JPH0228979A - レーザ駆動装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、例えば情報の記録あるいは再生に用いるため
に半導体レーザ等の駆動を行なうレーザ駆動装置に関す
る。

（従来の技術） 従来、半導体レーザを用いて光記録カード、光ディスク
等の光記録媒体に情報を記録あるいは再生するようにし
たものが数多（存在する。

この種の装置に用いられる半導体レーザは、般に、過大
な発光出力により容易に破壊するものである。また、か
かる半導体レーザの駆動装置においては、半導体レーザ
の戻り光雑音を低減するために、高周波モジュールと呼
ばれる高周波重畳器が設けられるのが一般的である。こ
のような高周波モジュールには、変調すべき半導体レー
ザが発光していない状態で動作させると破壊してしまう
ものがある。

そこで、上記のような半導体レーザや高周波モジュール
の破壊を防止するために、従来のレーザ駆動装置は、第
３図に示すように構成されている。

第３図において、半導体レーザＬＤは、順方向の一定電
圧が印加されることにより駆動されてレーザ光を発光す
るものである。また、モニタ用フォトダイオードＰＤは
、上記半導体レーザＬＤに内蔵される光電変換素子であ
り、半導体し〜ザＬＤの発光量に応じた電流を出力する
ものである。

この電流値により半導体レーザＬＤの発光出力の大きさ
をモニタすることができるようになっている。

三端子レギュレータ１は、上記半導体レーザＬＤに一定
の電力を供給する定電圧源である。この三端子レギュレ
ータ１は、ＣＰＵ２からの制御信号Ｓ１によりオン−オ
フが制御されるようになっている。

また、高周波モジュール３は、上記半導体レーザＬＤの
駆動信号に高周波信号を重畳させることにより、レーザ
光を照射された記録媒体（図示しない）からの戻り光が
半導体レーザＬＤの発振状態を乱すのを防止して、雑音
の発生を低減させるものである。この高周波モジュール
３も、ＣＰＵ２からの制御信号Ｓ２によりオン−オフが
制御されるようになっている。

トランジスタＱ１は、上記半導体レーザＬＤの駆動電流
Ｉｃを制御するもので、これにより半導体レーザＬＤの
光出力の増減を制御するようになっている。

また、電流−電圧変換回路４は、演算増幅器ＯＰ２と抵
抗Ｒ２とにより構成され、上記モニタ用フォトダイオー
ドＰＤにより光電変換された電流を、対応する電圧に変
換するものである。また、差動増幅回路５は、演算増幅
器ＯＰＩと抵抗Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７とにより
構成され、上記電流−電圧変換回路４の出力と、可変抵
抗ＶＲＩにより決定される電圧との差動増幅を行ない、
トランジスタＱ１のベースに供給するようになっている
。上記電流−電圧変換回路４と差動増幅回路５とにより
、温度等により半導体レーザＬＤの発光出力が変化する
のを防止するＡＰＣ（オートパワーコントロール）回路
を構成している。

トランジスタＱ２は、抵抗Ｒ１により所定の電位が発生
されたときにオンにされ、上記トランジスタＱ１のベー
スに供給されるベース電流ｒｂをバイパスさせるように
なっている。

次に、このような構成において動作を説明する。

まず、半導体レーザＬＤの破壊を防止する動作について
説明する。すなわち、半導体レーザＬＤの駆動電流Ｉｃ
は、トランジスタＱ１により制御される。ここで、トラ
ンジスタＱ１の電流増幅率をｈｆｅとすれば、駆動電流
Ｉｃは、 Ｉ　ｃ−ｈｆｃＸ　Ｉ　ｂ−＝−＝　（１）式と表わさ
れる。上記（１）式のＩｂはベース電流であり、演算増
幅器ＯＰＩの出力電圧により決定されるものである。

ここで、トランジスタＱ１の電流増幅率ｈ［’ｅが十分
大きいものであれば、半導体レーザＬＤの駆動電流１ｃ
は、トランジスタＱ１のエミッタ電流Ｉｅにほぼ等しく
、シたがって、上記エミッタ電流Ｉｅに基づいてベース
電流１ｂを制御することにより半導体レーザＬＤの駆動
電流Ｉｃを一定値以下にすることができる。つまり、エ
ミッタ電流１ｅが増大すると抵抗Ｒ１によりトランジス
タＱ２のベース電位が上昇する。このベース電位が約０
．７ボルト近辺になると、トランジスタＱ２はオンとな
り、トランジスタＱ１に供給されるベース電流Ｉｂの一
部をバイパスさせ、これによりエミッタ電流Ｉｅつまり
駆動電流Ｉｃを減少させる。このように、抵抗Ｒ１の値
を適当に選択することにより半導体レーザＬＤの駆動電
流Ｉｃを一定値以内に制限し、半導体レーザＬＤの過大
な発光を抑制するようになっている。

