JPH07245441A - 半導体レーザ駆動回路及び光学センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体レーザの駆動時のオーバシュートを防
止し、半導体レーザを長寿命化すること。 【構成】 パルス発生回路２のパルス信号を基準電圧発
生回路３に入力して基準電圧の発生を制御し、断続的な
基準電圧を発生させる。その基準電圧の出力をコンデン
サを含む立上り遅れ回路１０に入力する。そして立上り
遅れ回路１０の出力に基づいて半導体レーザ５を駆動し
ている。こうすれば半導体レーザの駆動を開始する際の
オーバシュートが防止できることとなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体レーザをパルス駆
動するための半導体レーザ駆動回路及び半導体レーザを
光源とする光学センサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来の半導体レーザをパルス駆動
するための半導体レーザ駆動回路の一例を示す回路図で
ある。本図において電源＋Ｖ端子にはスイッチング用の
トランジスタ１のエミッタが接続される。このトランジ
スタ１のベースは周期的なパルス信号を発生するパルス
発生回路２が接続されており、そのコレクタは基準電圧
発生回路３及び電流制御用のトランジスタ４のコレクタ
に接続されている。基準電圧発生回路３は半導体レーザ
５の発光レベルに対応した電圧を発生する発生回路であ
って、その出力は差動増幅回路６の非反転入力端子に入
力される。半導体レーザ５は半導体レーザ素子ＬＤとモ
ニタ用のフォトダイオードＰＤとが一体に構成されたも
のであり、モニタ用フォトダイオードＰＤの出力は電流
／電圧変換回路７によって電圧信号に変換され、差動増
幅回路６の反転入力端子に入力される。差動増幅回路６
はこれらの電圧差を増幅するものであって、その差動増
幅出力を電流制御用トランジスタ４のベース端子に与え
るものである。ここで差動増幅回路６の出力側に接続さ
れたダイオードＤ及びコンデンサＣ１は積分用のコンデ
ンサであって、差動増幅回路６の出力を積分して保持す
るものであり、ダイオードＤは積分された電圧を一定時
間保持するものである。又差動増幅回路６の非反転入力
端と出力端間に接続されるコンデンサＣ２は帰還制御回
路全体の発振を抑制するための発振停止用コンデンサで
ある。

【０００３】次にこの半導体レーザ駆動回路の動作につ
いて説明する。図６（ａ）〜（ｇ）は図５のａ〜ｇの各
部の波形を示す電圧又は電流波形である。さてパルス発
生回路２より図６（ａ）に示すような信号が出力され、
これによって電源が断続されて基準電圧発生回路３と電
流制御用トランジスタ４に加えられる。基準電圧発生回
路３からは図６（ａ）と同一のタイミングで図６（ｃ）
のように出力され、このとき差動増幅回路６の出力は図
６（ｄ）に示すものとなる。そしてトランジスタ４の入
力側に加わる電圧には図６（ｅ）に示すようなオーバシ
ュートが生じ、これによって半導体レーザ５を駆動する
ため、その電流も図６（ｆ）に示すようにオーバシュー
トを含むものとなる。そして電流／電圧変換回路７の出
力は図６（ｇ）に示すものとなり、オーバシュートが含
まれる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような半導体レー
ザ駆動回路においてはオーバシュートを取り除くため
に、差動増幅回路６の出力側にＣＲ型のの立上り遅れ回
路８を接続することが行われる。こうすれば帰還制御系
に位相遅れが生じ発振し易くなってしまう。そのため発
振停止用のコンデンサＣ２の定数を大きくすれば発振は
停止するが、図６（ｅ）〜（ｇ）に破線で示すように発
光波形が大きくなまってしまい、高速パルス駆動が不可
能になってしまうという欠点があった。

【０００５】本願の請求項１の発明はこのような従来の
問題点に鑑みてなされたものであって、発光波形のオー
バシュートを効果的に抑制することを目的とする。又本
願の請求項２の発明はこのような半導体レーザ駆動回路
を用いた光学センサを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１の発明
は、基準電圧発生回路と、基準電圧発生回路の出力を断
続するパルス発生回路と、基準電圧発生回路の出力の立
上りを遅らせるコンデンサを含む立上り遅れ回路と、半
導体レーザと、立上り遅れ回路の出力に基づいて半導体
レーザを駆動する半導体レーザ駆動手段と、を具備する
ことを特徴とするものである。

