JPH09266341A - Method and device for controlling semiconductor laser - Google Patents
Method and device for controlling semiconductor laserInfo
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- JPH09266341A JPH09266341A JP7449796A JP7449796A JPH09266341A JP H09266341 A JPH09266341 A JP H09266341A JP 7449796 A JP7449796 A JP 7449796A JP 7449796 A JP7449796 A JP 7449796A JP H09266341 A JPH09266341 A JP H09266341A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザプリンタ、
デジタル複写機、光ディスク装置、光通信装置等におけ
る光源として用いられる半導体レーザを駆動制御するた
めの半導体レーザ制御方法及び装置に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a laser printer,
The present invention relates to a semiconductor laser control method and apparatus for controlling a semiconductor laser used as a light source in a digital copying machine, an optical disk device, an optical communication device, and the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体レーザは極めて小型であって、か
つ、駆動電流により高速に直接変調を行うことができる
ので、近年、レーザプリンタ等の光源として広く使用さ
れている。2. Description of the Related Art A semiconductor laser is extremely small in size and can be directly modulated at a high speed by a driving current, so that it has been widely used in recent years as a light source for a laser printer or the like.
【0003】しかし、半導体レーザの駆動電流と光出力
との関係は、温度により著しく変化するので、半導体レ
ーザの光強度を所望の値に設定しようとする場合に問題
となる。この問題を解決して半導体レーザの利点を活か
すために、従来、様々なAPC(Automatic Power C
ontrol)回路が提案されている。However, the relationship between the driving current of the semiconductor laser and the light output changes remarkably with temperature, which is a problem when the light intensity of the semiconductor laser is set to a desired value. In order to solve this problem and utilize the advantages of semiconductor lasers, various APCs (Automatic Power C
ontrol) circuit is proposed.
【0004】このAPC回路は以下の〜の3つの方
式に大別される。 半導体レーザの光出力を受光素子によりモニタし、
この受光素子に発生する半導体レーザの光出力に比例す
る受光電流に比例する信号と、発光レベル指令信号とが
等しくなるように、常時、半導体レーザの順方向電流を
制御する光・電気負帰還ループにより半導体レーザの光
出力を所望の値に制御する方式。 パワー設定期間内には半導体レーザの光出力を受光
素子によりモニタし、この受光素子に発生する受光電流
(半導体レーザの光出力に比例する)に比例する信号
と、発光レベル指令信号とが等しくなるように半導体レ
ーザの順方向電流を制御し、パワー設定期間外にはパワ
ー設定期間中に設定した半導体レーザの順方向の値を保
持することにより、半導体レーザの光出力を所望の値に
制御するとともに、パワー設定期間外にはパワー設定期
間中に設定した半導体レーザの順方向電流を情報に基づ
いて変調することにより半導体レーザの光出力に情報を
載せる方式。 半導体レーザの温度を測定し、その測定した温度信
号によって半導体レーザの順方向電流を制御したり、又
は、半導体レーザの温度を一定とするように制御するこ
とで、半導体レーザの光出力を所望の値に制御する方
式。This APC circuit is roughly classified into the following three types. The light output of the semiconductor laser is monitored by the light receiving element,
An optical / electrical negative feedback loop that constantly controls the forward current of the semiconductor laser so that the signal proportional to the light receiving current, which is proportional to the optical output of the semiconductor laser generated in the light receiving element, and the light emission level command signal become equal. A method of controlling the optical output of the semiconductor laser to a desired value by. The light output of the semiconductor laser is monitored by the light receiving element within the power setting period, and the signal proportional to the light receiving current (proportional to the light output of the semiconductor laser) generated in the light receiving element becomes equal to the light emission level command signal. As described above, by controlling the forward current of the semiconductor laser and holding the value in the forward direction of the semiconductor laser set during the power setting period outside the power setting period, the optical output of the semiconductor laser is controlled to a desired value. At the same time, outside the power setting period, information is added to the optical output of the semiconductor laser by modulating the forward current of the semiconductor laser set during the power setting period based on the information. By measuring the temperature of the semiconductor laser and controlling the forward current of the semiconductor laser according to the measured temperature signal or controlling the temperature of the semiconductor laser to be constant, the optical output of the semiconductor laser can be controlled to a desired value. Method to control the value.
【0005】半導体レーザの光出力を所望の値とするた
めには、の方式が望ましい。しかし、受光素子の動作
速度や、光・電気負帰還ループを構成している増幅素子
の動作速度等の限界により制御速度に限界が生じる。例
えば、制御速度の目安として、光・電気負帰還ループの
開ループでの交叉周波数を考慮した場合、この交叉周波
数をf0 としたとき、半導体レーザの光出力のステップ
応答特性は、 Pout =P0{1−exp(−2πf0t)} Pout ;半導体レーザの光出力 P0 ;半導体レーザの設定された光強度 t ;時間 により近似される。In order to set the optical output of the semiconductor laser to a desired value, the method of is desirable. However, there is a limit to the control speed due to the limit of the operating speed of the light receiving element and the operating speed of the amplifying element forming the optical / electrical negative feedback loop. For example, when the crossover frequency in the open loop of the optical / electrical negative feedback loop is taken into consideration as a measure of the control speed, when this crossover frequency is f 0 , the step response characteristic of the optical output of the semiconductor laser is P out = P 0 {1-exp (−2πf 0 t)} P out ; optical output of semiconductor laser P 0 ; set light intensity of semiconductor laser t; approximated by time.
【0006】半導体レーザの多くの使用目的では、半導
体レーザの光出力を変化させた直後から、設定された時
間τ0 が経過するまでの全光量(光出力の積分値∫P
out・dt)が所定の値となることが必要とされ、 ∫Pout ・dt=P0・τ0{1−(1/2πf0τ0 )
[1−exp(−2πf0τ0 )]} のような式で表される。For many purposes of use of a semiconductor laser, the total amount of light (integrated value of light output ∫P) from immediately after the light output of the semiconductor laser is changed until a set time τ 0 elapses.
out · dt) is required to be a predetermined value, and ∫P out · dt = P 0 · τ 0 {1- (1 / 2πf 0 τ 0 ).
[1-exp (-2πf 0 τ 0 )]}.
【0007】仮に、τ0 =50ns、誤差の許容範囲を
0.4%とした場合、f0 >800MHzとしなければ
ならず、これは極めて困難である。If τ 0 = 50 ns and the allowable range of error is 0.4%, f 0 > 800 MHz must be set, which is extremely difficult.
【0008】また、の方式では、の方式による上記
のような問題は発生せず、半導体レーザを高速に変調す
ることが可能であるので多用されている。しかし、この
の方式によると、半導体レーザの光出力を常時制御し
ている訳ではないので、外乱等により容易に半導体レー
ザの光量変動を生じてしまう。外乱としては、例えば、
半導体レーザのドゥループ特性があり、半導体レーザの
光量はこのドゥループ特性により容易に数%程度の誤差
を生じてしまう。半導体レーザのドゥループ特性を抑制
する試みとして、半導体レーザの熱時定数に半導体レー
ザ駆動電流の周波数特性を合わせて補償する方法などが
提案されているが、半導体レーザの熱時定数は各半導体
レーザ毎に個別にばらつきがあり、また、半導体レーザ
の周囲環境により異なる等の問題がある。The method (2) is widely used because the semiconductor laser can be modulated at a high speed without causing the above problems due to the method (2). However, according to this method, since the light output of the semiconductor laser is not always controlled, the light quantity of the semiconductor laser easily changes due to disturbance or the like. As the disturbance, for example,
There is a droop characteristic of the semiconductor laser, and the light amount of the semiconductor laser easily causes an error of about several percent due to this droop characteristic. As an attempt to suppress the droop characteristic of the semiconductor laser, there has been proposed a method of compensating the frequency characteristic of the semiconductor laser drive current with the thermal time constant of the semiconductor laser, but the thermal time constant of the semiconductor laser is different for each semiconductor laser. However, there is a problem in that there are individual variations in the characteristics, and the characteristics vary depending on the surrounding environment of the semiconductor laser.
【0009】このような点を考慮した改良方式が、例え
ば、特開平2−205086号公報により提案されてい
る。同公報によれば、図9に示すように、半導体レーザ
1の光出力を受光素子2によりモニタし、その出力と発
光レベル指令信号(DATA)とが等しくなるように、常
時、半導体レーザ1の順方向電流を制御する光・電気負
帰還ループ3と、発光レベル指令信号(DATA)を半導体
レーザ1の順方向電流に変換する電流駆動部4とを有
し、光・電気負帰還ループ3の制御電流と電流駆動部4
により生成された駆動電流の和(又は、差)の電流によ
って半導体レーザ1の光出力を制御する方式が開示され
ている。図示例では、前記光・電気負帰還ループ3は半
導体レーザ1と受光素子2とIDA1 なる定電流源5と反
転増幅器6とにより構成され、この反転増幅器6の出力
により、抵抗Re とともに半導体レーザ1に直列に接続
された駆動トランジスタ7を駆動制御するように構成さ
れている。また、電流駆動部4はIDA2 なる定電流源8
により構成されている。An improved method in consideration of such a point is proposed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 205086/1990. According to the publication, as shown in FIG. 9, the light output of the semiconductor laser 1 is monitored by the light receiving element 2, and the output of the semiconductor laser 1 is constantly monitored so that the output and the light emission level command signal (DATA) become equal. The optical / electrical negative feedback loop 3 for controlling the forward current and the current driver 4 for converting the emission level command signal (DATA) into the forward current of the semiconductor laser 1 are provided. Control current and current driver 4
There is disclosed a method of controlling the optical output of the semiconductor laser 1 by the current of the sum (or difference) of the drive currents generated by. In the illustrated example, the optical / electrical negative feedback loop 3 is composed of a semiconductor laser 1, a light receiving element 2, a constant current source 5 which is I DA1, and an inverting amplifier 6, and the output of the inverting amplifier 6 causes a semiconductor together with a resistor R e. It is configured to drive and control a drive transistor 7 connected in series to the laser 1. In addition, the current driver 4 has a constant current source 8 I DA2.
It consists of.
【0010】これによれば、半導体レーザ1を電流駆動
部4により直接駆動する電流に相当する光出力をPS と
した場合、半導体レーザ1の光出力のステップ応答特性
は、 Pout =P0 +(PS −P0 ){1−exp(−2πf0t
)} で近似される。PS ≒P0 であれば、瞬時に半導体レー
ザの光出力がP0 に等しくなるので、f0 の値は光・電
気負帰還ループ3のみの場合に比べて小さくてよい。図
10(a)が光・電気負帰還ループ3のみによる場合の
光出力の変化の様子を示すのに対し、図10(b)は電
流駆動部4による定電流分IDA2 が付加された場合の光
出力の変化の様子を示す。現実的には、f0 =40MH
z程度であればよく、この程度の交叉周波数であれば容
易に実現できる。According to this, when the optical output corresponding to the current for directly driving the semiconductor laser 1 by the current driver 4 is P S , the step response characteristic of the optical output of the semiconductor laser 1 is P out = P 0 + (P S −P 0 ) {1-exp (−2πf 0 t
)} Is approximated. If P S ≈P 0 , the light output of the semiconductor laser instantly becomes equal to P 0 , so the value of f 0 may be smaller than in the case of only the optical / electrical negative feedback loop 3. While FIG. 10A shows how the optical output changes when only the optical / electrical negative feedback loop 3 is used, FIG. 10B shows the case where the constant current component I DA2 by the current driver 4 is added. The change of the optical output of is shown. Realistically, f 0 = 40 MH
It suffices that the frequency is z, and the crossover frequency of this level can be easily realized.
【0011】次に、レーザプリンタを例に採り、1ドッ
ト多値化技術の経緯について説明する。レーザプリンタ
は、当初、ラインプリンタに代わるノンインパクトプリ
ンタとして開発されたが、レーザプリンタの高速高解像
性からイメージプリンタとしての適用が早くから検討さ
れ、ディザ法をベースとした様々な記録方法が実用化さ
れている。また、近年の半導体技術の急速な進展によ
り、処理可能な情報量が急速に増大し、レーザプリンタ
においては、1ドット多値化技術が実用化され、より確
実にイメージプリンタとしての地位を固めつつある。し
かしながら、現行の多値化レベルはハイエンド機におい
ては8ビット相当の出力レベルを備えているが、ローエ
ンド機では高々数値程度に抑えられている。これは、一
因としては情報量の多さもあるが、主として、1ドット
多値化出力を実現する半導体レーザ制御変調部の回路規
模が大きく高価であることによる。Next, taking the laser printer as an example, the background of the one-dot multi-valued technique will be described. The laser printer was originally developed as a non-impact printer that replaces the line printer, but due to the high speed and high resolution of the laser printer, its application as an image printer was considered from an early stage, and various recording methods based on the dither method were put into practical use. Has been converted. Also, due to the rapid progress of semiconductor technology in recent years, the amount of information that can be processed has increased rapidly, and in the laser printer, the one-dot multi-valued technology has been put into practical use, and while firmly solidifying its position as an image printer. is there. However, the current multi-valued level has an output level equivalent to 8 bits in a high-end machine, but is suppressed to a numerical value at most in a low-end machine. This is due to the large amount of information, which is mainly due to the fact that the circuit size of the semiconductor laser control modulator for realizing the one-dot multi-value output is large and expensive.
