JPH02287933A - 半導体レーザ駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、半導体レーザの光を絞った微小スポットを用
いて、光デイスク上に情報を記録したり、あるいは記録
した光デイスク上の情報を消去・再生する光デイスク装
置等に用いられ、特に複数の半導体レーザを用いたマル
チビーム用の半導体し−ザ駆動回路に関するものである
。

従来の技術 近年、光デイスク装置の転送速度を高めるため、複数の
レーザビームを用いて光ディスクのデータ転送を並列に
行なう方法が用いられようとしている。

複数のレーザビームを得る方法の具体例を第５図を用い
て説明する。ここでは複数のレーザビームの一例として
、３個の場合について説明する。

第５図において１は半導体レーザを同じ基板上に３個形
成した発光素子である。ここでは、ＬＤｌ。

ＬＤ２．ＬＤ３の３つの半導体レーザが、独立に発光す
る。光受光器２は半導体レーザの後ろの光をモニタして
、光出力を一定に制御するのに用いられる。光受光器２
も半導体レーザに対応して、独立にＰＤＩ、ＰＤ２．Ｐ
Ｄ３の３個ある。３は半導体レーザの活性層で、ここか
らレーザ発振の光出力が取り出される。４は光出力で、
３個の半導体レーザからそれぞれＢＭｌ、ＢＭ２．８Ｍ
３の３つの光ビームがとりだされる。この３つのビーム
を用いて、ディスク転送を並列に行なうことができる。

上記マルチビームの発光素子を用いた、従来の半導体レ
ーザ駆動回路を第６図に示す。第６図においてマルチビ
ームの数は一般数Ｎで表ワシ、３からＮ−１は図では省
略している。

本図において５．　６．　７は光受光器ＰＤＩ、ＰＤ２
．ＰＤＮで、対応する半導体レーザの光出力を受けて、
光出力に応じた８、　　９．　１０のモニタ電流ＩＭを
発生する。１１．　１２．１３はモニタ電流ＩＭを電圧
に変換する抵ｔｔＲである。１４゜１５．１８は電流電
圧変換用のアンプＩＶで、モニタ電流ＩＭから１７．１
８．１９のモニタ電圧ＶＭを発生する。２０．２１．２
２はサーボアンプＳＡで、モニタ電圧ＶＭと基準電圧Ｖ
Ｒとの比較を行い、２８，２７．２８の制御電圧ｖＳを
発生する。２３．２４．２５は半導体レーザの光出力を
決める基準電圧ＶＲである。２９．３０．３１は半導体
レーザの電流源ＣＲ−＠、前記制御電圧ＶＳにより制御
され、３２，３３．３４の駆動電流ＩＬを流す。３５．
３８．３７は半導体レーザＬＤである。

以上のように構成された従来の半導体レーザ駆動回路に
おいて、以下その動作を、Ｎ個のなかから１番目の半導
体レーザについて説明する。

３５の半導体レーザＬＤＩめ光出力を５の光受光器ＰＤ
Ｉがモニタして、光出力に応じた８のモニタ電流ＩＭＩ
を発生する。モニタ電流ＩＭＩは電流電圧変換器１４の
ＩＶＩによりモニタ電圧ＶＭ１に変換される。半導体レ
ーザしＤｌの光出力を設定する２３の基準電圧ＶＲＩと
、前記モニタ電圧ＶＭ１がサーボアンプＳＡＩで比較さ
れ、その差に応じた２６の制御電圧ＶＳＩが発生する。

制御電圧ＶＳＩは、２９の電流源ＣＲＩを駆動して３２
の駆動電流ＩＬＬを流し、半導体レーザＬＤ１の光出力
を一定にする。

他の２番目の半導体レーザＬＤ２からＮ番目の半導体レ
ーザＬＤＨについても全く同様に制御される。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記の従来の構成では、マルチビームの数
、すなわち半導体レーザの数が増えると、それに応じて
電流電圧変換器ｋｖの数も増え、回路規模が大きくなっ
てしまうと言う問題点を存していた。