（発明が解決しようとする課Ｗｉ） しかしながら、半導体レーザＬＤの破壊は、その駆動電
流により引起こされるものではなく、その光出力に依存
することが知られている。しだがって、上記のように半
導体レーザＬＤの駆動電流Ｉｃが所定値以上になったこ
とを検知して駆動電流Ｉｃを制限することにより光出力
を抑制するものは、上記以外の原因で光出力が変動した
場合に、確実な光出力の抑止を行なうことができず、そ
の破壊を免れることができなかった。

例えば、半導体レーザＬＤは温度に依存して光出力が大
幅に変化する特性を有している。第４図に、温度をパラ
メータとした半導体レーザＬＤの駆動電流と光出力の関
係を示す。図中、Ｐは半導体レーザＬＤが破壊する閾値
である。図示のように、駆動電流は温度に依存して大き
く変動し、例えば、１０°Ｃでは駆動電流■１で破壊に
つながるのに、３０１１Ｃでは駆動電流Ｉ３　　（１１
＜１３）までは破壊につながらないという特性を有する
。

したがって、ある値の駆動電流を考えた場合に、温度が
低い状態では光出力が大き過ぎて半導体レーザＬＤの破
壊を招き、逆に温度が高ければ十分な光出力を得られな
いという事態が発生するという問題点があった。

第２番目に、一部の高周波モジュール（高周波重畳手段
）３は、半導体レーザＬＤを発光させていない状態で駆
動すると破壊を起こすという問題がある。かかる問題を
解決するために、半導体レーザＬＤのオン−オフと高周
波モジュール３のオン−オフとは一定の手順に従って行
なう必要がある。すなわち、半導体レーザＬＤをオンに
する場合は、第５図（ａ）に示すように、まず、ＣＰＵ
２からの制御信号Ｓ１により三端子レギュレータ１をオ
ンにすることにより半導体レーザＬＤを発光状態にし、
その後に、ＣＰＵ２からの制御信号Ｓ２により高周波モ
ジュール３をオンにする。同様に、半導体レーザＬＤを
オフにする場合は、第５図（ｂ）に示すように、まず、
高周波モジュール３をオフにし、その後に、三端子レギ
ュレータ１をオフにすることにより半導体レーザＬＤの
発光を停止するというシーケンスが要求される。

しかしながら、例えば、ＣＰＵ２と三端子レギュレータ
１とを結ぶ配線が、断線あるいは短絡等を起こしている
場合には、ＣＰＵ２が半導体レーザＬＤのオンを指示し
た後、実際には半導体レーザＬＤはオンしていないにも
拘らず高周波モジュール３をオンにする動作を行なうこ
とがあり、高周波モジュール３を破壊する可能性があっ
た。

本発明は、上記したように発光手段（半導体レーザ）の
実際の発光状態によることなく、発光手段に供給する駆
動電流の多寡により発光出力の制御を行い、また、高周
波重畳手段のオン−オフ制御を行なっていたので、発光
手段や高周波重畳手段の破壊を引起こすことがあるとい
う問題点を解決するためになされたもので、発光手段や
高周波重畳手段の破壊を防止することのできるレーザ駆
動装置を提供することを目的とする。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明のレーザ駆動装置は
、レーザ光を発光する発光手段と、この発光手段の光出
力を検出する検出手段と、この検出手段により所定以上
の光出力を検出した際、上記発光手段の光出力を制限す
る制限手段とを具備している。

また、同様の目的で、レーザ光を発光する発光手段と、
この発光手段の光出力を検出する検出手段と、この検出
手段により光出力が検出されているときに、上記発光手
段の光出力に対して高周波を重畳させる高周波重畳手段
とを具備している。

さらに、同様の目的で、レーザ光を発光する発光手段と
、この発光手段の光出力に高周波を重畳させる高周波重
畳手段と、上記発光手段の光出力を検出する検出手段と
、この検出手段により光出力が検出されているときに、
上記高周波重畳手段の電源投入、遮断を行なう制御手段
とを具備している。

（作用） 本発明は、発光手段からの光出力を検出し、この検出結
果に従って発光手段の光出力を制御するとともに、所定
以上の光出力を検知した際に、上記発光手段の駆動電流
を制限して発光出力を抑制するようにしたものである。