【0012】現在、1ドット多値化出力を行う半導体レ
ーザ制御変調方式としては、 A.光強度変調方式 B.パルス幅変調方式 C.パルス幅強度混合変調方式 が提案されている。Currently, as a semiconductor laser control modulation method for performing one-dot multi-value output, A. Light intensity modulation method B. Pulse width modulation method C. A pulse width intensity mixed modulation method has been proposed.
【0013】A.光強度変調方式(PM=Power Modu
lation) 光出力自身を変化させて記録する方式であり、中間露光
領域を利用して中間調記録を実現するため、印字プロセ
スの安定化が重要な要件であり、印字プロセスに対する
要求が厳しくなる。しかしながら、半導体レーザの制御
変調は容易となる。A. Light intensity modulation method (PM = Power Modu
This is a method of recording by changing the light output itself, and since halftone recording is realized by using the intermediate exposure area, stabilization of the printing process is an important requirement, and the demand for the printing process becomes strict. However, control modulation of the semiconductor laser becomes easy.
【0014】B.パルス幅変調方式(PWM=Pulse
Width Modulation) 光出力レベルとしては2値であるが、その発光時間(つ
まり、パルス幅)を変化させて記録する方式であるの
で、PM方式と比較すると、中間露光領域の利用度が少
なく、さらに、隣接ドットを結合させることにより中間
露光領域を一層低減させることが可能となる(印字プロ
セス安定性に対する要求が低減する)。しかし、パルス
幅設定を8ビット、かつ、隣接ドット結合を実現する場
合には半導体レーザ制御変調部の構成は複雑となる。B. Pulse width modulation method (PWM = Pulse
Width Modulation) Although the light output level is binary, it is a method of recording by changing the light emission time (that is, pulse width), so the intermediate exposure area is less utilized than the PM method, and By combining adjacent dots, it is possible to further reduce the intermediate exposure area (requirement for stability of the printing process is reduced). However, when the pulse width is set to 8 bits and the adjacent dot combination is realized, the structure of the semiconductor laser control modulator becomes complicated.
【0015】C.パルス幅強度混合変調方式(PWM+
PM方式) PM方式では印字プロセスの安定化への要求が厳しくな
り、PWM方式では半導体レーザ制御変調部が複雑とな
る問題を有することから、これらのPM方式とPWM方
式とを組み合わせた方式であり、例えば、特開平6−3
47852号公報中に開示されている。C. Pulse width intensity mixed modulation method (PWM +
PM method) The PM method has a strict requirement for stabilization of the printing process, and the PWM method has a problem that the semiconductor laser control modulator is complicated. Therefore, the PM method and the PWM method are combined. , For example, JP-A-6-3
It is disclosed in Japanese Patent No. 47852.
【0016】この変調方式は、基本的には2値記録方式
であり、印字プロセスに対して安定であるPWM方式を
基調とし、そのパルス間の移り変わり部をPM方式によ
り補完する方式である。この変調方式は、同じ階調数を
実現する場合、各々単独の変調方式に比較して、必要と
なるパルス幅数、パワー値数が組み合わせることにより
少なくなるので、各々の方式分の構成を容易に達成で
き、印字プロセスに対して安定であると同時に集積化に
適しており、小型化・低コスト化を図ることができる。This modulation system is basically a binary recording system, and is based on a PWM system which is stable with respect to the printing process, and a transition system between the pulses is complemented by a PM system. This modulation method reduces the number of required pulse widths and power values when combined to achieve the same number of gradations, compared to individual modulation methods. In addition to being stable to the printing process and suitable for integration, it is possible to achieve downsizing and cost reduction.
【0017】このような変調方式を実現するため、半導
体レーザ制御装置には、基本的には図11に示すような
画像データと画素クロックとを入力とするパルス幅生成
部及びデータ変調部11が設けられ、このパルス幅生成
部及びデータ変調部11が図9に例示したような回路構
成の半導体レーザ制御部及び半導体レーザ駆動部12に
対する発光レベル指令信号なるDATAを出力するように構
成されている。即ち、入力される画像データに従ってパ
ルス幅生成部及びデータ変調部11によりPWM方式を
基調とし、その移り変わり部をPM方式により補完す
る。その半導体レーザの光出力波形の基本概念図を図1
2に示す。図12にはパルス幅3値、パワー6値の合計
18階調を出力する場合における半導体レーザの光出力
波形を模式的に示すものである。In order to realize such a modulation method, the semiconductor laser control device basically includes a pulse width generation section and a data modulation section 11 for inputting image data and a pixel clock as shown in FIG. The pulse width generation section and the data modulation section 11 are provided so as to output DATA which is a light emission level command signal to the semiconductor laser control section and the semiconductor laser drive section 12 having the circuit configuration illustrated in FIG. . That is, according to the input image data, the pulse width generation section and the data modulation section 11 set the PWM method as the basic tone, and the transition section is complemented by the PM method. Figure 1 shows a basic conceptual diagram of the optical output waveform of the semiconductor laser.
It is shown in FIG. FIG. 12 schematically shows an optical output waveform of the semiconductor laser when outputting a total of 18 gradations of a pulse width of 3 values and a power of 6 values.
【0018】この変調方式は、図示のように基本的には
PWM方式であるので、中間露光領域を利用するパワー
変調部は最小パルス幅で出力する必要がある。このよう
な光出力を得るためには、例えば、図13に示すように
パルス幅をPWMとすると、PWMOUT とPWMOUT+
PMOUT(PMOUT は最小パルス幅)、又は、PWMOU
T とPMOUT (PMOUT は最小パルス幅)との2パルス
を生成すればよい。PWMOUT のパルスにおいて全ビッ
トをHレベルにし、PMOUT のパルスにおいてデータに
従って各ビットをオン・オフさせれば、図12や図13
に示すような光出力の波形を得ることができる。図12
中、上段が右寄せの右モード、下段が左寄せの左モード
を示す。Since this modulation system is basically a PWM system as shown in the figure, it is necessary for the power modulation unit using the intermediate exposure area to output with a minimum pulse width. In order to obtain such an optical output, for example, assuming that the pulse width is PWM as shown in FIG. 13, PWM OUT and PWM OUT +
PM OUT (PM OUT is the minimum pulse width) or PWM OU
Two pulses of T and PM OUT (PM OUT is the minimum pulse width) may be generated. If all the bits are set to H level in the pulse of PWM OUT and each bit is turned on / off according to the data in the pulse of PM OUT , then FIG.
It is possible to obtain a light output waveform as shown in FIG. FIG.
The middle and upper rows show the right mode with right alignment, and the lower rows show the left mode with left alignment.
【0019】[0019]
【発明が解決しようとする課題】このような技術的背景
を考えた場合、常時最適化された理想的な光出力の波形
を高速制御下に得るためには、図10(b)中に示すP
S 分を適正に設定し、より矩形波に近付けることが重要
といえる。特に、図12等で説明したパルス幅強度混合
方式を用いてより多階調の変調を実現しようとする場合
には重要となる。In view of the technical background as described above, in order to obtain an ideally optimized ideal optical output waveform under high speed control, it is shown in FIG. 10 (b). P
It is important to set the S component appropriately and make it closer to a square wave. In particular, this is important when attempting to realize more gradation modulation using the pulse width intensity mixing method described with reference to FIG.
【0020】ここに、半導体レーザはその一般的な特性
として、図14に示すような温度による動作電流変化特
性、図15に示すような経時変化(特に、微分量子効率
の変化)による動作電流変化特性がある。この内、温度
による動作電流変化特性に関しては図9中に示したよう
な光・電気負帰還ループ3を常に動作させることにより
半導体レーザ1の発振閾値電流Ithが温度により変化し
てもその変化に制御系が追従するため、常に、制御系が
発振閾値電流Ithを半導体レーザ1の順方向電流として
流すことにより対処される。Here, the general characteristics of the semiconductor laser are the operating current change characteristics with temperature as shown in FIG. 14 and the operating current change with time as shown in FIG. 15 (in particular, the differential quantum efficiency change). There is a characteristic. Among these, regarding the change characteristic of the operating current with temperature, even if the oscillation threshold current Ith of the semiconductor laser 1 changes with temperature, the change is caused by always operating the optical / electrical negative feedback loop 3 as shown in FIG. Since the control system follows, the control system always copes with the oscillation threshold current Ith as the forward current of the semiconductor laser 1.
【0021】しかし、経時変化、特に、微分量子効率の
変化に伴う動作電流変化特性は、図示の如く、一般に、
温度による場合よりも大きな変化特性を示す。この変化
特性が、図10(b)中に示すPS 分に影響を及ぼし、
得ようとする光出力Pout に対して大きすぎてオーバシ
ュートを生じたり、小さすぎてアンダシュートを生じ高
速制御に支障を来す等の不都合がある。However, as shown in the figure, an operating current change characteristic due to a change with time, in particular, a change in the differential quantum efficiency,
It shows larger change characteristics than the case with temperature. This change characteristic affects the P S component shown in FIG.
There is an inconvenience that the optical output P out to be obtained is too large to cause overshoot, or too small to cause undershoot to hinder high speed control.
【0022】つまり、上述したような技術的背景におい
ては、半導体レーザの微分量子効率の検出精度に関して
特に工夫されておらず、その検出精度が悪く、自由度が
少ないため、光出力波形を理想的な矩形波に近付ける点
で不十分となっている。That is, in the technical background as described above, no special measures are taken regarding the detection accuracy of the differential quantum efficiency of the semiconductor laser, and the detection accuracy is poor and the degree of freedom is small. Inadequate in approaching a simple rectangular wave.
【0023】[0023]
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
入力データに基づいて、前記入力データに対しパルス幅
変調と強度変調とを同時に行う発光指令信号を生成する
パルス幅変調・強度変調信号生成部と、半導体レーザ
と、この半導体レーザの光出力をモニタする受光素子
と、ともに光・電気負帰還ループを形成して前記受光素
子から得られる前記半導体レーザの光出力に比例した受
光信号と前記パルス幅変調・強度変調信号生成部から与
えられる発光指令信号とが等しくなるように前記半導体
レーザの順方向電流を制御する誤差増幅部と、前記光・
電気負帰還ループの制御電流との和又は差の電流により
前記半導体レーザの駆動を制御するように生成されて前
記パルス幅変調・強度変調信号生成部から与えられる発
光指令信号に応じた駆動電流を前記半導体レーザに順方
向電流を流す電流駆動部と、前記半導体レーザの微分量
子効率を検出する微分量子効率検出部と、この微分量子
効率検出部の検出結果を記憶するメモリ部と、このメモ
リ部に記憶された前記微分量子効率検出部の検出結果に
より発光指令信号に対応する電流を設定する加算電流設
定部と、タイミング生成部とをバイポーラトランジスタ
により集積化させた1チップの集積回路として備え、イ
ニシャライズ時に前記タイミング生成部により前記誤差
増幅部の制御速度より十分に遅いタイミング信号を生成
し、そのタイミング信号に基づき前記微分量子効率検出
部により前記半導体レーザの微分量子効率を検出し、各
タイミングでの検出結果を前記メモリ部に記憶し、この
メモリ部に記憶された検出結果に従い発光指令信号に対
応する電流を設定するようにした。According to the first aspect of the present invention,
A pulse width modulation / intensity modulation signal generator for generating a light emission command signal for simultaneously performing pulse width modulation and intensity modulation on the input data based on the input data; a semiconductor laser; and a light output of the semiconductor laser. A light receiving signal proportional to the light output of the semiconductor laser obtained from the light receiving element by forming an optical / electrical negative feedback loop together with the light receiving command signal given from the pulse width modulation / intensity modulation signal generating unit. An error amplifier for controlling a forward current of the semiconductor laser so that
A drive current corresponding to a light emission command signal generated from the pulse width modulation / intensity modulation signal generation unit is generated so as to control the driving of the semiconductor laser by a current that is the sum or difference of the control current of the electric negative feedback loop. A current drive unit for supplying a forward current to the semiconductor laser, a differential quantum efficiency detection unit for detecting the differential quantum efficiency of the semiconductor laser, a memory unit for storing the detection result of the differential quantum efficiency detection unit, and this memory unit. A summing current setting section for setting a current corresponding to the light emission command signal based on the detection result of the differential quantum efficiency detection section stored in, and a timing generation section as a one-chip integrated circuit integrated by bipolar transistors, At the time of initialization, the timing generation unit generates a timing signal that is sufficiently slower than the control speed of the error amplification unit. The differential quantum efficiency of the semiconductor laser is detected by the differential quantum efficiency detection unit based on a signal, the detection result at each timing is stored in the memory unit, and the light emission command signal is responded to according to the detection result stored in the memory unit. The current to be set is set.