また光出力は、基準電圧ＶＲで設定されるため、Ｎ個の
基準電圧ＶＲが変動したら、Ｎ個の半導体レーザの光出
力が変動してし士うことになる。

本発明はかかる点に鑑み、半導体レーザの数が多くなる
マルチビーム用に回路規模がコンパクトで、光出力の変
動が少ない半導体レーザ駆動回路を提供することを目的
とする。

課題を解決するための手段 本発明は、Ｎ個（Ｎ≧２）の半導体レーザから構成され
る発光素子と、それぞれの半導体レーザの光を受けて光
出力に応じた一ｇニタ信号を発生するＮ個の光受光器と
、前記Ｎ個の光受光器からのモニタ信号の１つを時分割
で選択する第１の制御回路と、モニタ信号から半導体レ
ーザの光出力を所定の光出力に制御する制御電圧を演算
する演算部と、選択された時には前記制御電圧をサンプ
ルし選択されていない時には制御電圧をホールドする独
立したＮ個のサンプルホールド回路と、Ｎ個のサンプル
ホールド回路の出力により前記各半導体レーザに各々電
流を流す独立したＮ個の電流源と、前記第１の制御回路
で選択した光受光器に対応する半導体レーザに接続した
サンプルホールド回路を選択し、前記演算部で演算され
た制御電圧をそのサンプルホールド回路ｌと供給する第
２の制御回路と、を備えたことを特徴とするものである
。

作用 本発明は前記した構成により、Ｎ個のサンプルホールド
回路で制御電圧をホールドして、半導体レーザを駆動し
ている。第１の制御回路で時分割で選択したＮ個のなか
の１つの光受光器より得られるモニタ信号から演算部で
制御電圧が演算され、対応する半導体レーザのサンプル
ホールド回路にホールドされる。このように第１の制御
回路で光受光器を選択することで、電流電圧変換器を共
用化し、回路規模をコンパクトにすることが出来る。

また制御電圧を演算部で演算することで、光出力を設定
する基準電圧を共用化し、Ｎ個の半導体レーザの光出力
の変動を抑えるようにしている。

実施例 第１図は本発明の実施例における半導体レーザ駆動回路
のブロック図を示す。先に説明した従来例の第６図に追
加した部分の説明をする。

４０はＮ個のモニタ電流から１つを時分割で選択する第
１の制御回路である。４１．　４２．　４３はアナログ
スイッチＳＷＡで、通常はオーブン状態で、第１の制御
回路で選択きれた１つがオンになり、モニタ電流ＩＭを
次段の電流電圧変換器１４に接続する。４４，４５．４
８はアナログスイッチＳＷＡのゲートＧＡで、第１の制
御回路４０により、時分割でどれか１つが選択される。

４７はＡＤ変換器で、１７のアナログのモニタ電圧ＶＭ
をＡＤ変換して、４８のディジタルのモニタ電圧ＶＭＤ
を発生する。４９はｃｐＵで、４８のモニタ電圧ＶＭＤ
より、所定の光出力になる制御電圧５０のＶＳＤを演算
する。５１はＤＡ変換器で、ＣＰＵ４９のディジタルの
制御電圧ＶＳＤを５２のアナログの制御電圧ｖＳに変換
する。５３はアナログの制御電圧ＶＳを、Ｎ個の駆動回
路のうちの１つに選択して接続する第２の制御回路であ
る。

