、低温になるほど増加するため、半導体レーザＬＤ１に一定の電流を流して定電流駆動するときの動作電圧Ｖｏｐは、低温になるほど上昇する。そこで、本実施の形態に係る駆動回路１００の温度検出回路４０は、動作電圧Ｖｏｐをモニタすることにより、好適に低温状態を判定することができる。

（第２の実施の形態）
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る駆動回路１００の構成を示す回路図である。第２の実施の形態に係る駆動回路１００は、第１の実施の形態に係る駆動回路１００と比べて、温度検出回路４０の構成が異なる。以下、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。

本実施の形態に係る駆動回路１００において、温度検出回路４０は、駆動対象の半導体レーザＬＤ１の動作電圧Ｖｏｐが上昇するにしたがい、電流制限回路２０の規定電流値Ｉｌｉｍを低下させる。温度検出回路４０は、電流制限回路２０に対して、規定電流値Ｉｌｉｍを制御するための制御信号Ｓ２を出力する。

温度検出回路４０は、基準電圧源４４、抵抗Ｒ４１、Ｒ４２、演算増幅器ＯＰ４を含む。演算増幅器ＯＰ４の非反転入力端子には、基準電圧源４４によって生成される基準電圧Ｖｒｅｆが入力される。演算増幅器ＯＰ４の反転入力端子と、出力端子１０４の間には、抵抗Ｒ４１が設けられ、演算増幅器ＯＰ４の出力端子と反転入力端子の間には、抵抗Ｒ４２が設けられる。演算増幅器ＯＰ４、抵抗Ｒ４１、Ｒ４２は、反転アンプを構成する。

演算増幅器ＯＰ４、抵抗Ｒ４１、Ｒ４２を含む反転アンプは、駆動対象の半導体レーザＬＤ１の動作電圧Ｖｏｐと、所定の基準電圧Ｖｒｅｆとの差を増幅する。この反転アンプの出力電圧Ｖｓ２は、制御信号Ｓ２として電流制限回路２０へと出力される。

本実施の形態において、電流制限回路２０は、反転アンプの出力電圧Ｖｓ２に応じて規定電圧Ｖｌｉｍを設定する。たとえば、図３の電流制限回路２０の第２演算増幅器ＯＰ２の非反転入力端子に、演算増幅器ＯＰ４の出力電圧Ｖｓ２を、直接、あるいは定数倍して入力してもよい。

図６は、第２の実施の形態に係る駆動回路１００の入出力特性を示す。本実施の形態では、電流制限回路２０の規定電流Ｉｌｉｍを設定する規定電圧Ｖｌｉｍが、動作電圧Ｖｏｐに応じて連続的に変化する。すなわち、一定電流で半導体レーザＬＤ１を駆動するときに、温度が低下すると、動作電圧Ｖｏｐは上昇し、温度検出回路４０の出力電圧Ｖｓ２は、低下する。その結果、低温となるほど、規定電圧Ｖｌｉｍおよび規定電流Ｉｌｉｍは低下していく。

本実施の形態に係る駆動回路１００によれば、半導体レーザＬＤ１の動作電圧Ｖｏｐが上昇するにしたがい、すなわちデバイスの温度が低下するにしたがい、半導体レーザＬＤ１に流れる電流の上限値を低下させることができ、好適な回路保護を図ることができる。

最後に、第１、第２の実施の形態に係る発光装置２００が好適に使用可能な応用例について説明する。図７は、実施の形態に係る駆動回路１００を利用したディスク装置３００の構成を示すブロック図である。ディスク装置３００は、ディスクメディア４００を回転させるためのスピンドルモータ３３０と、スピンドルモータ３３０を駆動するモータ制御部３２０と、実施の形態に係る発光装置２００と、ＤＳＰ３１０と、図示しないピックアップ等を含む。ＤＳＰ３１０は、ディスク装置３００を統合的に制御するブロックであり、発光装置２００の発光状態を制御するとともに、スピンドルモータ３３０の回転制御などを行う。ＤＳＰ３１０は、発光装置２００に対して、入力電圧Ｖｉｎを出力する。発光装置２００は、入力電圧Ｖｉｎに応じて半導体レーザＬＤ１を発光させ、半導体レーザＬＤ１から出力される光を、ディスクメディア４００に照射し、データの読み出しや書込を実行する。

実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

第１の実施の形態において、温度検出回路４０は、図８に示す構成としてもよい。図８は、温度検出回路４０の別の構成例を示す回路図である。温度検出回路４０は、トランジスタＭ４０、定電流源４８、バンドギャップリファレンス回路４６、抵抗Ｒ４４、Ｒ４５を含む。トランジスタＭ４０は、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴであって、ソースが接地されて電位が固定されている。トランジスタＭ４０のドレインには、定電流負荷として定電流源４８が接続される。バンドギャップリファレンス回路４６は、定電圧Ｖｒｅｆを生成する。抵抗Ｒ４４、Ｒ４５は、定電圧Ｖｒｅｆを分圧し、トランジスタＭ４０のゲートに印加する。温度検出回路４０は、トランジスタＭ４０のオンオフ状態に応じて、低温状態を判定する。

ＭＯＳＦＥＴのゲートソースしきい値電圧Ｖｔは、温度が低下するに従って上昇するため、低温状態を判定するためのしきい値温度に応じた定電圧を、ゲートに印加しておくことにより、ＭＯＳＦＥＴは、低温時にオフ、高温時にオンとなり、低温状態を判定することができる。