【0024】請求項5記載の発明は、入力データに基づ
いて、前記入力データに対しパルス幅変調と強度変調と
を同時に行う発光指令信号を生成するパルス幅変調・強
度変調信号生成部と、半導体レーザと、この半導体レー
ザの光出力をモニタする受光素子と、ともに光・電気負
帰還ループを形成して前記受光素子から得られる前記半
導体レーザの光出力に比例した受光信号と前記パルス幅
変調・強度変調信号生成部から与えられる発光指令信号
とが等しくなるように前記半導体レーザの順方向電流を
制御する誤差増幅部と、前記光・電気負帰還ループの制
御電流との和又は差の電流により前記半導体レーザの駆
動を制御するように生成されて前記パルス幅変調・強度
変調信号生成部から与えられる発光指令信号に応じた駆
動電流を前記半導体レーザに順方向電流を流す電流駆動
部と、前記半導体レーザの微分量子効率を検出する微分
量子効率検出部と、イニシャライズ時にこの微分量子効
率検出部の検出動作を制御するタイミング信号を生成す
るタイミング生成部と、前記微分量子効率検出部の各タ
イミングでの検出結果を記憶するメモリ部と、このメモ
リ部に記憶された前記微分量子効率検出部の検出結果に
より発光指令信号に対応する電流を設定する加算電流設
定部とをバイポーラトランジスタにより集積化させた1
チップの集積回路として備えている。According to a fifth aspect of the present invention, a pulse width modulation / intensity modulation signal generator for generating a light emission command signal for simultaneously performing pulse width modulation and intensity modulation on the input data based on the input data, and a semiconductor. A laser and a light receiving element for monitoring the light output of this semiconductor laser, together with a light receiving signal proportional to the light output of the semiconductor laser obtained from the light receiving element by forming an optical / electrical negative feedback loop and the pulse width modulation An error amplification unit that controls the forward current of the semiconductor laser so that the light emission command signal given from the intensity modulation signal generation unit becomes equal to the sum or difference current of the control current of the optical / electrical negative feedback loop. A driving current corresponding to a light emission command signal generated to control the driving of the semiconductor laser and given from the pulse width modulation / intensity modulation signal generation unit is supplied to the semiconductor. A current drive unit that supplies a forward current to the laser, a differential quantum efficiency detection unit that detects the differential quantum efficiency of the semiconductor laser, and a timing generation that generates a timing signal that controls the detection operation of the differential quantum efficiency detection unit at initialization. Section, a memory section for storing the detection result at each timing of the differential quantum efficiency detection section, and a current corresponding to the light emission command signal is set by the detection result of the differential quantum efficiency detection section stored in this memory section. Integrated current setting unit and bipolar transistor integrated 1
It is provided as an integrated circuit of a chip.
【0025】従って、これらの請求項1や請求項5記載
の発明によれば、省電力化や小型化を図る上で好ましい
バイポーラトランジスタにより集積化させた1チップの
集積回路において、経時変化に伴う半導体レーザの微分
量子効率の変化を、電源投入時やリセット解除時といっ
たイニシャライズ時に検出して最適な電流加算値を設定
し直すことにより、光・電気負帰還ループなる制御部に
よる高速制御分を極力少なくすることができ、半導体レ
ーザの光出力波形をオーバシュートやアンダシュートの
ない、理想の方形波に近付け、常時、最適化された理想
的な光出力波形が得られる。Therefore, according to the first and fifth aspects of the present invention, the one-chip integrated circuit integrated with the bipolar transistor, which is preferable in terms of power saving and size reduction, is accompanied by a change with time. The change in the differential quantum efficiency of the semiconductor laser is detected at the time of initialization, such as when the power is turned on or when reset is released, and the optimal current addition value is set again to maximize the amount of high-speed control by the control unit that is an optical / electrical negative feedback loop. The optical output waveform of the semiconductor laser can be made closer to an ideal square wave without overshoot or undershoot, and an optimized ideal optical output waveform can be obtained at all times.
【0026】請求項6記載の発明は、請求項5記載の発
明において、電流駆動部は、誤差増幅部内における電圧
シフト部であり、その電圧シフト量を変化させる差動回
路を含んで光・電気負帰還ループ内に設けられ、加算電
流設定部は、前記発光指令信号に対応する電流が最大の
時に前記半導体レーザの光出力が所望の最大値となり前
記発光指令信号に対応する電流が最小の時に前記半導体
レーザの光出力が所望の最小値となるように前記差動回
路の電流を設定するものとし、イニシャライズ時におい
て、或るタイミングT0に半導体レーザの光出力を所望
の最大値とし前記タイミングT0から或る一定時間経過
したタイミングT1に前記半導体レーザの光出力を所望
の最小値として、前記タイミングT1とこのタイミング
T1より或る一定時間経過したタイミングT2との間に
前記微分量子効率検出部及び加算電流設定部を動作させ
て電流を設定するようにしている。According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect of the present invention, the current drive section is a voltage shift section in the error amplification section, and includes an opto-electrical circuit including a differential circuit that changes the voltage shift amount. Provided in the negative feedback loop, the addition current setting unit, when the current corresponding to the light emission command signal is maximum, the optical output of the semiconductor laser becomes a desired maximum value, when the current corresponding to the light emission command signal is minimum. The current of the differential circuit is set so that the optical output of the semiconductor laser has a desired minimum value, and at the time of initialization, the optical output of the semiconductor laser is set to a desired maximum value at a certain timing T0. The optical output of the semiconductor laser is set to a desired minimum value at a timing T1 after a certain time has elapsed from the timing T1 and a certain constant from the timing T1. Wherein by operating the differential quantum efficiency detection unit and the addition current setting unit is to set the current between the timing T2 has elapsed between.
【0027】従って、所望の高速電圧シフト量の最大値
を検出することにより、光出力波形を理想的な方形波に
近付け得る1手段を提供できる。Therefore, by detecting the maximum value of the desired high-speed voltage shift amount, it is possible to provide one means for making the optical output waveform close to an ideal square wave.
【0028】請求項2や請求項7記載の発明は、タイミ
ング生成部が外付け素子を含み、この外付け素子により
設定されたタイミング信号を生成するようにしている。
従って、例えば遅延回路により構成した場合、光・電気
負帰還ループの制御速度を自由に設定できる上に、半導
体レーザ‐受光素子の周波数特性の影響を受けない光出
力波形を得ることもでき、集積化された回路のイニシャ
ライズ時間を最適化を図る上で都合がよい。According to the second and seventh aspects of the invention, the timing generation section includes an external element, and the timing signal set by the external element is generated.
Therefore, for example, when the delay circuit is used, the control speed of the optical / electrical negative feedback loop can be set freely, and the optical output waveform that is not affected by the frequency characteristics of the semiconductor laser-light receiving element can be obtained. This is convenient for optimizing the initialization time of the integrated circuit.
【0029】請求項3や請求項8記載の発明は、タイミ
ング生成部が発振回路を含み、この発振回路の発振出力
に基づき複数のタイミング信号を生成するようにしてい
る。従って、タイミング生成部に発振回路を用いること
により、生成すべきタイミング数が多い場合であっても
唯一の外付けコンデンサを設けるだけでそのタイミング
を自在に設定できる。さらには、そのコンデンサの容量
を変更するだけで、周波数特性を補償する回路も不要に
できる。In the invention according to claim 3 or claim 8, the timing generation section includes an oscillation circuit and generates a plurality of timing signals based on the oscillation output of the oscillation circuit. Therefore, by using the oscillation circuit in the timing generation unit, even if the number of timings to be generated is large, the timings can be freely set by providing only one external capacitor. Furthermore, a circuit for compensating the frequency characteristic can be eliminated by simply changing the capacitance of the capacitor.
【0030】請求項4や請求項9記載の発明は、タイミ
ング生成部が、発振回路と多段のラッチ回路とを含み、
前記発振回路の発振出力に基づき前記各ラッチ回路がタ
イミング信号を生成するようにしている。従って、発振
回路に対してフリップフロップではなくラッチ回路を組
み合わせることにより、素子を削減した回路構成とする
ことができる。In the invention according to claim 4 or claim 9, the timing generation section includes an oscillation circuit and a multi-stage latch circuit,
Each latch circuit generates a timing signal based on the oscillation output of the oscillation circuit. Therefore, by combining the oscillation circuit with the latch circuit instead of the flip-flop, it is possible to obtain a circuit configuration in which the number of elements is reduced.
【0031】[0031]
【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態を図1ない
し図6に基づいて説明する。本発明の半導体レーザ制御
装置は、例えば、レーザプリンタ等における光書込用に
用いられる半導体レーザの光出力を制御するための制御
装置として適用されている。ここに、本実施の形態にあ
っても基本的には前述したようなパルス幅強度混合変調
方式や、光・電気負帰還ループの負担を軽減させる光・
電気負帰還ループ+加算電流値制御方式を踏襲してお
り、図9ないし図15で示した部分と同一部分は同一符
号を用いて示す。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The semiconductor laser control device of the present invention is applied, for example, as a control device for controlling the optical output of a semiconductor laser used for optical writing in a laser printer or the like. Here, even in the present embodiment, basically, the pulse width intensity mixed modulation method as described above, or the light / light
The electric negative feedback loop + addition current value control method is followed, and the same parts as those shown in FIGS. 9 to 15 are denoted by the same reference numerals.
【0032】即ち、本実施の形態における半導体レーザ
制御装置13は、概略的には、図11に示したように、
パルス幅生成部及びデータ変調部11と半導体レーザ制
御部及び半導体レーザ駆動部12とにより構成されてい
る。ここに、前記半導体レーザ制御部及び半導体レーザ
駆動部12は、図9に示したように光・電気負帰還ルー
プ3と電流駆動部4とを主体として構成されている。こ
れにより、パルス幅生成部及びデータ変調部11によっ
て既にPWM変調を受けたデータが定電流源5,8に入
力され、定電流源5の電流値IDA1 は反転増幅器6、半
導体レーザ1、受光素子2を介して光・電気負帰還ルー
プ3を形成し、定電流源8の電流値IDA2 は半導体レー
ザ1の順方向電流となり高速に半導体レーザ1の光出力
に変換されることで、高速に半導体レーザ1の制御及び
駆動が可能となる。この場合、電流駆動部4として機能
する定電流源8による電流IDA2 、従って、光出力PS
の値を所望の値に設定することで、前述したように半導
体レーザ1の光出力を高速にPWM及びPM変調するこ
とが可能とされている。That is, the semiconductor laser control device 13 according to the present embodiment is roughly as shown in FIG.
It comprises a pulse width generator and data modulator 11, a semiconductor laser controller and a semiconductor laser driver 12. Here, the semiconductor laser control section and the semiconductor laser drive section 12 are mainly composed of an optical / electrical negative feedback loop 3 and a current drive section 4 as shown in FIG. As a result, the data already PWM-modulated by the pulse width generation unit and the data modulation unit 11 is input to the constant current sources 5 and 8, and the current value I DA1 of the constant current source 5 is the inverting amplifier 6, the semiconductor laser 1, and the received light. The optical / electrical negative feedback loop 3 is formed via the element 2, and the current value I DA2 of the constant current source 8 becomes the forward current of the semiconductor laser 1 and is converted into the optical output of the semiconductor laser 1 at high speed, thereby achieving high speed. In addition, the semiconductor laser 1 can be controlled and driven. In this case, the current I DA2 generated by the constant current source 8 functioning as the current driver 4 and thus the optical output P S
By setting the value of 1 to a desired value, the optical output of the semiconductor laser 1 can be PWM- and PM-modulated at high speed as described above.
