JPH0896394A - 光ディスク用レーザ駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、半導体レーザを低電圧電源の下でも
高速駆動できる光ディスク用レーザ駆動装置を提供す
る。 【構成】一定の流出電流を出力する流出型電流源３に、
入力データに応じて流出電流に対応する流入電流の振幅
を制御するトランジスタ４を有する流入型電流源１０を
接続するとともに、これら流出型電流源３と流入型電流
源１０の接続点にレーザダイオード２を接続し、流入型
電流源１０のトランジスタ４を電流の振幅を制御する電
流スイッチングモードで動作させるようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザを駆動す
る光ディスク用レーザ駆動装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、光ディスクに対して記録を行う光
磁気記録装置には、半導体レーザが用いられ、半導体レ
ーザ駆動装置により、半導体レーザの光量を記録信号に
応じて変化させ、光ディスク上の記録膜に光量に応じた
温度上昇によりマークを形成して記録を行うようにして
いる。

【０００３】そして、このような半導体レーザ駆動装置
では、高密度、高転送記録を行おうとすると、記録周波
数の上昇にともない、記録のレーザ光量の変化を高速に
制御する必要がある。

【０００４】しかして、従来、半導体レーザを入力デー
タに応じて高速で駆動するレーザ駆動装置として、例え
ば特開平４−２４０７８７号公報に開示されたものが知
られている。

【０００５】図１０は、このようなレーザ駆動装置の回
路構成を示すもので、流出型電流定電流源７０と流入型
定電流源７１とを設け、流出型定電流源７０より流出し
た一定電流をレーザ７３に与えて、レーザ７３をオンす
る電流経路と、流入型定電流源７１に流入してレーザ７
３をオフする電流経路とをスイッチ手段７２により切り
換え可能に形成するようにしている。この場合、スイッ
チ手段７２には、スイッチ素子としてスイッチング速度
の速いＮＰＮ型トランジスタ７４、７５を用いていて、
レーザ７３の一方の端子を接地し、且つトランジスタ７
４、７５にコレクタフォロワでレーザ７３を接続するこ
とによりレーザ７３を高速で駆動できるようになってい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなレーザ駆動装置においては、スイッチ手段７２の動
作によりスイッチ素子を完全にオン、オフするため、こ
れらスイッチ端子間での電圧降下が大きく、また、スイ
ッチ端子間に存在する寄生容量の充放電の影響によりス
イッチ遷移時間やセトリング時間が増大する。このた
め、スイッチング素子として高速動作が可能なＮＰＮト
ランジスタ７４、７５を用いているが、このようにして
もスイッチ速度の高速化には限界があった。

【０００７】また、このようなレーザ駆動装置では、流
出型定電流源７０を構成するトランジスタ段、流入型定
電流源７１を構成するトランジスタ段を始めとして、ス
イッチ手段７２を構成するトランジスタ段の少なくとも
３段に縦列接続したトランジスタ回路が用いられるた
め、低電源電圧により駆動する場合の障害になってい
た。すなわち、低電圧電源を採用して回路の低消費電力
化を図るため、一般的な５Ｖ単一電源を用いた場合、実
際には、電圧低下時の４．５Ｖ程度の電圧での動作を保
証することになるため、トランジスタ１段当たりに許容
される電圧配分は、最大１．５Ｖ程度となり、動作条件
によってはトランジスタに十分なバイアス電圧を印加で
きないため、回路動作が不安定になったり、レーザに供
給される電流が制限を受けるという問題点があった。本
発明は上記事情に鑑みてなされたもので、半導体レーザ
を低電圧電源の下で高速駆動できる光ディスク用レーザ
駆動装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、一定の流出電
流を出力する流出型電流源と、この流出型電流源に接続
され、且つ入力データに応じて前記流出電流に対応する
流入電流の振幅を制御するスイッチ手段を有する流入型
電流源と、前記流出型電流源と前記流入型電流源の接続
点に接続された半導体レーザとにより構成されている。

【０００９】また、本発明では、前記流入型電流源のス
イッチ手段は、トランジスタのベース電位を一定にし
て、エミッタ電位を入力データに応じて変化させる電流
スイッチにより構成されている。

【００１０】また、本発明は、前記流出型電流源と流入
型電流源から構成される基本回路を複数設け、これら基
本回路での前記流出型電流源の流出電流に対応する前記
流入型電流源の流入電流を制御することにより前記半導
体レーザに供給される電流振幅を制御するように構成さ
れている。

【００１１】また、本発明は、前記流出型電流源および
流入型電流源にそれぞれ対応する電流モニタ用素子を有
し、これら電流モニタ用素子を通過するモニタ電流をバ
ランスさせることにより前記流出型電流源の流出電流お
よび流入型電流源の流入電流を制御する電流制御回路を
具備している。

【００１２】

【作用】この結果、本発明によれば、一定の流出電流を
出力する流出型電流源に対し、入力データに応じて流出
電流に対応する流入電流の振幅を制御するスイッチ手段
を有する流入型電流源を接続し、これら流出型電流源と
流入型電流源の接続点に半導体レーザを接続するように
なるので、スイッチ手段を電流の振幅を制御する電流ス
イッチモードで動作させることができ、スイッチング速
度をスイッチ手段の限界まで高めることが可能になる。

【００１３】また、本発明によれば、スイッチ手段を、
トランジスタのベース電位を一定にして、エミッタ電位
を入力データに応じて変化させる電流スイッチとしてい
るので、特にトランジスタにＮＰＮ型のものを使用する
ことで、高速動作が可能となる。

【００１４】また、本発明によれば、流出型電流源と流
入型電流源から構成される複数の各基本回路での流出電
流および該流出電流に対応する流入電流を制御し半導体
レーザに供給される重畳電流の振幅を制御することによ
り、マークエッジ記録のような高密度記録用のものにつ
いても高速駆動が可能となる。