【０００７】本願の請求項２の発明は、基準電圧発生回
路と、基準電圧発生回路の出力を断続するパルス発生回
路と、基準電圧発生回路の出力の立上りを遅らせるコン
デンサを含む立上り遅れ回路と、レーザ光を物体検知領
域に照射する半導体レーザと、立上り遅れ回路の出力に
基づいて半導体レーザを駆動する半導体レーザ駆動手段
と、半導体レーザの駆動時に照射されるレーザ光を受光
する受光手段と、を具備することを特徴とするものであ
る。

【０００８】

【作用】このような特徴を有する本願の請求項１の発明
によれば、パルス発生回路によって基準電圧発生回路の
基準電圧が断続して出力される。そして立上り遅れ回路
はこの出力の立上りを遅らせ、これに基づいて半導体レ
ーザ駆動手段によって半導体レーザが駆動される。この
ため半導体レーザ駆動の駆動開始時のオーバシュートが
防止できることとなる。又本願の請求項２の発明では、
この半導体レーザ駆動回路を光源として受光手段によっ
てレーザビームを受光し、物体までの距離や物体の有無
を判別するようにしている。

【０００９】

【実施例】図１は本発明の一実施例による半導体レーザ
駆動回路の構成を示すブロック図であり、前述した従来
例と同一部分は同一符号を付して詳細な説明を省略す
る。本実施例においては基準電圧発生回路３の出力側に
ＣＲフィルタから成る立上り遅れ回路１０を接続し、そ
の出力を差動増幅回路６の非反転入力側に接続したもの
である。差動増幅回路６の出力はダイオードＤ及びコン
デンサＣ１から成る積分回路を介して電流制御用トラン
ジスタ４のベースに接続されている。その他の構成は前
述した従来例と同様である。ここで差動増幅回路６とそ
の出力側の積分回路、電圧／電流変換回路７は半導体レ
ーザ５を駆動する半導体レーザ駆動手段を構成してい
る。

【００１０】次に本実施例の動作について説明する。図
２（ａ）〜（ｇ）は図１のａ〜ｇの各部の波形を示す波
形図である。本図において図２（ａ）に示すようにパル
ス発生回路２より出力されるパルスによってスイッチン
グトランジスタ１が断続し、電源電圧発生回路３，電流
制御用トランジスタ４に図２（ｂ）に示す電源が供給さ
れる。これに応じて電源電圧発生回路３より図２（ｃ）
に示す方形波の基準電圧が発生し、立上り遅れ回路１０
に供給される。立上り遅れ回路１０はＣＲフィルタであ
って、その出力は図２（ｄ）に示すように立上りがなま
るような波形となる。この信号が差動増幅回路６の非反
転入力端子に加えられ、その出力は図２（ｅ）に示すも
のとなる。従って半導体レーザ５の半導体レーザ素子Ｌ
Ｄを流れる電流は図２（ｆ）に示すものとなり、電圧／
電流変換後の出力も図２（ｇ）に示すように立上りがな
まった波形となり、この信号が差動増幅回路６に入力さ
れることとなる。このためパルスの立上り時のオーバシ
ュートを除くことが可能となる。

【００１１】図３は本発明の実施例をより具体化した半
導体レーザ駆動回路の回路図であって、前述した第１実
施例と同一部分は同一符号を付して詳細な説明を省略す
る。本実施例では基準電圧発生回路３はツェナダイオー
ドとその抵抗分圧回路によって構成されており、この分
圧回路の内部抵抗と共にコンデンサＣ３によってＣＲ型
の立上り遅れ回路１０が構成されている。そしてその出
力はトランジスタＱ１，Ｑ２から成る差動増幅回路６に
入力される。トランジスタＱ１，Ｑ２のエミッタは共通
接続されて抵抗を介して接地され、差動増幅回路として
構成されている。そしてトランジスタＱ２のコレクタは
電源＋Ｖに、トランジスタＱ１のコレクタは差動増幅回
路の出力としてダイオードＤ及びコンデンサＣ１に接続
される。又その出力は電流制御用トランジスタ４のベー
スに接続されている。電流制御用トランジスタ４は基準
電圧発生回路３で発生したパルス状の基準電圧に基づい
て半導体レーザ素子ＬＤを駆動し、流れる電流を制限す
るものである。半導体レーザ素子ＬＤの発光時にはその
光の一部がモニタ用のフォトダイオードＰＤに加えられ
る。フォトダイオードＰＤの出力は可変抵抗器から成る
電流／電圧変換回路７によって電圧に変換されて、トラ
ンジスタＱ１のベース端子に加えられる。この構成によ
って発光パワーが増加するとトランジスタ４の入力電圧
が下がり、パルス電流を小さくする帰還が働き安定な発
光が可能となる。ここでトランジスタＱ２の入力側にコ
ンデンサを挿入することによって入力となるパルス電圧
の立上りがなまり、オーバシュートを抑制することがで
きる。