【0033】図1に、本実施の形態における半導体レー
ザ制御装置13の、より詳細な構成例を示す。まず、本
実施の形態では、入力データをパルス幅変調データと強
度変調データとに変換した複数のパルスを生成するパル
ス幅生成部及びデータ変調部11と半導体レーザ制御部
及び駆動部12とが、その一部の構成要素を除く殆どの
要素に関して1チップの集積回路20として集積化され
て構成されている。より詳細には、一部の回路構成に関
して後述する如く、バイポーラトランジスタにより1チ
ップ化されている。ここに、パルス幅生成部及びデータ
変調部11に関しては、特に詳述しないが、例えば、タ
イミングの異なる複数のパルスを生成するPLL構成の
パルス生成手段と、入力された画像データをパルス幅変
調データと強度変調データとに変換する論理記述を含む
データ変換部と、このデータ変換部から得られるパルス
幅変調データに従ってパルス生成手段の出力中からパル
スを選択するパルス幅変調部等を備えて構成されるが、
これらの論理記述等を実行するバイポーラトランジスタ
による回路構成とされている。FIG. 1 shows a more detailed configuration example of the semiconductor laser control device 13 in the present embodiment. First, in the present embodiment, the pulse width generation unit and the data modulation unit 11 that generate a plurality of pulses by converting the input data into the pulse width modulation data and the intensity modulation data, and the semiconductor laser control unit and the drive unit 12, Most of the elements except some of the constituent elements are integrated and configured as a one-chip integrated circuit 20. More specifically, as will be described later with respect to a part of the circuit configuration, it is integrated into one chip by bipolar transistors. Here, the pulse width generation unit and the data modulation unit 11 will not be described in detail, but for example, a pulse generation unit having a PLL configuration for generating a plurality of pulses with different timings, and the input image data as pulse width modulation data. And a intensity conversion data and a data conversion unit including a logical description, and a pulse width modulation unit that selects a pulse from the output of the pulse generation unit according to the pulse width modulation data obtained from the data conversion unit. But
The circuit configuration is based on bipolar transistors that execute these logical descriptions.
【0034】以下では、半導体レーザ制御部及び駆動部
12側について説明する。まず、光・電気負帰還ループ
3は、発光指令信号設定部21と発光指令信号生成部2
2と誤差増幅器23(反転増幅器6に相当する)と電流
駆動部24と半導体レーザ1と受光素子2とにより構成
されている。動作としては、変調されたデータに従って
発光指令信号生成部22にて生成された電流と、半導体
レーザ1の光出力に比例して受光素子2より出力される
モニタ電流とを比較し、その誤差分を誤差増幅器23及
び電流駆動部24を介して半導体レーザ1の順方向電流
に変換することにより光・電気負帰還ループ3を構成す
る。ここで、一般に半導体レーザ1の微分量子効率や受
光素子2の光・電気変換受光感度には素子ばらつきがあ
るので、各々の特性に合わせて、電流値を設定する必要
がある。このような素子ばらつきに関しては、前記発光
指令信号設定部21において、半導体レーザ1が所望の
光出力となるように外部からの電流設定信号により電流
値IDA1 、即ち、直流動作的には受光素子2のモニタ電
流値を設定することにより、個体差を吸収して半導体レ
ーザ1が常に所望の光出力となるように設定することが
可能となる。The semiconductor laser control section and the drive section 12 side will be described below. First, the optical / electrical negative feedback loop 3 includes a light emission command signal setting unit 21 and a light emission command signal generation unit 2.
2, an error amplifier 23 (corresponding to the inverting amplifier 6), a current driver 24, the semiconductor laser 1, and the light receiving element 2. As the operation, the current generated by the light emission command signal generator 22 according to the modulated data is compared with the monitor current output from the light receiving element 2 in proportion to the optical output of the semiconductor laser 1, and the error amount is compared. Is converted into a forward current of the semiconductor laser 1 via the error amplifier 23 and the current driver 24 to form the optical / electrical negative feedback loop 3. Here, in general, there are element variations in the differential quantum efficiency of the semiconductor laser 1 and the light-to-electricity conversion light receiving sensitivity of the light receiving element 2, so it is necessary to set the current value according to each characteristic. With respect to such element variations, the light emission command signal setting unit 21 sets the current value I DA1 by an external current setting signal so that the semiconductor laser 1 has a desired optical output, that is, the light receiving element in DC operation. By setting the monitor current value of 2, it becomes possible to absorb individual differences and set the semiconductor laser 1 to always have a desired optical output.
【0035】前記電流駆動部24は、例えば差動スイッ
チ構成で前記誤差増幅器23の出力を所望の電位分瞬時
に電圧シフトする電圧シフト部25として構成されてい
る。この電圧シフト部25による電圧シフトは、瞬時に
半導体レーザ1の順方向電流となり、半導体レーザ1の
光出力の高速変調が可能とされている。特に、光・電気
負帰還ループ3なる制御系内にこの電流駆動部24とし
て機能する電圧シフト部25を有して光・電気負帰還ル
ープ3側と同一の出力部を持たせることにより、回路を
構成する上で、素子数の低減と消費電力の低減とを図れ
る。The current drive section 24 is constructed as a voltage shift section 25 which instantaneously shifts the output of the error amplifier 23 by a desired potential by a differential switch configuration, for example. The voltage shift by the voltage shift unit 25 instantly becomes the forward current of the semiconductor laser 1, and the optical output of the semiconductor laser 1 can be modulated at high speed. In particular, by providing a voltage shift unit 25 functioning as the current driver 24 in the control system of the optical / electrical negative feedback loop 3 and providing the same output unit as the optical / electrical negative feedback loop 3 side, In configuring, the number of elements and the power consumption can be reduced.
【0036】図2に誤差増幅器23及び電圧シフト部2
5のバイポーラトランジスタを用いた回路構成例を示
す。まず、発光指令信号生成部22にあるPD端子にお
いて、この発光指令信号生成部22中のD/A変換部に
より入力されたデータを電流IDA1 に変換し、受光素子
2より半導体レーザ1の光出力に比例して流れるモニタ
電流IPDと比較し、その結果を発光指令信号生成部22
中のトランジスタQ1 のベースにおいて検出する。この
結果をトランジスタQ2 ,Q3 等で構成される差動アン
プ41に入力し、その出力を抵抗R1 を介してLD端子
より半導体レーザ1の順方向電流とする光・電気負帰還
ループ3を構成している。ここに、差動アンプ41より
LD端子に至る間に、トランジスタQ4 ,Q5 ,抵抗R
2 等で構成されて差動回路となる差動スイッチ42によ
りその出力を所望の電位分、瞬時に電圧シフトするよう
に電圧シフト部25が構成されている。この電圧シフト
は、トランジスタQ6 〜Q8 等で構成されるエミッタフ
ォロワ43を介して瞬時に半導体レーザ1の順方向電流
となる。ここに、本実施の形態においては、前述したよ
うに、最終的に半導体レーザ1を駆動する駆動トランジ
スタ7と抵抗Re とを集積回路20に対して外付けとし
ており、この駆動トランジスタ7と抵抗Re には、半導
体レーザ1を駆動するために数十〜数百mA程度の電流
を流す必要があるが、本実施の形態のような構成の場
合、半導体レーザ制御部及び半導体レーザ駆動部12内
部における電流は、駆動部につながる出力部においても
せいぜい数mAで十分であるので、消費電力が低減し、
集積化が容易となる。図2に示す回路において、電流駆
動部24の電圧シフト量を決定しているのが、抵抗R
2 ,R3 、トランジスタQ9 等であるが、上述したよう
に半導体レーザ1の微分量子効率には素子ばらつきがあ
り、また、経時変化による効率劣化があるため、半導体
レーザ1の微分量子効率を検出し、この電圧シフト量を
設定する構成とすることにより、前述した図10(b)
に示したような光出力PS が重畳された光出力を得るこ
とができる。また、図2に示す回路において、トランジ
スタQ2 ,Q3 等で構成される差動アンプ41は、抵抗
R4 において電源電圧Vccよりの降下電圧としてその出
力を構成しているが、光・電気負帰還ループ3は半導体
レーザ1の光出力をリアルタイムで制御しているので、
電源電圧変動も同時に制御している。また、受光素子2
を経てPD端子(発光指令信号生成部22中のトランジ
スタQ4 のベース電位)にて検出した結果を、差動アン
プ41に入力する過程で、トランジスタQ11,Q12,抵
抗R4 を介して帰還をかけており、この差動アンプ41
の電圧ゲインを抵抗R5 ,R6 の抵抗値により決定し、
ゲインを小さくすることでこの差動アンプ41の交叉周
波数をより高くし制御速度を向上させている。FIG. 2 shows the error amplifier 23 and the voltage shift unit 2.
An example of a circuit configuration using the bipolar transistor of No. 5 is shown. First, at the PD terminal of the light emission command signal generation unit 22, the data input by the D / A conversion unit in the light emission command signal generation unit 22 is converted into the current I DA1 , and the light of the semiconductor laser 1 is emitted from the light receiving element 2. The monitor current I PD flowing in proportion to the output is compared, and the result is compared to the light emission command signal generation unit 22.
Detect at the base of the inside transistor Q 1 . The result is input to a differential amplifier 41 composed of transistors Q 2 , Q 3, etc., and the output thereof is output from an LD terminal via a resistor R 1 to the optical / electrical negative feedback loop 3 which makes a forward current of the semiconductor laser 1. Is composed. Between the differential amplifier 41 and the LD terminal, the transistors Q 4 , Q 5 and the resistor R
The voltage shift unit 25 is configured to instantaneously shift the voltage of the output by a desired potential by the differential switch 42 configured by 2 and the like, which serves as a differential circuit. This voltage shift is a forward current of the semiconductor laser 1 instantaneously through the emitter follower 43 is formed by the transistors Q 6 to Q 8 and the like. Here, in the present embodiment, as described above, the drive transistor 7 that finally drives the semiconductor laser 1 and the resistor Re are externally attached to the integrated circuit 20. the R e, it is necessary to flow a few tens to several hundreds mA current of about to drive the semiconductor laser 1, the case of the structure described in this embodiment, the semiconductor laser control unit and a semiconductor laser driving unit 12 A few mA is enough for the current in the output section connected to the drive section, so the power consumption is reduced,
Easy integration. In the circuit shown in FIG. 2, it is the resistance R that determines the voltage shift amount of the current driver 24.
2 and R 3 , the transistor Q 9, etc., the differential quantum efficiency of the semiconductor laser 1 varies as described above, and the efficiency deteriorates over time. By detecting and setting the voltage shift amount, the above-described FIG.
It is possible to obtain an optical output in which the optical output P S as shown in FIG. Further, in the circuit shown in FIG. 2, the differential amplifier 41 composed of the transistors Q 2 , Q 3 and the like constitutes its output as a voltage drop in the resistor R 4 from the power supply voltage Vcc. Since the negative feedback loop 3 controls the optical output of the semiconductor laser 1 in real time,
It also controls power supply voltage fluctuations. In addition, the light receiving element 2
In the process of inputting to the differential amplifier 41 the result of detection at the PD terminal (base potential of the transistor Q 4 in the light emission command signal generation unit 22) via the transistors Q 11 , Q 12 , and the resistor R 4. This differential amplifier 41 is being fed back.
The voltage gain of is determined by the resistance values of resistors R 5 and R 6 ,
By reducing the gain, the crossover frequency of the differential amplifier 41 is increased and the control speed is improved.
【0037】半導体レーザ1の微分量子効率を検出し、
電圧シフト量を設定する機能を実現するためのブロック
が、図1中では、タイミング生成部31、微分量子効率
検出部32、メモリ部33及び加算電流設定部34によ
り構成されている。これにより、概略的には、タイミン
グ生成部31において誤差増幅器23の制御速度より十
分遅いタイミング信号を生成し、そのタイミングにおい
て半導体レーザ1の微分量子効率を微分量子効率検出部
32により検出し、その検出結果をメモリ部33に記録
し、そのメモリ部33のデータに従い、加算電流設定部
34の電流値を設定する。この動作は電源投入時若しく
はリセット時(半導体レーザ1の光出力オフ時)といっ
た所定のイニシャライズ時だけイニシャライズ動作とし
て行われ、通常動作時には、加算電流設定部34の電流
値を保持する。The differential quantum efficiency of the semiconductor laser 1 is detected,
In FIG. 1, a block for realizing the function of setting the amount of voltage shift includes a timing generation unit 31, a differential quantum efficiency detection unit 32, a memory unit 33, and an addition current setting unit 34. As a result, roughly, the timing generation section 31 generates a timing signal sufficiently slower than the control speed of the error amplifier 23, and detects the differential quantum efficiency of the semiconductor laser 1 at that timing by the differential quantum efficiency detection section 32. The detection result is recorded in the memory unit 33, and the current value of the addition current setting unit 34 is set according to the data in the memory unit 33. This operation is performed as an initializing operation only at a predetermined initializing time such as when the power is turned on or at the time of resetting (when the optical output of the semiconductor laser 1 is turned off), and the current value of the addition current setting unit 34 is held during the normal operation.