【００１５】また、本発明によれば、前記流出型電流源
および流入型電流源にそれぞれ対応する電流モニタ用素
子を有する電流制御回路を有し、それぞれの電流モニタ
用素子を通過するモニタ電流をバランスさせることによ
り、正確な各電流源の電流バランスの取れた電流制御が
可能で、正確な半導体レーザ駆動電流制御が実現でき
る。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に従い説明す
る。 （第１実施例）図１は本発明の第１実施例の概略構成を
示すもので、この場合、符号１で示すレーザ駆動回路
は、一定の流出電流を出力する流出型電流源３、後述す
る流入型電流源１０、これら流出型電流源３と流入型電
流源１０に対して電流値を指示する電流制御回路９およ
びレーザダイオード２とから構成される。

【００１７】ここで、流入型電流源１０は、ＮＰＮ型の
トランジスタ４と６を有し、トランジスタ４のエミッタ
を抵抗５を介してグランドに接続するとともに、図示極
性のツェナーダイオード８を介してトランジスタ６のエ
ミッタに接続し、コレクタを前記流出型電流源３の一定
の流出電流を出力する側の端子に接続するとともに、こ
の流出型電流源３との接続点をレーザダイオード２に接
続し、ベースを前記電流制御回路９に接続している。ま
た、トランジスタ６のコレクタを抵抗７を介して電源＋
Ｖccに接続し、ベースを入力データが与えられる入力端
子ＩＮに接続している。

【００１８】次に、このように構成したレーザ駆動装置
の動作を説明する。ここで、図２（ｂ）に示すようにト
ランジスタ４のベース電位Ｖ2 として、電流制御回路９
より０．７Ｖ以上の一定のベース電位ｖｃが与えられて
いるものとする。

【００１９】この状態で、入力端子ＩＮに、図２（ａ）
に示すような論理レベルの入力データが入力されるが、
いま、入力データが「１」になると、トランジスタ６は
オンとなり、ツェナーダイオード８を介してトランジス
タ４のエミッタ抵抗５に電流が流れる。すると、トラン
ジスタ４のエミッタ電位Ｖ1 は、図２（ｂ）のｖｂに示
すように上昇し、トランジスタ４を流れるコレクタ電流
Ｉ2 は、図２（ｄ）のｉｃに示すように減少する。

【００２０】次に、入力データが「０」になると、トラ
ンジスタ６はオフとなり、ツェナーダイオード８および
抵抗５には電流は流れない。これにより、トランジスタ
４のエミッタ電位Ｖ1 は図２（ｂ）のｖａに示すように
降下して、トランジスタ４のコレクタ電流Ｉ2 は、図２
（ｄ）のｉｂに示すように増大する。

【００２１】ここで、トランジスタ４のエミッタ電位Ｖ
1 は、トランジスタ６がオンの時の入力端子ＩＮの電位
に対して、トランジスタ６のベース・エミッタ間電圧お
よびツェナーダイオード８のツェナー電圧Ｖｚを差し引
いた電位にクランプされるので、ツェナー電圧Ｖｚを適
当に選ぶことにより、エミッタ電位Ｖ1 を図２（ｂ）に
示すように微小電位差ｖｂ−ｖａの間で変動させること
ができる。

【００２２】これにより、スイッチ端子電圧に相当する
トランジスタ４のコレクタ・エミッタ間電圧を０．２Ｖ
程度の微小電圧で変動させて、電流の振幅を制御する電
流スイッチモードとして動作させることができ、従来の
スイッチが完全にオンオフする電圧スイッチモードと比
較して、コレクタ・エミッタ間の電圧変動を小さく抑え
ることが可能になり、使用スイッチング素子（トランジ
スタ４）の turn on／off 時間以下のスイッチング時間
が期待できる。このことは、コレクタ・エミッタ間に存
在する寄生容量の充放電に起因するスイッチング速度の
低下を防止することができ、スイッチングの速度をスイ
ッチ素子の限界まで高めることができるようになり、レ
ーザ電流の振幅を高速で変化させることが可能になる。
特に、トランジスタ４および６としてＮＰＮ型のトラン
ジスタを用いていることで、さらに高速化が容易にな
る。

【００２３】また、流入型電流源１０の流入電流量Ｉ2
、つまりトランジスタ４のコレクタ電流は、トランジ
スタ４のベースに与えられるベース電位Ｖ2 を変化させ
ることで制御できることから、電流制御回路９により、
流入電流量Ｉ2 に相当する一定のベース電位Ｖ2 を与え
れば、レーザダイオード２への電流Ｉ3 を制御できる。
すなわち、トランジスタ４のオン時にコレクタに流入す
るコレクタ電流は、抵抗５を通過する電流にほぼ等しい
ことから、トランジスタ４のエミッタ電位をＶ１、抵抗
５の抵抗値をＲ２ とすると、Ｉ2 ＝Ｖ1 ／Ｒ2 とな
る。この場合、トランジスタ４のエミッタ電位Ｖ1 はベ
ース電位Ｖ2 からベースエミッタ電圧Ｖbeを差し引いた
値で、Ｉ2 ＝（Ｖ2 −Ｖbe）／Ｒ2 となり、このうちの
ベースエミッタ電圧Ｖbeは、ほぼ一定になので、ベース
電位Ｖ2 を制御することにより、レーザダイオード２へ
の電流Ｉ3 を制御できることになる。

【００２４】一方、トランジスタ４がオフ時のコレクタ
電流の漏れ電流に相当する図２（ｄ）のｉｃは、トラン
ジスタ４の特性に合わせて、ツェナーダイオード８のツ
ェナー電圧Ｖｚを調整すれば、ほぼ一定にできる。この
ことからも、ベース電位Ｖ2を制御することで、流入電
流量Ｉ2 であるコレクタ電流を制御できる。

【００２５】一方、電流制御回路９では、電流振幅に相
当する指示値Ｓを与えると、流出型電流源３の流出電流
Ｉ1 と流入型電流源１０の流入電流Ｉ2 の関係が、Ｓ＝
Ｉ1−Ｉ2 となるように、流出型電流源３および流入型
電流源１０に対し各電流に相当する電圧値として指示し
ている。ここで流入型電流源１０の流入電流Ｉ2 は、図
２（ｄ）に示すようにトランジスタ４がオンの時の電流
ｉｂとオフの時の電流ｉｃの差となるが、トランジスタ
４の特性によっては、電流制御回路９の内部または外部
に設けた図示しないＣＰＵにより、電流ｉｂ，ｉｃとベ
ース電位Ｖ2 の関係式より演算する。このようにして流
出型電流源３の流出電流Ｉ1 と流入型電流源１０の流入
電流Ｉ2 を指示することにより、レーザダイオード２に
流れる電流Ｉ3 の振幅値が制御されることになる。