５４．５５．５８はアナログスイッチＳＷＢで、通常は
オーブン状態で制御電圧ＶＳをホールドし、第２の制御
回路５３で選択された１つがオンになって、ＤＡ変換器
５１と後段のサンプルホールド回路を接続する。５７．
５８．５９はアナログスイッチＳＷＢのゲー）ＧＢで、
第２の制御回路５３によりどれか１つが選択される。６
０．Ｅ！１．８２はホールド用のコンデンサである。８
３．Ｅｉ４゜６５はサンプルホールド用のバッファーア
ンプＳＨである。６６．６７．８８は後段の電流源ＣＲ
を駆動する制御電圧ＶＳＨである。ＶＳＨは、第２の制
御回路５３が選択しているアナログスイッチＳＷＢがオ
ン状態では、ＤＡ変換器の出力ＶＳが、それ以外ではホ
ールドした電圧が発生している。

以上のように構成された半導体レーザ駆動回路において
、まずＣＰＵ４９がモニタ電圧ＶＭＤから、制御電圧Ｖ
ＳＤをどのよろに演算するかを説明する。第２図は半導
体レーザの駆動電流と光出力との関係を示す図である。

駆動電流は、電流源の抵抗により、制御電圧ＶＳＤに変
換できる。また光出力は、電流電圧変換器の抵抗により
、モニタ電圧ＶＭＤに変換できる。つまり第２図は制御
電圧ＶＳＤを横軸に、モニタ電圧ＶＭＤを縦軸に取った
ものと言える。ここで設定したい光出力がＰ、の場合に
駆動電流Ｉｓをどのように演算するかを説明する。駆動
電流１１＋　　Ｉｍをテスト電流として流した時の、光
出力をＰ＋、Ｐｅとする。これより光出力の傾きＳＬが
ＳＬ”（Ｐｇ　　Ｐ＋）／（Ｉｓ−Ｉ＋）で計算される
。この傾きＳＬより設定する光出力Ｐｓに対応する駆動
電流ＩｍがＩｓ＝　Ｉａ＋（Ｐｓ−Ｐｅ）／ＳＬと計算
される。これより駆動電流１．に対応する制御電圧ＶＳ
ＤをＣＰＵ４９が出力すれば、所定の光出力ＰＳが、設
定されることになる。

第３図を用いて、第１図で示した本実施例の半導体レー
ザ駆動回路の動作を説明する。ここではＮ個の駆動回路
のうち簡単のために２つの場合について説明する。また
アナログスイッチ４１〜４３゜５４〜５６の制御は第１
の制御回路４０と第２の制御回路５３により時分割で行
なわれる。

信号線は上から５ＷＡ１は、１番目の光受光器ＰＤＩに
つながったアナログスイッチ、５ＷＡ２は２番目の光受
光器ＰＤ２につながったアナログスイッチである。ＶＭ
は電流電圧変換器１４の出力であるモニタ電圧である。

ＣＰＵはＣＰＵ４９の演算状態を表わす。Ｄ／Ａ　（Ｖ
Ｓ）はＤＡ変換器５１の出力である。ＳＷＢ　１は１番
目のサンプルホールド回路のアナログスイッチ、５ＷＢ
２は２番目のサンプルホールド回路のアナログスイッチ
である。

時間む１でアナログスイッチ５ＷＡＩがオンで、１番目
の光受光器ＰＤＩのモニタ電流ＩＭＩが電流電圧変換器
に入り、モニタ電圧ＶＭがＶＭＩになる。この時アナロ
グスイッ−％　Ｓ　ＷＡ　２はオフである。このモニタ
電圧ＶＭＩより、ＣＰＵ４９が１番目の半導体レーザＬ
ＤＩが所定の光出力になる制御電圧ＶＳ１を演算する。

アナログスイッチ５ＷＢＩもｔｌでオン状態になり、１
番目のサンプルホールド回路ＳＨＩはサンプル状態にな
っており、ＣＰＵ４９の制御電圧が１番目の電流源に接
続される。アナログスイッチ５ＷＢ２はオフで、２番目
のサンプルホールド回路ＳＨ２はホールド状態になって
いる。