【0038】また、タイミング生成部31に対してはス
タートアップ部35が接続されている。このスタートア
ップ部35は、電源投入時に電源電圧がまだ所定の値に
達するまでの期間に、半導体レーザ1に過大電流が流れ
ることにより発生する半導体レーザ1の劣化や破損から
の保護と、前記タイミング生成部31において必要なイ
ニシャライズ開始信号の生成を行う役目を担う。このス
タートアップ部35に設定される或る設定電位は、なる
べく電源電圧の所定の電位に近い電位に設定される。例
えば、電源電圧の所定の電位が5.0Vの場合におい
て、或る設定電位が2〜3V程度に設定した場合にはま
だ回路全体が所望の動作をしているとはいえないが、
4.5V程度に設定すればほぼ回路全体が所望の動作を
していると考えてよく、より安全に半導体レーザ1の保
護とイニシャライズ開始信号の生成とを行うことができ
る。具体的制御としては、受光素子2の端子の電位を強
制的にHレベルとすることにより誤差増幅器23の出力
が強制的なLレベルとされ、半導体レーザ1の順方向電
流が流れないように抑制することで半導体レーザ1の保
護を行う。また、同時に、後述するように、TDSTART端
子 の電位を強制的にHレベルとすることで、前記タイ
ミング生成部31における発振回路(後述する)を強制
的に発振しないように抑制する。そして、電源電圧(こ
こでは、Vcc)が或る設定電位以上になると、半導体レ
ーザ1の保護を解除して通常動作状態とし、かつ、前記
タイミング生成部31における発振回路の発振抑制を解
除することにより発振開始信号とする。同時に、前記タ
イミング生成部31の電流源を生成するVPTDSTART端子
電位 を出力する。A startup unit 35 is connected to the timing generation unit 31. The start-up unit 35 protects the semiconductor laser 1 from deterioration or damage caused by an excessive current flowing through the semiconductor laser 1 until the power supply voltage still reaches a predetermined value when the power is turned on, and performs the timing generation. The section 31 plays a role of generating a necessary initialization start signal. A certain set potential set in the start-up unit 35 is set to a potential as close as possible to a predetermined power supply voltage. For example, in the case where the predetermined potential of the power supply voltage is 5.0 V, if a certain set potential is set to about 2 to 3 V, it cannot be said that the entire circuit is still operating as desired.
If the voltage is set to about 4.5 V, it can be considered that almost the entire circuit is performing a desired operation, and the protection of the semiconductor laser 1 and the generation of the initialization start signal can be performed more safely. Specifically, the output of the error amplifier 23 is forcibly set to L level by forcibly setting the potential of the terminal of the light receiving element 2 to H level, and the forward current of the semiconductor laser 1 is suppressed so as not to flow. This protects the semiconductor laser 1. At the same time, as described later, by forcibly setting the potential of the TDSTART terminal to the H level, the oscillation circuit (described later) in the timing generator 31 is suppressed from forcibly oscillating. When the power supply voltage (here, Vcc) becomes equal to or higher than a certain set potential, the protection of the semiconductor laser 1 is released to bring the semiconductor laser 1 into a normal operation state, and the oscillation suppression of the oscillation circuit in the timing generator 31 is released. Is used as an oscillation start signal. At the same time, the VPTDSTART terminal potential for generating the current source of the timing generator 31 is output.
【0039】前記タイミング生成部31は、例えば、遅
延回路を用いて構成することも可能であるが、本実施の
形態では、発振回路36とバイアス回路(図示せず)と
ラッチ回路37とにより構成されている。概略的には、
発振回路36において生成された発振信号をラッチ回路
37にてラッチし、ラッチしたデータを次段に順次伝達
することにより、例えば、T0〜T5なる6個のタイミ
ング信号を生成し、最終タイミングと同時に前記発振回
路36を強制的に発振しないように抑制する構成とされ
ている。The timing generator 31 can be constructed by using, for example, a delay circuit, but in the present embodiment, it is constructed by an oscillation circuit 36, a bias circuit (not shown), and a latch circuit 37. Has been done. Schematically,
The oscillating signal generated in the oscillating circuit 36 is latched by the latch circuit 37, and the latched data is sequentially transmitted to the next stage to generate, for example, six timing signals T0 to T5. The oscillation circuit 36 is forcibly suppressed from oscillating.
【0040】前記微分量子効率検出部32は、例えば、
前記誤差増幅器23の誤差出力中のピーク値を検出する
サンプルホールド回路38と、このサンプルホールド回
路38の出力値を所定値と比較する比較器39とにより
構成されている。The differential quantum efficiency detecting section 32 is, for example,
It comprises a sample hold circuit 38 for detecting the peak value in the error output of the error amplifier 23, and a comparator 39 for comparing the output value of the sample hold circuit 38 with a predetermined value.
【0041】前記メモリ部33は、前記比較器39の比
較結果を前記タイミング生成部31により生成されるタ
イミングT1〜T5に同期して保持する機能を有する。
前記加算電流設定部34は、例えば、5ビットのD/A
変換器40により構成されている。The memory section 33 has a function of holding the comparison result of the comparator 39 in synchronization with the timings T1 to T5 generated by the timing generation section 31.
The addition current setting unit 34 includes, for example, a 5-bit D / A
It is constituted by a converter 40.
【0042】次に、これらの各部の構成、作用等につい
て説明する。まず、前記発振回路36のバイポーラトラ
ンジスタによる回路構成例を図3に示す。また、イニシ
ャライズ時の概略動作を図5に示す。トランジスタQ22
のコレクタ電位VQ22Cが図4中の発振動作として表さ
れ、このトランジスタQ22のコレクタ電流が、トランジ
スタQ24,Q25で構成される差動スイッチ46によりオ
ン、オフし、トランジスタQ22のコレクタ電流がオンの
時にトランジスタQ21のコレクタ電流よりも大きい場合
には、トランジスタQ22のコレクタ電位VQ22Cは、各々
の電流がコンデンサC1 へのチャージ、ディスチャージ
を繰り返すことにより発振する。Next, the structure, operation and the like of each of these parts will be described. First, FIG. 3 shows a circuit configuration example of the oscillation circuit 36 using bipolar transistors. Further, FIG. 5 shows a schematic operation at the time of initialization. Transistor Q 22
The collector potential V Q22C of the transistor Q 22 is expressed as the oscillating operation in FIG. 4, and the collector current of the transistor Q 22 is turned on and off by the differential switch 46 composed of the transistors Q 24 and Q 25 , and the collector of the transistor Q 22 is When the current is larger than the collector current of the transistor Q 21 when it is on, the collector potential V Q22C of the transistor Q 22 oscillates as each current repeatedly charges and discharges the capacitor C 1 .
【0043】まず、図4中に示すタイミング0、即ち、
電源投入時より、前記スタートアップ部35から発振開
始タイミング信号TSが送られてくるまでの間は、TDST
ART端子の電位は強制的にHレベル(殆どVccと同電
位)であり、また、VPTDSTART端子は0Vであるので、V
PTDSTART 端子より生成されるトランジスタQ23のコレ
クタ電流は0であり、差動スイッチ46もトランジスタ
Q25がLレベルであるが、トランジスタQ23のコレクタ
電流が0であるので、トランジスタQ22のコレクタ電流
も0となっている。その後、発振開始タイミング信号T
Sを過ぎると、トランジスタQ22のコレクタ電流が流れ
始め、差動スイッチ46においてトランジスタQ25がL
レベルであるので、トランジスタQ23のコレクタ電流が
トランジスタQ22,Q26によるカレントミラー回路47
により折り返され、トランジスタQ22のコレクタ電流と
なる。このタイミングTSでは、電源部(図示せず)の
電流は0であるので、トランジスタQ22のコレクタ電流
がトランジスタQ21のコレクタ電流より大きい場合には
トランジスタQ22のコレクタ電位VQ22C、即ち、TDSTAR
T端子電位 は、徐々に低下する。そして、トランジスタ
Q24のベース電位がトランジスタQ25のべース電位と同
電位若しくはより低下する瞬間に、差動スイッチ46が
動作し、トランジスタQ24がオンとなりトランジスタQ
26のコレクタ電流、従って、トランジスタQ22のコレク
タ電流がオフとなり、トランジスタQ25のベース電位は
トランジスタQ24のコレクタ電流と抵抗R11とで決まる
電位分上昇する。この瞬間が、タイミングT0である。First, the timing 0 shown in FIG. 4, that is,
From the time the power is turned on until the oscillation start timing signal TS is sent from the startup unit 35, TDST
The potential of the ART terminal is forcibly H level (almost the same potential as Vcc), and the VPTDSTART terminal is 0V, so V
The collector current of the transistor Q 23 generated from the PTDSTART terminal is 0, and the transistor Q 25 of the differential switch 46 is also at the L level, but the collector current of the transistor Q 23 is 0, so the collector current of the transistor Q 22 is 0. Is also 0. After that, the oscillation start timing signal T
After passing S, the collector current of the transistor Q 22 begins to flow, and the transistor Q 25 of the differential switch 46 becomes L.
Since it is at the level, the collector current of the transistor Q 23 is the current mirror circuit 47 formed by the transistors Q 22 and Q 26.
And becomes the collector current of the transistor Q 22 . This timing TS, since the current of the power supply unit (not shown) is zero, the collector potential V Q22C transistor Q 22 in the case the collector current of the transistor Q 22 is greater than the collector current of the transistor Q 21, i.e., TDSTAR
The T terminal potential gradually decreases. Then, at the moment when the base potential of the transistor Q 24 becomes equal to or lower than the base potential of the transistor Q 25 , the differential switch 46 operates, turning on the transistor Q 24 and turning on the transistor Q 24.
The collector current of 26 , and hence the collector current of the transistor Q 22 , is turned off, and the base potential of the transistor Q 25 rises by the potential determined by the collector current of the transistor Q 24 and the resistor R 11 . This moment is timing T0.
【0044】タイミングT0を過ぎると、トランジスタ
Q22のコレクタ電流がオフとなるので、トランジスタQ
22のコレクタ電位VQ22C、即ち、TDSTART端子電位 は、
徐々に上昇する。そして、トランジスタQ24のベース電
位がトランジスタQ25のベース電位と同電位若しくはよ
り上昇する瞬間に、差動スイッチ46が反転し、トラン
ジスタQ22のコレクタ電流がオンとなる発振動作を繰り
返す。この発振の振幅は、トランジスタQ24のコレクタ
電流と抵抗R11とで決まる電位で決定され、周期はトラ
ンジスタQ21のコレクタ電流、トランジスタQ22のコレ
クタ電流、コンデンサC1 の容量により決定され、これ
らの値を適正に決定することにより所望のタイミング信
号を得ることができる。After the timing T0, the collector current of the transistor Q 22 is turned off, so that the transistor Q 22 is turned off.
22 collector potential V Q22C , that is, the TDSTART terminal potential is
Gradually rise. Then, at the moment when the base potential of the transistor Q 24 becomes equal to or higher than the base potential of the transistor Q 25 , the differential switch 46 is inverted, and the oscillating operation in which the collector current of the transistor Q 22 is turned on is repeated. The amplitude of this oscillation is determined by the potential determined by the collector current of the transistor Q 24 and the resistor R 11, and the cycle is determined by the collector current of the transistor Q 21 , the collector current of the transistor Q 22 , and the capacitance of the capacitor C 1. A desired timing signal can be obtained by appropriately determining the value of.
【0045】このような動作において、トランジスタQ
22のコレクタ電流がトランジスタQ21のコレクタ電流の
丁度2倍の時、トランジスタQ21のコレクタ電流と、
(トランジスタQ22のコレクタ電流)−(トランジスタ
Q21のコレクタ電流)なる電流とが等しくなり、コンデ
ンサC1 にチャージ、ディスチャージされる単位時間当
たりの電荷量が等しくなるので、図4中に示すような、
立上り時間と立下り時間とが等しい三角波となる。In such an operation, the transistor Q
When the collector current of 22 is just twice the collector current of transistor Q 21 , the collector current of transistor Q 21
(Collector current of transistor Q 22 ) − (Collector current of transistor Q 21 ) becomes equal, and the amount of charge per unit time charged and discharged in the capacitor C 1 becomes equal. Therefore, as shown in FIG. What
The rising time and the falling time are triangular waves.
【0046】このような発振回路36の発振出力として
トランジスタQ25のベースに方形波が得られ、電圧シフ
ト、スイング量調整、反転なる処理がなされた後、図4
中に示すトランジスタQX のエミッタ電位VQXE の出力
波形が得られる。As a oscillating output of the oscillating circuit 36, a square wave is obtained at the base of the transistor Q 25 , which is subjected to voltage shift, swing amount adjustment, and inversion processing, and then FIG.
An output waveform of the emitter potential V QXE of the transistor Q X shown therein is obtained.