【００２６】また、このように構成したレーザ駆動回路
１においては、電流スイッチのトランジスタ４が流入型
電流源の機能を兼ねているので、電源＋Ｖccとグランド
の間に接続されるトランジスタ段数を減らすこともでき
る。

【００２７】なお、第１実施例では、上述の図１に示す
流出型電流源３は、図３の破線で囲んだ部分に示す回路
構成とすることもできる。この場合、流出型電流源３
は、電流制御回路９に抵抗１１を介して演算増幅器１２
の負側端子を接続し、この演算増幅器１２の正側端子を
電源ＶCCとグランド間に接続した抵抗１３、１４の直列
回路の接続点に接続している。また、演算増幅器１２の
出力端子を抵抗１５を介してＰＮＰ型のトランジスタ１
６のベースに接続している。そして、このトランジスタ
１６のエミッタを抵抗１７を介して電源ＶCCに接続する
とともに、抵抗１８を介して演算増幅器１２の負側端子
に接続し、コレクタを上述の流入型電流源１０のトラン
ジスタ４のコレクタに接続している。

【００２８】この場合、抵抗１７に流れる電流に応じた
電圧と、電流制御回路９より指示される電圧Ｖｒが等し
くなるように、演算増幅器１２が電流制御トランジスタ
１６のベース電流を制御して流出電流Ｉ1 を制御するよ
うになる。

【００２９】こうすると、電源Ｖccとグランド間に直列
に接続されるトランジスタ段数は、トランジスタ１６と
トランジスタ４の組み合わせとトランジスタ６とトラン
ジスタ４の組み合わせの２組の接続だけとなり、これに
より例えば５Ｖ電源のような低電圧電源においても各ト
ランジスタに十分なバイアス電圧を供給でき、安定でか
つ十分な電流をレーザダイオード２に出力することがで
きる。

【００３０】また、このように構成した流入型電流源１
０では、スイッチング機能と電流制御機能を１つのトラ
ンジスタ４が兼ねているため、回路構成が簡単で、集積
化や低コスト化も容易となる。 （第２実施例）図４は、本発明の第２実施例の概略構成
を示すものである。

【００３１】この場合、図４は、図１で述べたレーザ駆
動回路１を３回路分並列に接続したもので、図１と同一
部分には同符号を付すとともに、各レーザ駆動回路１に
は、＃１、＃２、＃３を付している。

【００３２】そして、これら＃１、＃２、＃３のレーザ
駆動回路１のそれぞれの流出型電流源３、流入型電流源
１０の接続点を共通に接続して、レーザダイオード２を
接続し、＃１、＃２、＃３のレーザ駆動回路１からレー
ザダイオード２に重畳電流Ｉ0 を供給できるようにして
いる。

【００３３】ところで、光磁気記録において、記録密度
を上げるには、記録マークの中心に情報を持たせるマー
クポジション記録に対し、記録マークのエッジに情報を
持たせる長穴マークによる記録が用いられている。この
場合、レーザの照射により熱干渉の無い正確な長穴マー
クを形成するには、例えば、図５（ｄ）に示すようなｉ
1 、ｉ2 、ｉ3 の多値のレーザ電流振幅波形が用いられ
る。

【００３４】そして、このような多値のレーザ電流振幅
波形を生成するには、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示
す３種類のタイミング信号を用い、これら３種類のタイ
ミング信号Ａ、Ｂ、Ｃに適当な電流振幅値を与えて合成
すればよい。

【００３５】そこで、第２実施例では、図５（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）に示すタイミング信号Ａ、Ｂ、Ｃに対応
して、＃１、＃２、＃３のレーザ駆動回路１よりレーザ
ダイオード２に電流を供給するようにしている。

【００３６】つまり、この場合、図５（ａ）に示すタイ
ミング信号Ａに対応して、＃１のレーザ駆動回路１で
は、流出型電流源３の流出電流をＩA1、流入型電流源１
０の流入電流をＩA2とすると、電流制御回路９の制御の
下でｉ1 ＝ＩA1−ＩA2を出力し、また、図５（ｂ）に示
すタイミング信号Ｂに対応して、＃２のレーザ駆動回路
１では、流出型電流源３の流出電流をＩB1、流入型電流
源１０の流入電流をＩB2とすると、電流制御回路９の制
御の下でｉ2 −ｉ1 ＝ＩB1−ＩB2を出力し、さらに、図
５（ｃ）に示すタイミング信号Ｃに対応して、＃３のレ
ーザ駆動回路１では、流出型電流源３の流出電流をＩC
1、流入型電流源１０の流入電流をＩC2とすると、電流
制御回路９の制御の下でｉ3 −ｉ2 ＝ＩC1−ＩC2を出力
し、これら＃１、＃２、＃３のレーザ駆動回路１からの
それぞれの出力により図５（ｄ）で示す重畳電流Ｉ0 を
レーザダイオード２に供給するようにしている。

【００３７】この場合、電流制御回路９は、＃１、＃
２、＃３のレーザ駆動回路１での流出型電流源３および
流入型電流源１０での電流量制御指示値がほぼ均等にな
るようにしている。

【００３８】しかして、このような第２実施例でも、＃
１、＃２、＃３のレーザ駆動回路１の流入型電流源１０
は、上述の第１実施例と同様に電流制御を兼ねた電流ス
イッチにより構成されているため、低電圧電源の下でも
レーザダイオード２に供給される電流を高速に変化させ
ることができ、マークエッジ記録のような高密度記録用
のレーザ駆動装置においても、低消費電力で高速にレー
ザ駆動が可能になる。

【００３９】なお、このような電流重畳による構成は、
マークエッジ記録ならずとも、レーザへの供給電流を変
化速度を犠牲にせずに増大したい場合にも使用すること
ができる。例えば、図４において、＃１、＃２、＃３の
レーザ駆動回路１からの出力を同一のデータパターンと
すれば、レーザダイオード２への供給電流を図１の回路
構成の場合の３倍に上げることも可能となる。 （第３実施例）図６は本発明の第３実施例の概略構成を
示すもので、図１と同一部分には同符号を付している。