時間ｔ２でＣＰＵの演算が終わると、アナログスイッチ
５ＷＡＩがオフとな劣。モニタ電圧ＶＭは光受光器から
のモニタ電流が来ないため、ゼロになる。ＣＰＵ４９が
演算した結果の制御電圧ＶＳ１が、’Ｄ／Ａ変換器５１
より時間ｔ２で出力される。アナログスイッチ５ＷＢＩ
はオンで、１番目のサンプルホールド回路ｇＨ１は制御
電圧ｖＳ１をサンプルする。

時間ｔ３でアナログスイッチ５ＷＢＩがオフとなり、第
１のサンプルホールド回路ＳＨＩがホールド状態になり
、Ｄ／Ａ変換器５１に出力されていた制御電圧ｖＳ１を
ホールＰする。ホールド状態は次にアナログスイッチ５
ＷＡＩ、５ＷＢＩが選択されるまで続く。

ホールドが完了した時間ｔ３の後、時間ｔ４でＤ／Ａ変
換器の出力がゼロになる。

時間ｔ５で、アナログスイッチ５ＷＡ２がオンで、２番
目の光受光器ＰＤ２めモニタ電流ＩＭ２が電流電圧変換
器１４に入り、モニタ電圧ＶＭがＶＭ２になる。この時
アナログスイッチＳＷＡ　１はオフである。このモニタ
電圧ＶＭ２よりＣＰＵ４９が２番目の半導体レーザＬＤ
２が所定の光出力になる制御電圧ＶＳ２を演算する。ア
ナログスイッチ５ＷＢ２も時間ｔ５で牙ン杖態になり、
２番目のサンプルホールド回路はサンプル状態になって
おり、ＣＰＵ４９の制御電圧が２番目の電流源に接続さ
れる。アナログスイッチＳＷＢ　１はオフで、１番目の
サンプルホールド回路は先程の制御電圧ｖＳ１をホール
ドする状態になっている。

時間ｔ６でＣＰＵ４９の演算が終わると、アナログスイ
ッチ５ＷＡ２がオフとなる。モニタ電圧ＶＭは光受光器
ＰＤ２からのモニタ電流が来ないため、ゼロになる。Ｃ
ＰＵ４９が演算した結果の制御電圧ＶＳ２が、時間ｔ６
で出力される。アナログスイッチ５ＷＢ２はオンで、２
番目のサンプルホールド回路ＳＨ２は制御常圧ＶＳ２を
サンプルしている。

時間ｔ７でアナログスイッチ５ＷＢ２がオフとなり、第
２のサンプルホールド回路ＳＨ２がホールド状態になり
、Ｄ／Ａ変換器５１に出力されていた制御電圧ＶＳ２を
ホールドする。ホールド状態は次に、アナログスイッチ
ｇＷＡ２，５ＷＢ２が選択されるまで続く。

ホールドが完了した時間ｔ７の後、時間ｔ８でＤ／Ａ変
換器の出力がゼロになる。

ここで、第３図において示すように、１番目のアナログ
スイッチ５ＷＡＩが選択されてから、次に２番目のアナ
ログスイッチが選択されるまでの時間間隔をＴＳとする
。この時間ＴＳは、時分割で選択されるが、回路がサン
プルホールドを用いているためある制限が必要となる。

これを第４図を用いて説明する。第４図はサンプルホー
ルド回路のコンデンサのディスチャーツジで発生するド
ループを示している。横軸に時間、縦軸にホールドした
電圧ＶＳを表わす。最初ホールドした電圧ＶＳＴが、時
間が経つと実線で示すように、だんだんドループで減少
する。

ここで光出力の変動許容限界に対応する電圧の変化をｄ
Ｖとすれば、ホールト時間の限界Ｔｅが図のように決定
する。

これより先の第３図においで、ｉ番目から次のｉ＋１番
目が選択される時間をＴＳとし、駆動する半導体レーザ
の個数がＮ個あれば、ホールド時間の限界をＴｅとして
、Ｔ　ｅ　／’　Ｎ　＞　Ｔ　Ｓの条件が求められる。