【0047】次に、前記ラッチ回路37の1構成単位と
なるラッチ回路48の回路構成例を図4に示す。前記ラ
ッチ回路37は、本実施の形態においては、タイミング
信号T0〜T5を生成するため、ラッチ回路48が6段
に接続されて構成されるが、図4にその1構成単位とな
りタイミング信号T0生成用のラッチ回路48を示す。
図示例にあっては、複数のトランジスタ、抵抗を構成要
素として構成されており、この内、トランジスタQ31〜
Q33で1つのスイッチ49aを形成し、また、トランジ
スタQ34〜Q36で1つのスイッチ49bを形成してい
る。前記スイッチ49aにおいては、前記トランジスタ
Q33のコレクタ電流がオンの時、トランジスタQ31のベ
ース電位、即ち、データをトランジスタQ37のベース電
位及びエミッタ電位に反転して出力する。また、スイッ
チ49bにおいては、トランジスタQ36のコレクタ電流
がオンの時、トランジスタQ34のベースがトランジスタ
Q37のエミッタに接続されるので、出力をそのまま保持
する動作となる。Next, FIG. 4 shows a circuit configuration example of the latch circuit 48 which is one structural unit of the latch circuit 37. In the present embodiment, the latch circuit 37 is configured by connecting the latch circuits 48 in six stages in order to generate the timing signals T0 to T5. However, FIG. Is shown.
In the illustrated example, a plurality of transistors and resistors are configured as constituent elements, and among these, the transistors Q 31 to
Q 33 in forming a single switch 49a, also forms a single switch 49b in transistor Q 34 to Q 36. Wherein the switch 49a, when the collector current of the transistor Q 33 is turned on, the base potential of the transistor Q 31, that is, by the inverted output data to the base potential and the emitter potential of the transistor Q 37. Further, the switch 49b, the collector current of the transistor Q 36 is when on, the base of the transistor Q 34 is connected to the emitter of the transistor Q 37, the operation of directly holding the output.
【0048】トランジスタQ33のベースをCLK 、トラン
ジスタQ36のベースを/CLK (信号に関して、“/”は
反転を示す)、トランジスタQ31のベースをDATA0 、ト
ランジスタQ37のエミッタを出力Qとして、これらの関
係を論理式で表すと、 Q=CLK・DATA0 +/CLK・Q となる。The base of the transistor Q 33 is CLK, the base of the transistor Q 36 is / CLK ("/" indicates inversion with respect to the signal), the base of the transistor Q 31 is DATA 0, and the emitter of the transistor Q 37 is output Q. When these relationships are expressed by a logical expression, Q = CLK.DATA0 + / CLK.Q.
【0049】ここで、前述したようにトランジスタQX
(図5参照)のエミッタ電位VQXE、つまり、トランジ
スタQ36のベース/CLK は、タイミングTSよりタイミ
ングT0までHレベルで出力保持状態にあり、また、ト
ランジスタQ38,Q39等で構成される電流源50は、ス
タートアップ部35からのVPTDSTART をベース電位とす
ることにより、タイミングTSまでは電流が0でタイミ
ングTSとなる瞬間より電流が流れるので、出力Qはタ
イミングT0までHレベルとなっている。タイミングT
0となると、出力Qが初めてLレベルとなり、タイミン
グT0以降、トランジスタQ31のベース(入力データ)
がLレベルであるので、出力QはLレベルの状態を保持
する。この状態を、図5中のトランジスタQ37のエミッ
タ電位VQ3 7E(タイミング信号T0)の波形として示
す。Here, as described above, the transistor Q X
The emitter potential V QXE (see FIG. 5), that is, the base / CLK of the transistor Q 36 is in the output holding state at the H level from the timing TS to the timing T0, and is composed of the transistors Q 38 and Q 39. The current source 50 uses the VPTDSTART from the start-up unit 35 as the base potential, so that the current flows from the moment when the current becomes 0 and reaches the timing TS until the timing TS, so the output Q is at the H level until the timing T0. . Timing T
When it becomes 0, the output Q becomes L level for the first time, and after the timing T0, the base (input data) of the transistor Q 31.
Is at the L level, the output Q maintains the L level. This state is shown as a waveform of the emitter potential V Q3 7E (timing signal T0) of the transistor Q 37 in FIG.
【0050】図示しない次段では、CLK を反転入力し、
トランジスタQ37のエミッタ電位VQ37EをDATA1 とする
と、 Q′=/CLK・DATA1 +CLK・Q′ とすることで、図5中にVQ37(1)Eで示すタイミング信
号T1を得ることができる。In the next stage (not shown), CLK is inverted and input,
When the emitter potential V Q37E of the transistor Q 37 is DATA1, Q '= / CLK.multidot.DATA1 + CLK.multidot.Q ', so that the timing signal T1 shown by V.sub.Q37 (1) E in FIG. 5 can be obtained.
【0051】以下、同様にタイミング信号T2〜T5を
得ることができる。図5中のVQ37 (n)E における“n”
は段数1〜5を示す。Thereafter, the timing signals T2 to T5 can be similarly obtained. "N" in V Q37 (n) E in Fig. 5
Indicates the number of stages 1 to 5.
【0052】さらに、タイミング信号T5を生成する最
終段のラッチ回路において、そのベースがデータ入力部
であるトランジスタ(図4中のトランジスタQ31に相
当)のコレクタ電流をトランジスタ等を介して発振回路
36中のトランジスタQ5 のベース電流、即ち、この発
振回路36を駆動させる電流とすることで、タイミング
TSよりタイミングT4までは電流を流すが、タイミン
グT4となる瞬間にトランジスタQ5 のベース電流、従
って、コレクタ電流をオフさせることが可能となる。Further, in the final stage latch circuit for generating the timing signal T5, the collector current of the transistor (corresponding to the transistor Q 31 in FIG. 4) whose base is the data input portion is oscillated by the oscillator circuit 36 or the like. By setting the base current of the transistor Q 5 in the inside, that is, the current for driving the oscillation circuit 36, a current flows from timing TS to timing T4, but at the moment of timing T4, the base current of transistor Q 5 , and therefore It becomes possible to turn off the collector current.
【0053】つまり、必要なタイミング信号を生成する
間のみ発振し、所望のタイミング信号を生成し終わると
同時に発振を停止することで、発振回路36の発振動作
が他の回路に雑音や電流変動等の悪影響を及ぼさない回
路構成とされている。また、前述したようなタイミング
信号T0〜T5を生成するためには遅延回路等を用いて
構成することも可能であるが、本実施の形態のように、
発振回路36を用いて構成することにより、唯一、コン
デンサC1 をLSI(集積回路20)外の外付け素子と
することで多数のタイミング信号を生成する場合であっ
ても、発振回路36のタイミングを自在に設定すること
ができる。もっとも、タイミング生成部31を遅延回路
を用いて構成した場合、タイミングを自在に設定するた
めには各々のタイミングを決定する外付け素子を必要と
するが、必要とするタイミング数が少ない場合には遅延
回路を用いるほうがラッチ回路を必要としない利点があ
る。何れにしても、光・電気負帰還ループ3の制御速度
を自由に設定できる上に、半導体レーザ1・受光素子2
の周波数特性の影響を受けない光出力波形を得ることも
でき、集積回路20のイニシャライズ時間を最適化を図
る上で都合がよい。That is, by oscillating only while the required timing signal is generated, and stopping the oscillation at the same time when the desired timing signal is generated, the oscillation operation of the oscillation circuit 36 causes noise and current fluctuations in other circuits. It has a circuit configuration that does not adversely affect. Further, in order to generate the timing signals T0 to T5 as described above, it is possible to use a delay circuit or the like, but as in the present embodiment,
By configuring with the oscillation circuit 36, only, even when generating a plurality of timing signals by the capacitors C 1 and LSI (integrated circuit 20) outside the external elements, the timing of the oscillation circuit 36 Can be set freely. However, when the timing generation unit 31 is configured using a delay circuit, an external element for determining each timing is required to freely set the timing, but when the number of required timings is small, Using a delay circuit has the advantage that a latch circuit is not required. In any case, the control speed of the optical / electrical negative feedback loop 3 can be freely set, and the semiconductor laser 1 and the light receiving element 2
It is also possible to obtain an optical output waveform which is not affected by the frequency characteristics of the integrated circuit 20, which is convenient for optimizing the initialization time of the integrated circuit 20.
【0054】また、一般に、半導体レーザ1・受光素子
2間には、周波数特性が存在し、この周波数特性が、上
述の制御系(光・電気負帰還ループ3)の動作や上述の
タイミング設定に影響を及ぼさない良好な特性である場
合には問題はないが、この周波数特性がよくない場合に
は、もし、上述のタイミングが一定である場合には、こ
の半導体レーザ1・受光素子2間の周波数特性を補償す
るための回路を追加するか、或いは、上述のタイミング
を十分遅くなるように設定する必要がある。しかし、こ
のようなタイミングを十分に遅く設定すると、それだけ
イニシャライズの時間が長くなってしまい、かといっ
て、周波数特性補償回路を付加すると素子数が増えてし
まい、何れにしても好ましくない。この点、本実施の形
態のように、タイミング生成部31を発振回路36を用
いて構成することにより、コンデンサC1 の容量を変更
するだけで周波数特性を補償するための回路を必要とせ
ず、かつ、全てのイニシャライズ時間が長くなることも
ないので、素子数を低減させつつ効率的なイニシャライ
ズを行わせることができる。さらに、このような発振回
路36を用いてタイミング信号を生成する場合、通常
は、フリップフロップを用いるが、本実施の形態のよう
に必要段数のラッチ回路48を組み合わせたラッチ回路
37を用いることにより、素子数を低減させ得る。Further, generally, there is a frequency characteristic between the semiconductor laser 1 and the light receiving element 2, and this frequency characteristic is used for the operation of the above-mentioned control system (optical / electrical negative feedback loop 3) and the above-mentioned timing setting. There is no problem if the characteristics are not affected, but if the frequency characteristics are not good, if the above-mentioned timing is constant, the semiconductor laser 1 and the light receiving element 2 are not connected. It is necessary to add a circuit for compensating the frequency characteristic or set the above-mentioned timing to be sufficiently delayed. However, if such timing is set sufficiently late, the initialization time will be prolonged accordingly. However, if a frequency characteristic compensation circuit is added, the number of elements will increase, which is not preferable in any case. In this respect, as in the present embodiment, by configuring the timing generation unit 31 using the oscillation circuit 36 does not require a circuit for compensating the frequency characteristics by simply changing the capacitance of the capacitor C 1, In addition, since all the initialization times do not become long, efficient initialization can be performed while reducing the number of elements. Further, when a timing signal is generated using such an oscillation circuit 36, a flip-flop is usually used, but by using a latch circuit 37 in which a required number of latch circuits 48 are combined as in this embodiment. , The number of elements can be reduced.
【0055】次に、これらのタイミング信号により制御
されるイニシャライズ時の概略動作を図5のタイムチャ
ート、図6に示す微分量子効率検出部32の回路構成例
を参照して説明する。まず、半導体レーザ1の光出力
を、タイミングTSに強制的なオフ状態より所望の最大
発光状態とする。この最大発光値は、発光指令電流生成
部22において既に設定されているものとする。そし
て、タイミングT0に入力データを全て0としてオフセ
ット発光状態とし、この状態をタイミングT5まで維持
した後、タイミングT5以降を本来の入力データを受け
付ける通常動作状態とする。光・電気負帰還ループ3を
動作させるためには、半導体レーザ1の光出力を完全に
オフにはさせず、わずかに光らせるオフセット発光が必
要であり、実際には、半導体レーザ1の光出力は、設定
した最大発光とオフセット発光との間で光・電気負帰還
ループ3により制御される。Next, the schematic operation at the time of initialization controlled by these timing signals will be described with reference to the time chart of FIG. 5 and the circuit configuration example of the differential quantum efficiency detection unit 32 shown in FIG. First, the optical output of the semiconductor laser 1 is set to a desired maximum light emission state from the forced off state at the timing TS. It is assumed that this maximum light emission value has already been set in the light emission command current generation unit 22. Then, at timing T0, all the input data are set to 0, and the offset light emission state is maintained. After this state is maintained until timing T5, the normal operation state for receiving the original input data is set after timing T5. In order to operate the optical / electrical negative feedback loop 3, it is necessary to perform offset light emission in which the optical output of the semiconductor laser 1 is not turned off completely but slightly emitted. In reality, the optical output of the semiconductor laser 1 is , Is controlled by the optical / electrical negative feedback loop 3 between the set maximum emission and offset emission.
【0056】半導体レーザ1の光出力は、イニシャライ
ズ時、即ち、電源投入時やリセット解除時において、必
ず、図5に示すようなシーケンス動作を実行することに
より微分量子効率をその度に検出し、適切な加算電流値
を設定する。The optical output of the semiconductor laser 1 always detects the differential quantum efficiency by executing the sequence operation as shown in FIG. 5 at the time of initialization, that is, when the power is turned on or the reset is released. Set an appropriate added current value.