【００４０】この場合、図１に示すトランジスタ４のエ
ミッタ電位Ｖ1 を決定するツェナーダイオード８の代わ
りに、ダイオード２１を接続し、また、トランジスタ４
のベースとグランド間にコンデンサ２２を接続してい
る。

【００４１】その他は、図１と同様である。ここで、ダ
イオード２１には、ショットキーダイオードのような高
速素子を用いる。つまり、このショットキーダイオード
は、ツェナーダイオードより端子間容量が小さく、高速
動作が可能であるため、ダイオード２１の順方向電圧の
倍数の正確な電圧をトランジスタ４のエミッタ電位とし
て印加することができる。

【００４２】また、コンデンサ２２は、高速動作の際
に、トランジスタ４のベースラインに乗る高周波ノイズ
を除去してベース電位Ｖ2 を安定化するためのものであ
る。しかして、これらダイオード２１およびコンデンサ
２２を用いることにより、数１０ＭＨｚ以上の高周波の
入力データでレーザダイオード２を駆動する場合も、安
定した駆動が可能となり、高密度高転送記録用のレーザ
駆動装置として実用化できる。 （第４実施例）ところで、上述した実施例では、流入型
電流源１０の電流量Ｉ2 （トランジスタ４のコレクタ電
流）は、トランジスタ４のベース電位で決定し、流出型
電流源３の出力電流Ｉ1 と流入型電流源１０の電流量Ｉ
2 の差の電流を半導体レーザ駆動電流Ｉ3 とするように
しているため、半導体レーザ駆動電流Ｉ3 を、常に図２
（ｅ）に示すように電流値０［ｍＡ］から一定振幅（Ｉ
1 −Ｉ2 ）のパルス電流にするには、流出型電流源３の
出力電流Ｉ1 と流入型電流源１０の電流量Ｉ2 （＝（ｉ
ｂ−ｉｃ））をほぼ等しい電流値にすることが必要であ
る。

【００４３】ところが、これら流出型電流源３の出力電
流Ｉ1 と流入型電流源１０の電流量Ｉ2 を等しく制御す
る機能がないと、電流制御回路９に同一指示電圧を入力
しても、使用素子の特性バラツキや外部からの漏れ込み
ノイズなどにより流出型電流源３および流入型電流源１
０の電流バランスは容易に崩れ、所定の半導体レーザ駆
動電流Ｉ3 が得られないことがあり、これが、光ディス
クの記録において、記録マークの歪みなどの原因とな
り、正確なデータ記録を妨げることがあった。

【００４４】そこで、第４実施例では、各電流源の電流
バランスのとれた電流制御を可能にしている。図７は、
第４実施例の概略構成を示すもので、図１と同一部分に
は、同符号を付している。

【００４５】この場合も、レーザ駆動回路１は、一定の
流出電流を出力する流出型電流源３、流入型電流源１
０、これら流出型電流源３と流入型電流源１０に対して
電流値を指示する電流制御回路９およびレーザダイオー
ド２とから構成される。

【００４６】そして、流出型電流源３は、ＰＮＰトラン
ジスタ３１および抵抗３２の直列回路により構成され、
トランジスタ３１のエミッタ端子を抵抗３２を介して電
源Ｖccに接続し、コレクタ端子を流入型電流源１０のト
ランジスタ４のコレクタ端子に接続し、これら接続点を
半導体レーザダイオード２に接続している。

【００４７】流入型電流源１０は、図１で述べたと同様
に、トランジスタ４、６、ツェナーダイオード８および
抵抗５により構成している。また、電流制御回路９は、
抵抗９１〜９４、トランジスタ９５、９６および演算増
幅器９７より構成され、トランジスタ９５のエミッタ端
子を抵抗９１を介して電源Ｖccに接続し、ベース・コレ
クタ端子をトランジスタ９６のコレクタ端子に接続して
カレントミラー回路を構成している。また、トランジス
タ９６のエミッタ端子を抵抗９２を介して接地し、トラ
ンジスタ９６のエミッタ端子と抵抗９２の接続点を抵抗
９３を介して演算増幅器９７の負極端子に接続してい
る。この演算増幅器９７の負側入力端子は、抵抗９４を
介して接地している。

【００４８】また、演算増幅器９７の正側入力端子は、
外部からの指示電圧Ｖ０が与えられるようになってい
る。そして、演算増幅器９７の出力端子をトランジスタ
９６と流入型電流源１０のトランジスタ４１のベース端
子に接続している。

【００４９】次に、このように構成したレーザ駆動装置
の動作を説明する。まず、流出型電流源３では、トラン
ジスタ３１のベース端子に与えられる電圧値に応じて所
定の電流を流入型電流源１０および半導体レーザ２に供
給するようになる。

【００５０】また、流入型電流源１０では、トランジス
タ４のベース電位Ｖ2 として、上述した図２（ｂ）に示
すように、電流制御回路９の演算増幅器９７よりトラン
ジスタ４のベース・エミッター間電圧（＝０．７Ｖ）以
上の一定のベース電位ｖｃが入力される。

【００５１】この状態から、ライトデータとして図２
（ａ）に示すような論理レベルの入力データが与えられ
るが、これ以降の動作は、第１実施例で述べたと同様で
あり、ここでの説明は省略する。

【００５２】しかして、このようにしても、トランジス
タ４のコレクタ・エミッタ間電圧を微小電圧（０．２Ｖ
程度）で変動させ、電流の振幅制御をする電流スイッチ
モードとして動作させることができるため、従来のスイ
ッチング動作のようにトランジスタ等のスイッチング素
子が完全にオン・オフする電圧モードスイッチと比較し
て、コレクタ・エミッタ間の電圧変動を微小に抑えるこ
とが可能になり、使用スイッチング素子（トランジスタ
４）の turn on／off 時間以下のスイッチング時間が期
待できる。このことは、コレクタ・エミッタ間の寄生容
量の充放電に起因するスイッチング速度の低下を防止す
ることができ、スイッチング素子のスイッチング能力を
限界まで引き出すことが可能であることを意味し、さら
に、スイッチング素子として、トランジスタ４、６とし
てＮＰＮトランジスタを使用できることで、ＰＮＰトラ
ンジスタを使用する半導体レーザ駆動回路より高速化も
期待できる。