また、温度検出回路４０は、駆動対象の半導体レーザＬＤ１の温度をモニタする温度センサを含んでもよい。温度センサによって、半導体レーザＬＤ１の温度を直接モニタして、電流制限回路２０における規定電流Ｉｌｉｍの値を制御することにより、回路保護を実現することができる。

駆動回路１００は、すべて一体集積化されていてもよく、あるいは、その一部がディスクリート部品やチップ部品で構成されていてもよい。どの部分をどの程度集積化するかは、駆動回路１００の仕様、コストや占有面積などによって決めればよい。

第１の実施の形態に係る発光装置の構成を示す回路図である。 図１の駆動回路の詳細な構成例を示す回路図である。 電圧電流変換回路、電流制限回路、出力増幅回路の構成例を示す回路図である。 図１の駆動回路の入出力特性を示す図である。 第２の実施の形態に係る駆動回路の構成を示す回路図である。 図５の駆動回路の入出力特性を示す図である。 実施の形態に係る駆動回路を利用したディスク装置の構成を示すブロック図である。 温度検出回路の別の構成例を示す回路図である。

符号の説明

１００ 駆動回路、 １０２ 入力端子、 １０４ 出力端子、 １０６ 接地端子、 ＬＤ１ 半導体レーザ、 ２００ 発光装置、 １０ 電圧電流変換回路、 Ｒ１ 第１抵抗、 Ｒ２ 第２抵抗、 Ｍ１ 第１トランジスタ、 Ｍ２ 第２トランジスタ、 ＯＰ１ 第１演算増幅器、 Ｒ１０ 抵抗、 １２ コンダクタンスアンプ、 ２０ 電流制限回路、 ２２ 電圧源、 Ｒ３ 第３抵抗、 Ｍ３ 第３トランジスタ、 ＯＰ２ 第２演算増幅器、 ３０ 出力増幅回路、 ４０ 温度検出回路、 ４２ コンパレータ、 ４４ 基準電圧源。

Claims (11)

1. 半導体レーザを駆動する駆動回路であって、
   駆動対象の前記半導体レーザの発光輝度を指示する入力電圧を、電流に変換する電圧電流変換回路と、
   前記電圧電流変換回路の出力電流を規定電流値以下に制限する電流制限回路と、
   前記電圧電流変換回路の出力電流を増幅し、前記半導体レーザに駆動電流として供給する出力増幅回路と、
   前記半導体レーザの温度を検出し、低温状態において、前記電流制限回路の規定電流値を低下せしめる温度検出回路と、
   を備え、
   前記電圧電流変換回路は、
   一端の電位が固定された第１抵抗と、
   一端が前記第１抵抗の他端に接続された第１トランジスタと、
   一端の電位が固定された第２抵抗と、
   一端が前記第２抵抗の他端と接続された第２トランジスタと、
   非反転入力端子に、前記入力電圧に応じた電圧が入力され、反転入力端子が前記第１抵抗と前記第１トランジスタの接続点に接続され、出力端子が前記第１、第２トランジスタの制御端子に接続された第１演算増幅器と、
   を含み、前記第２トランジスタに流れる電流を出力し、
   前記電流制限回路は、
   一端の電位が固定された第３抵抗と、
   一端が前記第３抵抗の他端に接続された第３トランジスタと、
   非反転入力端子に、前記温度検出回路によって検出された温度に応じた電圧レベルを有する規定電圧が入力され、反転入力端子が前記第３抵抗と前記第３トランジスタの接続点に接続され、出力端子が前記第１、第２、第３トランジスタの制御端子に接続された第２演算増幅器と、
   を含むことを特徴とする駆動回路。
2. 前記温度検出回路は、駆動対象の前記半導体レーザの動作電圧にもとづき、低温状態を判定することを特徴とする請求項１に記載の駆動回路。
3. 前記温度検出回路は、駆動対象の前記半導体レーザの動作電圧と、所定のしきい値電圧とを比較するコンパレータを含み、前記動作電圧が前記しきい値電圧を超えたとき、低温状態と判定することを特徴とする請求項２に記載の駆動回路。
4. 前記温度検出回路は、駆動対象の前記半導体レーザの動作電圧が上昇するにしたがい、前記電流制限回路の前記規定電圧を低下させることを特徴とする請求項２に記載の駆動回路。
5. 前記温度検出回路は、駆動対象の前記半導体レーザの動作電圧と、所定の基準電圧との差を増幅する反転アンプを含み、当該反転アンプの出力電圧にもとづき、前記電流制限回路の前記規定電圧を低下させることを特徴とする請求項４に記載の駆動回路。
6. 前記温度検出回路は、
   一端の電位が固定され、他端に定電流負荷が接続されたトランジスタと、
   前記トランジスタのゲートに定電圧を印加するバイアス回路と、
   を含み、前記トランジスタのオンオフ状態に応じて、低温状態を判定することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の駆動回路。
7. 前記温度検出回路は、駆動対象の前記半導体レーザの温度をモニタする温度センサを含むことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の駆動回路。
8. ひとつの半導体基板上に一体集積化されたことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の駆動回路。
9. 半導体レーザと、
   前記半導体レーザを駆動する請求項１から８のいずれかに記載の駆動回路と、
   を備えることを特徴とする発光装置。
10. 前記半導体レーザは、窒化物半導体レーザであることを特徴とする請求項９に記載の発光装置。
11. 前記半導体レーザから出力される光を、ディスクメディアに照射する請求項９または１０に記載の発光装置を備えることを特徴とするディスク装置。

Images