【0057】図5中に示すような最大発光とオフセット
発光との差分、即ち、動作電流Iop−発振閾値電流Ith
が微分量子効率であるので、微分量子効率検出部32中
のサンプルホールド回路38においてこの差分を検出す
る。概略動作としては、この差分は電圧としては抵抗R
7 (図2参照)の端子間電圧であり、電流駆動部24な
る電圧シフト部25が動作していない状態においては誤
差増幅器24におけるトランジスタQ9 のエミッタ電位
出力であるので、最大発光時のこのトランジスタQ9 の
エミッタ電位をサンプルホールドし、タイミングT0に
おいては0であった電圧シフト部25の電位シフト量を
加算電流設定部34により徐々に変化させて、前記差分
を、電圧シフト部25における抵抗R1 の電位変化とす
ることにより微分量子効率を検出する。The difference between the maximum emission and the offset emission as shown in FIG. 5, that is, operating current Iop-oscillation threshold current Ith
Is the differential quantum efficiency, the sample hold circuit 38 in the differential quantum efficiency detection unit 32 detects this difference. As a rough operation, this difference is the resistance R as a voltage.
7 (see FIG. 2), which is the emitter potential output of the transistor Q 9 in the error amplifier 24 when the voltage shift section 25, which is the current drive section 24, is not operating. The emitter potential of the transistor Q 9 is sampled and held, and the potential shift amount of the voltage shift unit 25, which was 0 at the timing T0, is gradually changed by the addition current setting unit 34, and the difference is calculated by the resistance of the voltage shift unit 25. The differential quantum efficiency is detected by setting the potential change of R 1 .
【0058】詳細には、トランジスタQ9 のエミッタ電
位、即ち、VCOMP 端子はトランジスタQ42のエミッタフ
ォロワ51を介してトランジスタQ43のベース電位とな
る。このトランジスタQ43のベース電位はトランジスタ
Q45等で構成される電流源52の電流が流れている間
は、トランジスタQ41,Q46,Q47,Q48等で構成され
るボルテージフォロワ53によりトランジスタQ44のベ
ース電位と同電位となる。タイミングT0で電流源52
の電流をオフさせると、トランジスタQ43のベース電位
の変化はVCOMP 端子の電位変化をそのまま示すが、トラ
ンジスタQ44のベース電位はコンデンサC2 の容量が大
きいほど変化せず、タイミングT0におけるトランジス
タQ43のベース電位、つまり、最大発光時のトランジス
タQ9 (図2参照)のエミッタ電位をサンプルホールド
することが可能となる。図5中の下部にこれらのトラン
ジスタQ43,Q44によりサンプルホールドされる概略波
形を示す。More specifically, the emitter potential of the transistor Q 9 , that is, the VCOMP terminal becomes the base potential of the transistor Q 43 via the emitter follower 51 of the transistor Q 42 . During this base potential of the transistor Q 43 is that the current of the current source 52 constituted by the transistors Q 45 and the like flows through the transistor by constituted voltage follower 53 in the transistor Q 41, Q 46, Q 47 , Q 48 , etc. as the base potential and the same potential of Q 44. Current source 52 at timing T0
When the current is turned off, the change in the base potential of the transistor Q 43 shows the change in the potential of the VCOMP terminal as it is, but the base potential of the transistor Q 44 does not change as the capacitance of the capacitor C 2 increases, and the transistor Q 43 at the timing T0. It is possible to sample and hold the base potential of 43 , that is, the emitter potential of the transistor Q 9 (see FIG. 2) at the time of maximum light emission. The lower part of FIG. 5 shows a schematic waveform sampled and held by these transistors Q 43 and Q 44 .
【0059】サンプルホールドされたこれらのトランジ
スタQ43,Q44のベース電位をトランジスタQ49,Q50
等による比較器39に入力してその大小を比較し、比較
結果をタイミング信号T1〜T5に同期してメモリ部3
3にて保持する。従って、このメモリ部33は、特に構
成例を図示しないが、比較器39の比較出力をタイミン
グ信号T1〜T5に同期して保持し得る機能を有してい
ればよく、例えば、タイミング生成部31で用いたよう
な5段のラッチ回路で構成し、比較器39の比較におい
てトランジスタQ43側のベース電位がトランジスタQ44
側のベース電位よりも高い場合にLレベルを出力するよ
うに構成すればよい。The base potentials of these sample-held transistors Q 43 and Q 44 are transferred to the transistors Q 49 and Q 50.
Are input to the comparator 39 to compare the magnitudes thereof, and the comparison result is synchronized with the timing signals T1 to T5 in the memory unit 3
Hold at 3. Therefore, although not particularly shown in the configuration example, the memory unit 33 has only to have a function of holding the comparison output of the comparator 39 in synchronization with the timing signals T1 to T5. For example, the timing generation unit 31. In the comparison of the comparator 39, the base potential on the transistor Q 43 side is the transistor Q 44.
It may be configured to output the L level when it is higher than the base potential on the side.
【0060】加算電流設定部34は、2段の差動スイッ
チで構成される5個のスイッチと、これらのスイッチ部
の電流源に電流を供給するカレントミラー回路と、各ス
イッチ部の出力を加算して電流駆動部(電圧シフト部2
5)の出力とするカレントミラー回路とにより構成され
ている。ここに、5個のスイッチ部により基本的に5ビ
ットのD/A変換器40が構成され、これらのスイッチ
部の電流源は、最小ビット電流をI1とすると、次のビ
ットのスイッチ部では2*I1、さらに上位ビットのス
イッチ部毎に4*I1,8*I1,16*I1となるよ
うに設定されている。これにより、スイッチ部全体の出
力電流としては最大31*I1となり、この時に、電流
駆動部(電圧シフト部25)において設定される最大電
流(最大電圧)が、前述した(動作電流Iop)−(発振
閾値電流Ith)の最大値よりも大きくなるように設定す
る。The addition current setting section 34 adds five switches composed of two stages of differential switches, a current mirror circuit for supplying a current to the current sources of these switch sections, and the output of each switch section. The current driver (voltage shift unit 2
5) and a current mirror circuit which is an output. Here, a 5-bit D / A converter 40 is basically constituted by five switch parts, and the current sources of these switch parts have a minimum bit current of I1 and a switch part of the next bit has a 2-bit value. * I1, and 4 * I1, 8 * I1, and 16 * I1 are set for each switch part of the higher bits. As a result, the maximum output current of the entire switch unit is 31 * I1, and at this time, the maximum current (maximum voltage) set in the current drive unit (voltage shift unit 25) is the above-mentioned (operating current Iop)-( The oscillation threshold current Ith) is set to be larger than the maximum value.
【0061】ここで、タイミングT0に、図5に示すよ
うに半導体レーザ1の光出力を最大発光状態よりオフセ
ット発光状態とすると同時にスイッチ部の最上位ビット
の電流を強制的に出力する。この状態では、最大発光状
態からオフセット状態となって最上位ビットのスイッチ
部の電流を強制的に出力することにより電圧シフト部の
端子間電位にも電位変化を生ずるので、光・電気負帰還
ループ3なる制御系により半導体レーザ1の光出力がオ
フセット発光状態となるように制御が働くので、これら
の電位変化の差分を補うように変化する。このような変
化分を微分量子効率検出部32において検出しその出力
を最大発光状態と比較し、その比較結果をメモリ部33
に格納する。メモリ部33ではこの結果をタイミングT
1においてラッチし、加算電流設定部34の最上位ビッ
トのスイッチ部を再設定し、最大発光状態の電位より大
きい場合にはオフ、小さい場合にはオンとする。ここ
で、タイミングT1−T0は、この間に光・電気負帰還
ループ3なる制御系が十分収束する時間に設定する必要
がある。At timing T0, the optical output of the semiconductor laser 1 is changed from the maximum light emission state to the offset light emission state as shown in FIG. 5, and at the same time, the current of the most significant bit of the switch section is forcibly output. In this state, the maximum light emission state is offset and the current of the switch section of the most significant bit is forcibly output, causing a potential change in the terminal potential of the voltage shift section. Control is performed by the control system 3 so that the optical output of the semiconductor laser 1 is in the offset light emission state, so that it changes so as to compensate for the difference in these potential changes. Such a variation is detected by the differential quantum efficiency detection unit 32, its output is compared with the maximum light emission state, and the comparison result is stored in the memory unit 33.
To be stored. The memory unit 33 displays this result at the timing T
When the potential is larger than the potential of the maximum light emitting state, it is turned off, and when it is smaller, it is turned on. Here, the timings T1 to T0 need to be set to a time during which the control system of the optical / electrical negative feedback loop 3 sufficiently converges during this period.
【0062】タイミングT1においてもタイミングT0
の場合と同様に、上位2ビット目を強制的に出力させ、
タイミングT2にてその結果を再設定する。本実施の形
態では、微分量子効率を5ビット分のD/Aの精度で検
出しているので、5ビット分、同様に繰り返して行う。
この時のベース電位の変化の様子を図示すると、図5中
の下部に示すトランジスタQ44のベース電位の場合と同
様になる。この場合の図示例は、下位ビットより順に 1,1,1,0,1 となった場合の波形を示している。Timing T0 also at timing T1
As in the case of, the upper 2nd bit is forcibly output,
The result is reset at timing T2. In the present embodiment, since the differential quantum efficiency is detected with the accuracy of D / A for 5 bits, the same is repeated for 5 bits.
The change in the base potential at this time is illustrated in the same manner as in the case of the base potential of the transistor Q 44 shown in the lower portion of FIG. The illustrated example in this case shows a waveform in the case of 1, 1, 1, 0, 1 in order from the lower bit.
【0063】本実施の形態では、微分量子効率検出部3
2及び加算電流設定部34の検出精度を5ビットとして
いるが、さらにビット数を増やして検出精度を上げれ
ば、図10(b)に示す光出力波形において、PS 分の
光出力分が所望の光出力となり、光・電気負帰還ループ
3なる制御系による光出力の制御分が少なくなり、光出
力波形がより理想的な方形波に近付く。In the present embodiment, the differential quantum efficiency detection unit 3
2 and although the detection accuracy of the added current setting unit 34 and 5 bits, by raising the detection accuracy further increasing the number of bits, in the optical output waveform shown in FIG. 10 (b), P S content of the light output amount of the desired The optical output becomes, and the control of the optical output by the control system, which is the optical / electrical negative feedback loop 3, is reduced, and the optical output waveform approaches a more ideal square wave.
【0064】また、本実施の形態では、電流駆動部24
を光・電気負帰還ループ3中に介在させた電圧シフト部
25により構成した例で説明したが、例えば、図7に示
すように、光・電気負帰還ループ3から分離させて独立
して電流駆動部24を設けた構成としてもよい。さらに
は、発光指令信号生成部、発光指令信号設定部に関して
も、図8に示すように、IDA1 専用の発光指令信号生成
部22a及び発光指令信号設定部21aと、IDA2 専用
の発光指令信号生成部22b及び発光指令信号設定部2
1bとに分けて構成してもよい。この場合、発光指令信
号設定部21bが加算電流設定部34となる。Further, in the present embodiment, the current driver 24
In the example described above, the voltage shift unit 25 is interposed in the optical / electrical negative feedback loop 3. However, for example, as shown in FIG. The drive unit 24 may be provided. Further, as for the light emission command signal generation unit and the light emission command signal setting unit, as shown in FIG. 8, the light emission command signal generation unit 22a and the light emission command signal setting unit 21a dedicated to I DA1 and the light emission command signal dedicated to I DA2 are included. Generation unit 22b and light emission command signal setting unit 2
1b may be divided and comprised. In this case, the light emission command signal setting unit 21b serves as the addition current setting unit 34.