【００５３】ところで、流入型電流源１０の電流量Ｉ2
（トランジスタ４のコレクタ電流）は、トランジスタ４
のベース電位で決定され、流出型電流源３の出力電流Ｉ
1 （図２（ｃ））と流入型電流源１０の電流量Ｉ2 （図
２（ｄ））の差の電流が半導体レーザ駆動電流Ｉ3 に相
当するようになるが、ここでの半導体レーザ駆動電流Ｉ
3 として図２（ｅ）に示すような電流値０［ｍＡ］から
一定振幅（Ｉ1 −Ｉ2）のパルス電流を得るためには、
流出型電流源３の出力電流Ｉ1 と流入型電流源１０の電
流量Ｉ2 がほぼ等しい電流値であることが必要である。

【００５４】ここでの電流制御回路９は、流出型電流源
３および流入型電流源１０に対して電流検出用のトラン
ジスタ９５と９６を設け、このうちのトランジスタ９５
は、流出型電流源３のトランジスタ３１とカレントミラ
ー回路を構成し、トランジスタ３１のコレクタ電流Ｉ1
と同等の電流がトランジスタ９５のコレクタ電流として
トランジスタ９６のコレクタ端子に流れるようにしてい
る。

【００５５】この場合、カレントミラー回路の原理より
トランジスタ９５のコレクタ電流をＩ4 とし、トランジ
スタ３１と９５に同一のトランジスタ素子を用い、その
トランジスタの直流電流増幅率をｈＦＥ１とすると（Ｉ
1 ／Ｉ4 ）＝｛１＋（２／ｈＦＥ１）｝^-1より、Ｉ1 ＝
Ｉ4 が成立するには、十分ｈＦＥの大きいトランジスタ
を用いる必要がある。

【００５６】そして、トランジスタ９５とトランジスタ
９６を同一のトランジスタ素子とすると、トランジスタ
４と９６は、ともに演算増幅器９７からの出力電圧がベ
ース端子に入力していることから、相等しいコレクタ電
流Ｉ2 が流れ、また、トランジスタ９６のコレクタ電流
は、トランジスタ９５のコレクタ電流Ｉ4 と等しいこと
から、Ｉ1 ＝Ｉ4 が成立する。

【００５７】また、トランジスタ９６のコレクタ電流Ｉ
5 は、外部からの指示電圧Ｖ０を演算増幅器９７の正側
入力端子に入力すると、抵抗９３と９４の接点（演算増
幅器９７の負側入力端子）もＶ０と等しい電位となる。
また、トランジスタ９６のエミッタ電位Ｖ5Eは、抵抗９
２の抵抗値をＲ5 とすると、Ｖ5E＝（Ｒ5 ・Ｉ5 ）とな
る。これにより、演算増幅器９７では、抵抗９３の抵抗
値をＲ6 、抵抗９４の抵抗値をＲ7 とすれば、Ｉ5 ＝
｛（Ｒ6 ＋Ｒ7 ）／Ｒ5 ・Ｒ7 ｝・Ｖ０が成立するよう
に動作する。

【００５８】ここでは、抵抗３２の抵抗値Ｒ1 と抵抗９
１の抵抗値Ｒ3 が等しくＲ1 ＝Ｒ3で、抵抗５の抵抗値
Ｒ4 と抵抗９２の抵抗値Ｒ5 が等しくＲ4 ＝Ｒ5 の場合
であるが、この様な条件では、電流振幅としてはＩ1 ＝
Ｉ2 ＝Ｉ4 ＝Ｉ5 であり、常に、電流制御回路９におい
て抵抗９２を介してＧＮＤへ電流Ｉ5 が流れており、低
消費電力化の面で不利である。そこで、低消費電力を実
現するには、Ｒ3 ＝ｋ・Ｒ1 、Ｒ5 ＝ｋ・Ｒ4 になる様
に抵抗３２、９１、５、９２を決定すれば、（但し、定
数ｋはｋ＞１の任意の定数である。）Ｖ1 ＝Ｒ1 ・Ｉ1
＝Ｒ3 ・Ｉ4 より、Ｉ1 ＝ｋ・Ｉ4 ，Ｉ2 ＝ｋ・Ｉ5 と
なる。これにより、電流制御回路９における消費電力は
定数ｋの値に従って減少し、低消費電力化を実現でき
る。

【００５９】従って、このような実施例によれば、流出
型電流源３と流入型電流源１０の電流バランスを電流制
御回路９での演算増幅器９７により理想的に制御できる
ことから、安定な半導体レーザ駆動電流を供給すること
ができる。また、電流制御回路９の演算増幅器９７は、
単一のもので済むことから、回路構成を簡単にできる。
また、回路構成全体についても、トランジスタ３１と４
およびトランジスタ６と４の二段の接続だけで済むこと
から、５Ｖ電源の様な低電圧電源においても各トランジ
スタに十分なバイアス電圧を供給でき、安定かつ十分な
半導体レーザ駆動回電流を得ることも可能になる。 （第５実施例）図８は、第５実施例の概略構成を示すも
ので、図７と同一部分には、同符号を付している。

【００６０】この場合も、半導体レーザ駆動回路１は、
一定電流を流出する流出型電流源３、スイッチング機能
を兼ね備えた流入型電流源１０、これら流出型電流源３
と流入型電流源１０に対し電流値を指示する電流制御回
路９および半導体レーザダイオード（ＬＤ）２とから構
成され、このうちの流出型電流源３および流入型電流源
１０については、図７で述べたと同様に構成している。

【００６１】また、電流制御回路９は、抵抗９１〜９
４、９８〜１００、トランジスタ９５、９６および演算
増幅器９７よりなり、トランジスタ９５のエミッタ端子
を抵抗９１を介して電源Ｖccに接続し、トランジスタ９
５のベース端子をトランジスタ３１のベース端子と抵抗
９３を介して演算増幅器９７の出力端子に接続し、ま
た、トランジスタ９５のコレクタ端子をトランジスタ９
６のベース端子とコレクタ端子に接続している。また、
このトランジスタ９６のコレクタ端子を流入型電流源１
０のトランジスタ４のベース端子に接続し、コレクタ端
子を半導体レーザダイオード２に接続し、また、トラン
ジスタ９６のエミッタ端子を抵抗９２を介して接地して
いる。