これにより、発光手段の過大な発光を確実に防止するこ
とができるものとなっている。

また、上記発光手段からの光出力に対する高周波の重畳
は、発光手段からの光出力が検出されているときに高周
波重畳手段を駆動することにより行なうようにしている
。

つまり、上記発光手段の発光状態を検出手段により確認
した後に、制御手段で上記高周波重畳手段の電源の投入
、遮断を制御して上記光出力に高周波を重畳させるよう
にしたので、高周波重畳手段の破壊を防止することがで
きるものとなっている。

（実施例） 以下、本発明の一実施例につき図面を参照して説明する
。

第１図は、本発明のレーザ駆動装置の回路構成を示すも
のである。なお、第３図に示した従来例と同一部分には
同一符号を付して説明を省略する。

図において、Ａ／Ｄ変換器６は、電流−電圧変換回路４
が出力するアナログ信号をデジタル信号に変換するもの
である。このＡ／Ｄ変換器６の出力はＣＰＵ２に供給さ
れるようになっている。また、Ｄ／Ａ変換器７は、ＣＰ
Ｕ２が出力するデジタル信号をアナログ信号に変換する
ものである。このＤ／Ａ変換器７の出力はトランジスタ
Ｑ３のベースに供給されるようになっている。

上記トランジスタＱ３は、差動増幅回路５から出力され
る電流（トランジスタＱ１のベース電流Ｉｂ）をバイパ
スさせるもので、上記Ｄ／Ａ変換器７の出力信号により
オン−オフが制御されるようになっている。

ＣＰＵ２は、三端子レギュレータ１および高周波モジュ
ール３のオン−オフを制御するとともに、上記Ａ／Ｄ変
換器６からの信号レベルが半導体レーザＬＤの破壊レベ
ルに達したか否がを判断し、半導体レーザＬＤの破壊レ
ベルに達した際、トランジスタＱ３をオンにするための
デジタル信号をＤ／Ａ変換器７に送出するものである。

次に、このような構成において動作を説明する。

まず、ＣＰＵ２は、制御信号Ｓ１を送出して三端子レギ
ュレータ１をオンにすることにより半導体レーザＬＤに
順方向の一定電圧を印加する。これにより半導体レーザ
ＬＤはレーザ光を発生する。

上記半導体レーザＬＤによりレーザ光が発生されると、
この光を受光したモニタ用フォトダイオードＰＤは受光
量に応じた、電流に変換し、電流−電圧変換回路４に供
給する。電流−電圧変換回路４では、入力された電流に
応じた電圧に変換して出力する。この電流−電圧変換回
路４から出力される電圧は、モニタ用フォトダイオード
ＰＤの受光量、つまり半導体レーザＬＤの発光量を反映
したものとなっている。

上記電流−電圧変換回路４から出力される電圧は、差動
増幅回路５およびＡ／Ｄ変換器６に供給される。そして
、差動増幅回路５においては、上記電流−電圧変化回路
４から供給された電圧と、予め可変抵抗ＶＲＩにより設
定されている電圧との差動増幅が行われ、その出力はト
ランジスタＱ１のベースに供給される。これによりトラ
ンジスタＱ１のコレクタ電流、つまり半導体レーザＬＤ
の駆動電流ＩＣを変化させ、半導体レーザＬＤの発光出
力を可変抵抗ＶＲ１で設定された一定値へ近付けるよう
に作用する。

一方、上記電流−電圧変換回路４からＡ／Ｄ変換器６へ
供給された電圧は、Ａ／Ｄ変換器６においてデジタル値
に変換された後、ＣＰＵ２に出力される。ＣＰＵ２では
、上記Ａ／Ｄ変換器６がらの信号を常時監視しており、
発光の有無、発光の大きさ等を判断するようになってい
る。ここで、ＣＰＵ２が、Ａ／Ｄ変換器６から有意信号
を受取り半導体レーザＬＤが発光している旨を判断する
と、制御信号Ｓ２を送出して高周波モジュール３をオン
にする（第５図（ａ）参照）。これにより情報の記録あ
るいは再生が可能な定席運転状態に入る。

次に、何らかの原因で半導体レーザＬＤの光出力が増大
し、Ａ／Ｄ変換器６の出力を常時監視しているＣＰＵ２
が半導体レーザＬＤの破壊につながる光出力である旨を
判断すると、所定のレベルのデジタル信号をＤ／Ａ変換
器７に出力する。そして、Ｄ／Ａ変換器７において、そ
のデジタル信号レベルに対応するアナログ信号に変換し
てトランジスタＱ３のベースに供給する。これにより、
トランジスタＱ３が作動し、トランジスタＱ１のベース
に供給するベース電流１ｂの一部をバイパスさせるので
、半導体レーザＬＤの駆動電流１ｃも減少し、半導体レ
ーザＬＤの光出力を減少させる°。つまり、半導体レー
ザＬＤの発光量は一定量以上にならないように制御され
る。