以上のように本実施例によれば、複数の光受光器からの
モニタ電流の１つを時分割で選択する第１の制御回路と
、モニタ電圧から半導体レーザの光出力を所定の光出力
に制御する制御電圧を演算するＣＰＵと、第１の制御回
路で選択した光受光器に対応する半導体レーザに接続し
たサンプルホールド回路を選択し、前記制御電圧をサン
プルホールド回路に供給する第２の側御回路とを設ける
ことにより、マルチビーム用の複数の半導体レーザの駆
動回路をコンパクトにでき、また光出力を設定する基準
電圧を共用化して光出力の変動を抑えることができる。

発明の詳細 な説明したように、本発明によれば、複数の光受光器か
らのモニタ信号の１つを時分割で選択する第１の制御回
路と、モニタ信号から半導体レーザの光出力を所定の光
出力に制御する制御電圧を演算する演算部と、第１の制
御回路で選択した光受光器に対応する半導体レーザに接
続したサンプルホールド回路を選択し、前記制御電圧を
サンプルホールド回路に供給する第２の制御回路とを設
けることにより、マルチビーム用の複数の半導体レーザ
の駆動回路をコンパクトにでき、また光出力を設定する
基準電圧を共用化して光出力の変動を抑えることができ
、その実用的効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における実施例の半導体レーザ駆動回路
のブロック図、第２図は半導体レーザの光出力を設定す
る方法の説明図、第３図は実施令の半導体レーザ駆動回
路の動作説明図、第４図はサンプルホールド回路のドル
ープを説明するための図、第５図はマルチビームレーザ
を説明するための図、第６図は従来の半導体レーザ駆動
回路のブロック図である。 ５・・・光受光器、　　１４・・・電流電圧変換器、１
７・・・モニタ電圧、　　２９・・・電流源、　　３５
・・・半導体レーザ、　　４１・・・アナログスイッチ
、４９−ＣＰＵ１　５３・・・第２の制御回路、５４・
・・アナログスイッチ、　　ｅ３・・・バッファーアン
プ。 代理人の氏名　弁理士　栗野　重孝　はか１８第　２　
図 Ｉ。 ＩΣ Ｉ（蝋Ａ） 第 図 乃

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｎ個（Ｎ≧２）の半導体レーザから構成される発
   光素子と、 それぞれの半導体レーザの光を受けて光出力に応じたモ
   ニタ信号を発生するＮ個の光受光器と、前記Ｎ個の光受
   光器からのモニタ信号の１つを時分割で選択する第１の
   制御回路と、 モニタ信号から半導体レーザの光出力を所定の光出力に
   制御する制御電圧を演算する演算部と、選択された時に
   は前記制御電圧をサンプルし選択されていない時には制
   御電圧をホールドする独立したＮ個のサンプルホールド
   回路と、 Ｎ個のサンプルホールド回路の出力により前記各半導体
   レーザに各々電流を流す独立したＮ個の電流源と、 前記第１の制御回路で選択した光受光器に対応する半導
   体レーザに接続したサンプルホールド回路を選択し、前
   記演算部で演算された制御電圧をそのサンプルホールド
   回路に供給する第２の制御回路と、を備えたことを特徴
   とする半導体レーザ駆動回路。
2. （２）時分割の周期は、サンプルホールド回路のドルー
   プによる半導体レーザの光出力の変動が、所定の値以下
   になるように選択されていることを特徴とする請求項１
   記載の半導体レーザ駆動回路。
3. （３）第２の制御回路は、ｉ（２≦ｉ≦Ｎ）番目のサン
   プルホールド回路を選択する際、ｉ番目以外のサンプル
   ホールド回路はすべてホールド状態にしておくことを特
   徴とする請求項１記載の半導体レーザ駆動回路。