【００６２】一方、演算増幅器９７の正側入力端子は抵
抗９４と９８の接続点に接続し、抵抗９４は電源Ｖcc
に、抵抗９８は接地している。また、演算増幅器９７の
負側入力端子は、抵抗９９を介してトランジスタ３５の
エミッタ端子に接続するとともに、抵抗１００を介して
半導体レーザ駆動電流を制御する外部電圧Ｖ０が与えら
れる。

【００６３】ここで、電流制御回路９は、上述の第４実
施例では、流出型電流源３をカレントミラー回路構成と
し、流入型電流源１０のトランジスタ４とベース端子を
共有したトランジスタ９６のエミッター電流を検出し、
流入型・流出型電流源の電流値の制御を行ったが、この
第５実施例では、流入型電流源１０の流入電流を直接検
出していないことから、例えば、抵抗５、９２やトラン
ジスタ４、９６の特性バラツキなどが存在すると、電流
制御精度の低下は避けられない。

【００６４】そこで、同第５実施例では、流出型電流源
３の流出電流Ｉ1 を直接検出して、流出型電流源３、流
入型電流源１０の流出・流入電流を制御するようになっ
ている。

【００６５】次に、このように構成したレーザ駆動装置
の動作を説明する。この場合、流出型電流源３および流
入型電流源１０については、第４実施例で述べたと同様
であり、各電流源３、１０はトランジスタ３１、４のベ
ース端子への入力電圧に従い電流Ｉ1 、Ｉ2 を流出・流
入するように動作する。

【００６６】この状態で、電流制御回路９では、流出型
電流源３より流出電流Ｉ1 が流出すると、トランジスタ
３１のエミッタ電位Ｖ1 は、抵抗３２の抵抗値をＲ1 と
すると、Ｖ1 ＝（Ｖcc−Ｒ1 ・Ｉ１）である。

【００６７】ここで、演算増幅器９７は以下のように動
作する。ここで、説明を簡単化するため抵抗９４の抵抗
値Ｒ7 と抵抗９８の抵抗値Ｒ8 、抵抗９９の抵抗値Ｒ9
と抵抗１００の抵抗値Ｒ10をそれぞれ等しい、Ｒ7 ＝Ｒ
8 、Ｒ9 ＝Ｒ10とすると、演算増幅器９７の負側入力端
子の電位Ｖ2 は、Ｖ2 ＝（Ｖcc／２）で、（Ｖ０−Ｖ2
）／Ｒ10＝−（Ｖ1 −Ｖ2 ）／Ｒ9 よりＶ1 ＝Ｖcc−
Ｖ０となる。

【００６８】従って、演算増幅器９７では、電位Ｖ1 が
電源電圧Ｖccと外部指示電圧Ｖ０の電位差となる様にト
ランジスタ３１のベース電位を制御する。つまり、Ｉ1
＝（Ｖ０／Ｒ1 ）となる様に電流制御回路９は流出型電
流源３の流出電流を制御するようになる。

【００６９】すると、トランジスタ３１と等しいベース
電圧がトランジスタ９５に入力され、トランジスタ９５
はトランジスタ３１のエミッタ電圧がＶ1 となる様に動
作する。これにより、抵抗３２の抵抗値Ｒ1 と抵抗９１
の抵抗値Ｒ3 が等しく、Ｒ1＝Ｒ3 ならば、Ｉ1 ＝Ｉ4
の等しい電流がトランジスタ９５のコレクタ電流として
トランジスタ９６に流出される。

【００７０】また、トランジスタ９６はトランジスタ４
とカレントミラー回路構成となっているため、電流Ｉ4
と等しい電流がトランジスタ９６のエミッタ電流として
抵抗９２（但し、抵抗５の抵抗値Ｒ4 と抵抗９２の抵抗
値Ｒ5 が等しいＲ4 ＝Ｒ5 の場合）を介してＧＮＤへ流
れ、これと等しい電流がトランジスタ４のコレクタ電流
Ｉ2 として引き抜かれる。

【００７１】なお、上述では、Ｒ1 ＝Ｒ3 ，Ｒ4 ＝Ｒ5
の場合について説明したが、このような条件では、電流
振幅としてＩ1 ＝Ｉ2 ＝Ｉ4 ＝Ｉ5 であり、常に、電流
制御回路９において抵抗９２を介してＧＮＤへ電流Ｉ5
が流れており、低消費電力化の面で不利である。そこ
で、低消費電力を実現する回路では、Ｒ3 ＝ｋ・Ｒ1 ，
Ｒ5 ＝ｋ・Ｒ4 になる様に抵抗３２、９１、５、９２の
抵抗値を決定すれば（但し、定数ｋはｋ＞１の任意の定
数である。）、Ｖ1 ＝Ｒ1 ・Ｉ1 ＝Ｒ3 ・Ｉ4 より、Ｉ
1 ＝ｋ・Ｉ4 となり、同様にＩ2 ＝ｋ・Ｉ5 となって、
これにより、電流制御回路９における消費電力は定数ｋ
の値に従って減少し、低消費電力化が実現できる。

【００７２】従って、このような実施例によっても、流
出型電流源３の流出電流Ｉ1 を直接検出し、流出型電流
源３と流入型電流源１０の電流バランスを電流制御回路
９での演算増幅器９７により理想的に制御できることか
ら、安定な半導体レーザ駆動電流を供給することがで
き、また、電流制御回路９の演算増幅器９７は、単一の
もので済むことから、回路構成を簡単にできる。また、
回路構成全体についても、トランジスタ３１と４および
トランジスタ６と４の二段の接続だけで済むことから、
５Ｖ電源の様な低電圧電源においても各トランジスタに
十分なバイアス電圧を供給でき、安定かつ十分な半導体
レーザ駆動回電流を得ることも可能になる。 （第６実施例）図９は、第６実施例の概略構成を示すも
ので、図７と同一部分には、同符号を付している。