また、半導体レーザＬＤの発光を停止させる場合は、Ｃ
ＰＵ２が、半導体レーザＬＤが発光していることを判断
した後、制御信号Ｓ２を送出することにより高周波モジ
ュール３をオフにする。その後、制御信号Ｓ１を送出し
て半導体レーザＬＤをオフにする（第５図（ｂ）参照）
。

以上のように、半導体レーザＬＤの光出力に応じて半導
体レーザＬＤの駆動電流を制御して一定の発光出力を維
持するようにするとともに、半導体レーザＬＤを破壊す
るレベルの発光出力が得られた場合は駆動電流を制限し
て発光出力を抑止するようにしたので、例えば温度変化
等により半導体レーザＬＤの発光特性が変化しても過大
発光を生じることがなく、シたがって、半導体レーザＬ
Ｄを破壊することもないものとなっている。

また、高周波モジュール３のオン−オフ制御は、半導体
レーザＬＤが発光状態にあることを確認した後に行なう
ようにしたので、半導体レーザＬＤが発光していない状
態でオン−オフを行なう事態は発生せず、したがって、
高周波モジュール３を破壊することもないものとなって
いる。

なお、半導体レーザＬＤの破壊を防止するのみの目的で
あれば、第２図に示すような構成とすることもできる。

すなわち、電流−電圧変換回路４が出力する半導体レー
ザＬＤの光出力に応じた電圧を、コンパレータを構成す
る演算増幅器ＯＰ３の反転入力端子に供給し、この演算
増幅器ＯＰ３の非反転入力には、可変抵抗ＶＲ２により
設定された電圧を供給し、この演算増幅器ＯＰ３の差動
出力をトランジスタＱ３のベースに供給するように構成
する。

上記可変抵抗ＶＲＩで設定される電圧は、電流−電圧変
換回路４の出力が半導体レーザＬＤを破壊するレベルに
相当する値となったときに、演算増幅器ＯＰ３の出力に
よりトランジスタＱ３をオンにする電圧である。

このような構成にすることにより、第１図に示す実施例
で説明したＡ／Ｄ変換器６、ＣＰＵ２、およびＤ／Ａ変
換器７の機能と同等の機能を演算増幅器ＯＰ３で実現す
ることができ、上記実施例と同様に、半導体レーザＬＤ
の過大発光を抑制することができるものとなっている。

この場合は、ＣＰＵを用いる必要がないのでレーザ駆動
回路を簡単かつ安価に構成できるという利点がある。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明によれば、発光手段の発光
量が所定値を越えたときに発光手段の駆動を抑制したり
、高周波重畳手段の駆動や電源投入、遮断を上記発光手
段が発光していることを確認した後に行なうようにした
ので、発光手段や高周波重畳手段の破壊を防止すること
のできるレーザ駆動装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すレーザ駆動回路の構成
図、第２図は本発明の他の実施例を示すレーザ駆動回路
の構成図であり、第３図は従来のレーザ駆動回路の構成
図、第４図は半導体レーザの温度特性を示す説明図、第
５図は半導体レーザと高周波モジュールの電源投入シー
ケンスを説明するための図である。 １・・・三端子レギュレータ、２・・・ＣＰＵ　（制御
手段）　３・・・高周波モジュール（高周波重畳手段）
、４・・・電流−電圧変換回路、５・・・差動増幅回路
、６・・・Ａ／Ｄ変換器、７・・・Ｄ／Ａ変換器、ＬＤ
・・・半導体レーザ（発光手段）、ＰＤ・・・モニタ用
フォトダイオード（検出手段）、Ｑｌ・・・トランジス
タ、Ｑ３・・・トランジスタ（制限手段）、ＶＲｌ・・
・可変抵抗。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第 回 第 第 （ａ） （ｂ） 第 図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザ光を発光する発光手段と、 この発光手段の光出力を検出する検出手段と、この検出
   手段により所定以上の光出力を検出した際、上記発光手
   段の光出力を制限する制限手段と を具備することを特徴とするレーザ駆動装置。
2. （２）レーザ光を発光する発光手段と、 この発光手段の光出力を検出する検出手段と、この検出
   手段により光出力が検出されているときに、上記発光手
   段の光出力に対して高周波を重畳させる高周波重畳手段
   と を具備することを特徴とするレーザ駆動装置。
3. （３）レーザ光を発光する発光手段と、 この発光手段の光出力に高周波を重畳させる高周波重畳
   手段と、 上記発光手段の光出力を検出する検出手段と、この検出
   手段により光出力が検出されているときに、上記高周波
   重畳手段の電源投入、遮断を行なう制御手段と を具備することを特徴とするレーザ駆動装置。