【００１２】図４はこのパルス発生回路及び半導体レー
ザの駆動回路を用いて構成された反射型光電センサの一
例を示すブロック図である。本図においてパルス発生回
路２及び半導体レーザＬＤと投光素子駆動回路１１とは
前述した第１，第２実施例と同様の構成を有している。
この光電センサは端子１３，１４に負荷１５，電源１６
が直列に接続された２端子型の光電センサであって、こ
の２端子に供給される電源を安定化する定電圧回路１７
を介して投光パルス発生回路２，投光素子駆動回路１
１，及びその他の各ブロックに定電圧が供給される。一
方受光信号は受光用のフォトダイオード１８によって受
光され、受光信号増幅回路１９を介して弁別回路２０に
よって弁別される。そしてその出力が所定値を越えれば
出力回路２１を介して出力用のスイッチングトランジス
タ２２が駆動され、負荷１５に電源１６が直列に接続さ
れた状態となって負荷１５に電源が供給される。ここで
受光素子１８と受光信号増幅回路１９，弁別回路２０及
び出力回路２１は、半導体レーザ駆動回路によって駆動
される半導体レーザからの光を受光する受光手段を構成
している。このような光学センサに第１又は第２実施例
による半導体レーザ駆動回路を用いることによって、半
導体レーザを長寿命化し、安定した投光パルスを発生さ
せることができるという効果が得られる。尚本実施例は
反射型の２端子光電センサについて説明しているが、受
光素子をＰＳＤとし、距離測定用の光電センサに用いる
こともできることはいうまでもない。

【００１３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、半導体レーザを高速パルス駆動する際にもその立上
り時のオーバシュートをなくすることができる。従って
半導体レーザの長寿命化を図ることができるという効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による半導体レーザ駆動回
路のブロック図である。

【図２】本実施例の動作を示すタイムチャートである。

【図３】本発明による半導体レーザ駆動回路の第２実施
例を示す回路図である。

【図４】本発明による光学センサの一実施例を示すブロ
ック図である。

【図５】従来の半導体レーザ駆動回路の一例を示すブロ
ック図である。

【図６】従来の半導体レーザ駆動回路の動作を示すタイ
ムチャートである。

【符号の説明】

１ トランジスタ ２ パルス発生回路 ３ 基準電圧発生回路 ４ 電流制御用トランジスタ ５ 半導体レーザ ６ 差動増幅回路 ７ 電流／電圧変換回路 １０ 立上り遅れ回路 ＬＤ 半導体レーザ素子 ＰＤ フォトダイオード

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基準電圧発生回路と、 前記基準電圧発生回路の出力を断続するパルス発生回路
   と、 前記基準電圧発生回路の出力の立上りを遅らせるコンデ
   ンサを含む立上り遅れ回路と、 半導体レーザと、 前記立上り遅れ回路の出力に基づいて前記半導体レーザ
   を駆動する半導体レーザ駆動手段と、を具備することを
   特徴とする半導体レーザ駆動回路。
2. 【請求項２】 基準電圧発生回路と、 前記基準電圧発生回路の出力を断続するパルス発生回路
   と、 前記基準電圧発生回路の出力の立上りを遅らせるコンデ
   ンサを含む立上り遅れ回路と、 レーザ光を物体検知領域に照射する半導体レーザと、 前記立上り遅れ回路の出力に基づいて前記半導体レーザ
   を駆動する半導体レーザ駆動手段と、 前記半導体レーザの駆動時に照射されるレーザ光を受光
   する受光手段と、を具備することを特徴とする光学セン
   サ。