【００７３】この場合も、半導体レーザ駆動回路１は、
一定電流を流出する流出型電流源３、スイッチング機能
を兼ね備えた流入型電流源１０、これら流出型電流源３
と流入型電流源１０に対し電流値を指示する電流制御回
路９および半導体レーザダイオード（ＬＤ）２とから構
成され、流出型電流源３および流入型電流源１０につい
ては、図７で述べたと同様に構成している。

【００７４】また、電流制御回路９は、抵抗９１〜９
４、９８〜１０２、トランジスタ９５、９６および演算
増幅器９７１、９７２よりなり、トランジスタ９５のエ
ミッタ端子を抵抗９１を介して電源Ｖccに接続し、ベー
ス端子をトランジスタ３１のベース端子に接続するとと
もに、抵抗９３を介して演算増幅器９７１の出力端子に
接続している。また、トランジスタ９５のコレクタ端子
をトランジスタ９６のコレクタ端子に接続し、トランジ
スタ９６のエミッタ端子を抵抗９２を介して接地し、こ
のトランジスタ９６のエミッタ端子と抵抗９２の接続点
を抵抗１０１を介して演算増幅器９７２の負側入力端子
に接続している。さらに演算増幅器９７２の負側入力端
子を抵抗１０２を介して接地している。また、演算増幅
器９７２の正側入力端子には外部電圧Ｖ０が与えられ
る。そして、演算増幅器９７２の出力端子をトランジス
タ４，９６のベース端子に接続している。

【００７５】一方、演算増幅器９７１は、正側入力端子
を抵抗９４、９８の接続点に接続し、抵抗９４は電源Ｖ
ccに、抵抗９８は接地している。また、負側入力端子
は、抵抗９９を介してトランジスタ３１のエミッタ端子
に接続するとともに、抵抗１００を介して半導体レーザ
駆動電流を制御する外部電圧Ｖ０が与えられる。

【００７６】次に、このように構成したレーザ駆動装置
の動作を説明する。この場合、流出型電流源３では、ト
ランジスタ３１のベース端子入力電圧値に応じて所定の
電流を流入型電流源１０および半導体レーザ２に供給す
る。また、流入型電流源１０では、上述したと同様にし
てライトデータに応じてトランジスタ４のベース端子の
入力電位に準じた電流を引き抜くようになる。

【００７７】この状態で、電流制御回路９では、流出型
電流源３より流出電流Ｉ1 が流出すると、トランジスタ
３１のエミッタ電位Ｖ1Eは、抵抗３２の抵抗値をＲ1 と
すると、Ｖ1E＝（Ｖcc−Ｒ1 ・Ｉ１）である。

【００７８】ここで、演算増幅器９７１は以下のように
動作する。ここで、説明を簡単化するため抵抗９４の抵
抗値Ｒ7 と抵抗９８の抵抗値Ｒ8 、抵抗９９の抵抗値Ｒ
9 と抵抗１００の抵抗値Ｒ10をそれぞれ等しい、Ｒ7 ＝
Ｒ8 、Ｒ9 ＝Ｒ10とすると、演算増幅器９７の負側入力
端子の電位Ｖ−は、Ｖ−＝（Ｖcc／２）で、（Ｖ０−Ｖ
2 ）／Ｒ10＝−（Ｖ1E−Ｖ−）／Ｒ9 よりＶ1E＝Ｖcc−
Ｖ０となる。

【００７９】従って、演算増幅器９７１では電位Ｖ1Eが
電源電圧Ｖccと外部指示電圧Ｖ０の電位差となる様にト
ランジスタ３１のベース電位を制御する。つまり、Ｉ1
＝（Ｖ０／Ｒ1 ）となる様に電流制御回路９は流出型電
流源３の流出電流を制御することになる。

【００８０】すると、トランジスタ３１と等しいベース
電圧がトランジスタ９５に入力され、トランジスタ９５
はトランジスタ３１のエミッタ電圧がＶ1Eとなる様に動
作する。これにより、抵抗３２の抵抗値Ｒ1 と抵抗９１
の抵抗値Ｒ3 が等しく、Ｒ1＝Ｒ3 ならば、Ｉ1 ＝Ｉ4
の等しい電流がトランジスタ９５のコレクタ電流として
トランジスタ９６に流出される。

【００８１】また、トランジスタ９６では、流出電流Ｉ
4 と等しい電流Ｉ5 が抵抗９２を介してＧＮＤへ流れ、
これと等しい電流がトランジスタ４のコレクタ電流Ｉ2
として引き抜かれる。

【００８２】なお、抵抗３２、７、９１、５、９２のそ
れぞれの抵抗値Ｒ1 ，Ｒ2 ，Ｒ3 ，Ｒ4 、Ｒ5 の間に
は、Ｒ1 ＝Ｒ3 ＝２・Ｒ4 ＝２・Ｒ5 の関係が成り立つ
ものとする。この時、トランジスタ９６のエミッタ電圧
Ｖ5Eは、Ｖ5E＝Ｒ5 ・Ｉ5 となり、演算増幅器９７２の
負側入力端子の電圧は、（Ｖ5E／２）＝（Ｒ5 ・Ｉ5 ／
２）となる。但し、ここで説明を簡単化するため、抵抗
１０１と１０２の抵抗値Ｒ11とＲ12を等しく、Ｒ11＝Ｒ
12とする。これにより、外部入力指示電圧Ｖ０と引き抜
き電流Ｉ2 との関係は、Ｖ０＝（Ｒ5 ・Ｉ5 ／２）＝
（Ｒ5 ・Ｉ2 ／２）となる。

【００８３】上述では、Ｒ1 ＝Ｒ3 ，Ｒ4 ＝Ｒ5 の場合
について説明したが、このような条件では、電流振幅と
してＩ1 ＝Ｉ2 ＝Ｉ4 ＝Ｉ5 であり、常に、電流制御回
路９において抵抗９２を介してＧＮＤへ電流Ｉ5 が流れ
ており、低消費電力化の面で不利である。そこで、低消
費電力を実現する回路では、Ｒ3 ＝ｋ・Ｒ1 ，Ｒ5 ＝ｋ
・Ｒ4 になる様に抵抗３２、９１、５、９２を決定すれ
ば（但し、定数ｋはｋ＞１の任意の定数である。）、Ｖ
1 ＝Ｒ1 ・Ｉ1 ＝Ｒ3 ・Ｉ4 より、Ｉ1 ＝ｋ・Ｉ4 とな
り、同様にＩ2 ＝ｋ・Ｉ5 となって、電流制御回路９に
おける消費電力は定数ｋの値に従って減少し、低消費電
力化が実現できる。

【００８４】従って、このような実施例によれば、演算
増幅器９７１、９７２を流出型電流源３と流入型電流源
１０ごとに設け、これら演算増幅器９７１、９７２によ
り外部入力指示電圧Ｖ０に対し流出電流Ｉ1 および流入
電流Ｉ2 の調整を、それぞれ回路定数を設定することで
実行することにより、流出型電流源３と流入型電流源１
０の電流バランスを、より正確に制御できるようにな
る。

【００８５】勿論、この場合も、回路構成全体について
も、トランジスタ３１と４およびトランジスタ６と４の
二段の接続だけで済むことから、５Ｖ電源の様な低電圧
電源においても各トランジスタに十分なバイアス電圧を
供給でき、安定かつ十分な半導体レーザ駆動回電流を得
ることも可能である。

【００８６】なお、本発明は、以下述べるような構成も
含むものである。 （１）上述した請求項１記載の光ディスク用レーザ駆動
装置において、前記流入型電流源は、前記流出型電流源
の流出電流を制御する指示値に連動して当該流入型電流
源の流入電流を一定に制御する電流制御機能を有してい
る。

【００８７】（２）上述した請求項３記載の光ディスク
用レーザ駆動装置において、各基本回路での流出型電流
源の流出電流および該流出電流に対応する流入型電流源
の流入電流を制御する手段は、各電流源の電流量制御指
示値がほぼ均等になるように制御する手段を有してい
る。

【００８８】（３）上述した請求項４記載の光ディスク
用レーザ駆動装置において、流出型電流源および流入型
電流源にそれぞれ対応する電流モニタ用素子は、カスケ
ード接続されている。

【００８９】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、一定
の流出電流を出力する流出型電流源に対し、流入型電流
源の入力データに応じて流出電流に対応する流入電流の
振幅を制御するスイッチング手段を電流の振幅を制御す
る電流スイッチングモードで動作させることができるの
で、スイッチング速度をスイッチング手段の限界まで高
めることができ、レーザの高速駆動が可能になる。特
に、スイッチング手段としてＮＰＮ型トランジスタを使
用することで、一層の高速動作を実現するとともに、流
出型電流源と流入型電流源の出力段は、単一のトランジ
スタで構成可能であるため、電源電圧の低電圧化により
低消費電力での半導体レーザの駆動が実現が可能とな
る。また、スイッチング手段に用いられるトランジスタ
に対し低電圧電源でも十分のバイアス電圧を供給でき、
低消費電力でレーザを駆動することもできる。

【００９０】また、本発明によれば、流出型電流源およ
び流入型電流源にそれぞれ対応する電流モニタ用素子を
有する電流制御回路により、それぞれの電流モニタ用素
子を通過するモニタ電流をバランスさせることにより、
正確な各電流源の電流バランスの取れた電流制御が可能
で、正確な半導体レーザ駆動電流制御が実現でき、高密
度記録に伴う複雑な電流制御にも対応した半導体レーザ
駆動回路を得られる。

【００９１】また、本発明によれば、流出型電流源と流
入型電流源から構成される基本回路を複数設け、これら
基本回路の流出型電流源および流入型電流源での流出電
流および該流出電流に対応する流入電流を制御して半導
体レーザに供給される重畳電流の振幅を制御するように
しているので、マークエッジ記録のような高密度記録用
としても、低消費電力にして高速のレーザ駆動が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の概略構成を示す図。

【図２】第１実施例の動作を説明するためのタイムチャ
ート。

【図３】第１実施例の流出型電流源３の概略構成を示す
図。

【図４】本発明の第２実施例の概略構成を示す図。

【図５】第２実施例の動作を説明するためのタイムチャ
ート。

【図６】本発明の第３実施例の概略構成を示す図。

【図７】本発明の第４実施例の概略構成を示す図。

【図８】本発明の第５実施例の概略構成を示す図。

【図９】本発明の第６実施例の概略構成を示す図。

【図１０】従来の半導体レーザ駆動回路の概略構成を示
す図。

【符号の説明】

１…レーザ駆動回路、 ２…レーザダイオード、 ３…流出型電流源、 ４、６、１６、３１、９５、９６…トランジスタ、 ５、７、３１、９１〜９４、９８〜１０２…抵抗、 ８…ツェナーダイオード、 ９…電流制御回路、 １０…流入型電流源、 １１、１３、１４、１５、１７、１８…抵抗、 １２、９７、９７１、９７２…演算増幅器、 ２１…ダイオード、 ２２…コンデンサ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一定の流出電流を出力する流出型電流源
   と、 この流出型電流源に接続され、且つ入力データに応じて
   前記流出電流に対応する流入電流の振幅を制御するスイ
   ッチ手段を有する流入型電流源と、 前記流出型電流源と前記流入型電流源の接続点に接続さ
   れた半導体レーザとを具備したことを特徴とする光ディ
   スク用レーザ駆動装置。
2. 【請求項２】 前記流入型電流源のスイッチ手段は、ト
   ランジスタのベース電位を一定にして、エミッタ電位を
   入力データに応じて変化させる電流スイッチにより構成
   したことを特徴とする請求項１記載の光ディスク用レー
   ザ駆動装置。
3. 【請求項３】 前記流出型電流源と流入型電流源から構
   成される基本回路を複数設け、これら基本回路での前記
   流出型電流源の流出電流および該流出電流に対応する前
   記流入型電流源の流入電流を制御することにより前記半
   導体レーザに供給される電流振幅を制御することを特徴
   とする請求項１記載の光ディスク用レーザ駆動装置。
4. 【請求項４】 前記流出型電流源および流入型電流源に
   それぞれ対応する電流モニタ用素子を有し、これら電流
   モニタ用素子を通過するモニタ電流をバランスさせるこ
   とにより前記流出型電流源の流出電流および流入型電流
   源の流入電流を制御する電流制御回路を備えたことを特
   徴とする請求項１記載の光ディスク用レーザ駆動装置。