【0065】[0065]
【発明の効果】請求項1及び5記載の発明によれば、パ
ルス幅変調・強度変調信号生成部と誤差増幅部と電流駆
動部とともに、半導体レーザの微分量子効率を検出する
微分量子効率検出部と、この微分量子効率検出部の検出
結果を記憶するメモリ部と、このメモリ部に記憶された
微分量子効率検出部の検出結果により発光指令信号に対
応する電流を設定する加算電流設定部と、タイミング生
成部とをバイポーラトランジスタにより集積化させた1
チップの集積回路として備え、イニシャライズ時にタイ
ミング生成部により誤差増幅部の制御速度より十分に遅
いタイミング信号を生成し、そのタイミング信号に基づ
き微分量子効率検出部により半導体レーザの微分量子効
率を検出し、各タイミングでの検出結果をメモリ部に記
憶し、このメモリ部に記憶された検出結果に従い発光指
令信号に対応する電流を設定するようにしたので、省電
力化や小型化を図る上で好ましいバイポーラトランジス
タにより集積化させた1チップの集積回路において、経
時変化に伴う半導体レーザの微分量子効率の変化を、電
源投入時やリセット解除時といったイニシャライズ時に
検出して最適な電流加算値を設定し直すことにより、光
・電気負帰還ループなる制御部による高速制御分を極力
少なくすることができ、半導体レーザの光出力波形をオ
ーバシュートやアンダシュートのない、理想の方形波に
近付け、常時、最適化された理想的な光出力波形を得る
ことができる。According to the first and fifth aspects of the present invention, the pulse width modulation / intensity modulation signal generator, the error amplifier, and the current driver as well as the differential quantum efficiency detector for detecting the differential quantum efficiency of the semiconductor laser. A memory unit that stores the detection result of the differential quantum efficiency detection unit, and an addition current setting unit that sets a current corresponding to the light emission command signal based on the detection result of the differential quantum efficiency detection unit stored in the memory unit, Integrated timing generator with bipolar transistor 1
Provided as an integrated circuit of the chip, at the time of initialization, the timing generation unit generates a timing signal sufficiently slower than the control speed of the error amplification unit, and the differential quantum efficiency detection unit detects the differential quantum efficiency of the semiconductor laser based on the timing signal, The detection result at each timing is stored in the memory unit, and the current corresponding to the light emission command signal is set according to the detection result stored in the memory unit. Therefore, it is preferable for power saving and miniaturization. In a one-chip integrated circuit integrated with transistors, it is necessary to detect the change in the differential quantum efficiency of the semiconductor laser with the passage of time at the time of initialization such as when the power is turned on or when reset is released, and reset the optimum current addition value. This reduces the amount of high-speed control by the control unit that is an optical / electrical negative feedback loop as much as possible. Can, without overshoot or undershoot the optical output waveform of the semiconductor laser, close to the square wave of the ideal, always it is possible to obtain an optimized ideal optical output waveform.
【0066】請求項6記載の発明によれば、請求項5記
載の発明において、電流駆動部は、誤差増幅部内におけ
る電圧シフト部であり、その電圧シフト量を変化させる
差動回路を含んで光・電気負帰還ループ内に設けられ、
加算電流設定部は、前記発光指令信号に対応する電流が
最大の時に前記半導体レーザの光出力が所望の最大値と
なり前記発光指令信号に対応する電流が最小の時に前記
半導体レーザの光出力が所望の最小値となるように前記
差動回路の電流を設定するものとし、イニシャライズ時
において、或るタイミングT0に半導体レーザの光出力
を所望の最大値とし前記タイミングT0から或る一定時
間経過したタイミングT1に前記半導体レーザの光出力
を所望の最小値として、前記タイミングT1とこのタイ
ミングT1より或る一定時間経過したタイミングT2と
の間に前記微分量子効率検出部及び加算電流設定部を動
作させて電流を設定するようにしたので、所望の高速電
圧シフト量の最大値を検出することにより、光出力波形
を理想的な方形波に近付け得る1手段を提供することが
できる。According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect of the invention, the current drive section is a voltage shift section in the error amplification section, and an optical circuit including a differential circuit for changing the voltage shift amount is provided.・ Provided in the electric negative feedback loop,
The addition current setting unit sets the optical output of the semiconductor laser to a desired maximum value when the current corresponding to the light emission command signal is the maximum, and the optical output of the semiconductor laser is desired when the current corresponding to the light emission command signal is the minimum. It is assumed that the current of the differential circuit is set to be the minimum value of the above, and at the time of initialization, the optical output of the semiconductor laser is set to a desired maximum value at a certain timing T0 and a timing when a certain fixed time has elapsed from the above timing T0. The optical output of the semiconductor laser is set to a desired minimum value at T1, and the differential quantum efficiency detection unit and the addition current setting unit are operated between the timing T1 and a timing T2 when a certain fixed time has elapsed from the timing T1. Since the current is set, by detecting the maximum value of the desired high-speed voltage shift amount, the optical output waveform can be converted into an ideal square wave. It may provide one means capable close.
【0067】請求項2や請求項7記載の発明によれば、
タイミング生成部が外付け素子を含み、この外付け素子
により設定されたタイミング信号を生成するようにした
ので、例えば、タイミング生成部を遅延回路により構成
した場合、光・電気負帰還ループの制御速度を自由に設
定できる上に、半導体レーザ‐受光素子の周波数特性の
影響を受けない光出力波形を得ることもでき、集積化さ
れた回路のイニシャライズ時間を最適化を図る上で都合
がよい。According to the inventions of claims 2 and 7,
Since the timing generation unit includes the external element and is configured to generate the timing signal set by the external element, for example, when the timing generation unit is configured by the delay circuit, the control speed of the optical / electrical negative feedback loop is increased. Can be set freely, and an optical output waveform that is not affected by the frequency characteristics of the semiconductor laser-light receiving element can be obtained, which is convenient for optimizing the initialization time of the integrated circuit.
【0068】請求項3や請求項8記載の発明によれば、
タイミング生成部が発振回路を含み、この発振回路の発
振出力に基づき複数のタイミング信号を生成するように
したので、タイミング生成部に発振回路を用いることに
より、生成すべきタイミング数が多い場合であっても唯
一の外付けコンデンサを設けるだけでそのタイミングを
自在に設定でき、さらには、そのコンデンサの容量を変
更するだけで、周波数特性を補償する回路も不要にする
ことができる。According to the invention described in claims 3 and 8,
Since the timing generation unit includes the oscillation circuit and generates the plurality of timing signals based on the oscillation output of the oscillation circuit, it is possible to use the oscillation circuit in the timing generation unit to generate a large number of timings. However, the timing can be freely set by providing only one external capacitor, and further, only by changing the capacitance of the capacitor, a circuit for compensating the frequency characteristic can be eliminated.
【0069】請求項4や請求項9記載の発明によれば、
タイミング生成部が、発振回路と多段のラッチ回路とを
含み、前記発振回路の発振出力に基づき前記各ラッチ回
路がタイミング信号を生成するようにしているので、発
振回路に対してフリップフロップではなくラッチ回路を
組み合わせることにより、素子を削減した回路構成とす
ることができる。According to the inventions of claims 4 and 9,
Since the timing generation unit includes an oscillation circuit and a multi-stage latch circuit, and each of the latch circuits generates a timing signal based on the oscillation output of the oscillation circuit, the timing circuit is not a flip-flop but a latch. By combining circuits, it is possible to form a circuit configuration in which the number of elements is reduced.
【図1】本発明の実施の一形態を示す概略ブロック図で
ある。FIG. 1 is a schematic block diagram showing one embodiment of the present invention.
【図2】誤差増幅部及び電圧シフト部の構成例を示す回
路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration example of an error amplification unit and a voltage shift unit.
【図3】発振回路の構成例を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a configuration example of an oscillation circuit.
【図4】ラッチ回路の構成例を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a latch circuit.
【図5】各部の波形を示すタイムチャートである。FIG. 5 is a time chart showing the waveform of each part.
【図6】微分量子効率検出部の構成例を示す回路図であ
る。FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration example of a differential quantum efficiency detection unit.
【図7】変形例を示す概略ブロック図である。FIG. 7 is a schematic block diagram showing a modified example.
【図8】異なる変形例を示す概略ブロック図である。FIG. 8 is a schematic block diagram showing another modified example.
【図9】従来の電流駆動部によるIDA2 加算方式を示す
回路図である。FIG. 9 is a circuit diagram showing an I DA2 addition method by a conventional current driver.
【図10】IDA2 に伴うPS の有無による光出力制御例
を示す特性図である。FIG. 10 is a characteristic diagram showing an example of optical output control depending on the presence or absence of P S associated with I DA2 .
【図11】パルス幅強度混合方式用の構成例を示すブロ
ック図である。FIG. 11 is a block diagram showing a configuration example for a pulse width intensity mixing method.
【図12】パルス幅強度混合方式の光出力とドットイメ
ージとの関係を示す模式図である。FIG. 12 is a schematic diagram showing a relationship between a pulse width intensity mixing type optical output and a dot image.
【図13】その波形生成法を示すタイムチャートであ
る。FIG. 13 is a time chart showing the waveform generation method.
【図14】温度による動作電流変化特性を示す特性図で
ある。FIG. 14 is a characteristic diagram showing operating current change characteristics with temperature.
【図15】経時変化による動作電流変化特性を示す特性
図である。FIG. 15 is a characteristic diagram showing operating current change characteristics due to changes over time.
1 半導体レーザ 2 受光素子 3 光・電気負帰還ループ 23 誤差増幅部 24 電流駆動部 25 電圧シフト部 31 タイミング生成部 32 微分量子効率検出部 33 メモリ部 34 加算電流設定部 36 発振回路 37 ラッチ回路 42 差動回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 semiconductor laser 2 light receiving element 3 optical / electrical negative feedback loop 23 error amplification section 24 current drive section 25 voltage shift section 31 timing generation section 32 differential quantum efficiency detection section 33 memory section 34 addition current setting section 36 oscillation circuit 37 latch circuit 42 Differential circuit
─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成9年6月17日[Submission date] June 17, 1997
【手続補正1】[Procedure amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0021[Correction target item name] 0021
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0021】しかし、経時変化、特に、微分量子効率の
変化に伴う動作電流変化特性は、図示の如く、一般に、
温度による場合よりも大きな変化特性を示す。この変化
特性が、図10(b)中に示すPS 分に影響を及ぼし、
得ようとする光出力Pout に対して大きすぎてオーバシ
ュートを生じたり、小さすぎたりして高速制御に支障を
来す等の不都合がある。However, as shown in the figure, an operating current change characteristic due to a change with time, in particular, a change in the differential quantum efficiency,
It shows larger change characteristics than the case with temperature. This change characteristic affects the P S component shown in FIG.
Or cause the overshoot is too large for the light output P out to be obtained, there is a disadvantage of the like or too small to interfere with the high-speed control.
【手続補正2】[Procedure amendment 2]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0052[Correction target item name] 0052
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0052】さらに、タイミング信号T5を生成する最
終段のラッチ回路において、そのベースがデータ入力部
であるトランジスタ(図4中のトランジスタQ31に相
当)のコレクタ電流をトランジスタ等を介して発振回路
36中のトランジスタQ23 のベース電流、即ち、この発
振回路36を駆動させる電流とすることで、タイミング
TSよりタイミングT5までは電流を流すが、タイミン
グT5となる瞬間にトランジスタQ23 のベース電流、従
って、コレクタ電流をオフさせることが可能となる。Further, in the final stage latch circuit for generating the timing signal T5, the collector current of the transistor (corresponding to the transistor Q 31 in FIG. 4) whose base is the data input portion is oscillated by the oscillator circuit 36 or the like. The base current of the transistor Q 23 in the inside, that is, the current for driving the oscillation circuit 36, causes the current to flow from the timing TS to the timing T 5, but at the moment of timing T 5 , the base current of the transistor Q 23 . Therefore, it is possible to turn off the collector current.
【手続補正3】[Procedure 3]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0057[Name of item to be corrected] 0057
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0057】図5中に示すような最大発光とオフセット
発光との差分、即ち、動作電流Iop−発振閾値電流Ith
が微分量子効率であるので、微分量子効率検出部32中
のサンプルホールド回路38においてこの差分を検出す
る。概略動作としては、この差分は電圧としては抵抗R
1 (図2参照)の端子間電圧であり、電流駆動部24な
る電圧シフト部25が動作していない状態においては誤
差増幅器24におけるトランジスタQ12 のエミッタ電位
出力であるので、最大発光時のこのトランジスタQ12 の
エミッタ電位をサンプルホールドし、タイミングT0に
おいては0であった電圧シフト部25の電位シフト量を
加算電流設定部34により徐々に変化させて、前記差分
を、電圧シフト部25における抵抗R2 の電位変化とす
ることにより微分量子効率を検出する。The difference between the maximum emission and the offset emission as shown in FIG. 5, that is, operating current Iop-oscillation threshold current Ith
Is the differential quantum efficiency, the sample hold circuit 38 in the differential quantum efficiency detection unit 32 detects this difference. As a rough operation, this difference is the resistance R as a voltage.
1 (see FIG. 2), which is the emitter potential output of the transistor Q 12 in the error amplifier 24 when the voltage shift unit 25, which is the current driver 24, is not operating. The emitter potential of the transistor Q 12 is sampled and held, and the potential shift amount of the voltage shift unit 25, which was 0 at the timing T0, is gradually changed by the addition current setting unit 34, and the difference is calculated by the resistance of the voltage shift unit 25. The differential quantum efficiency is detected by setting the potential change of R 2 .
【手続補正4】[Procedure amendment 4]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0058[Correction target item name] 0058
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0058】詳細には、トランジスタQ12 のエミッタ電
位、即ち、VCOMP 端子はトランジスタQ42のエミッタフ
ォロワ51を介してトランジスタQ43のベース電位とな
る。このトランジスタQ43のベース電位はトランジスタ
Q45等で構成される電流源52の電流が流れている間
は、トランジスタQ41,Q46,Q47,Q48等で構成され
るボルテージフォロワ53によりトランジスタQ44のベ
ース電位と同電位となる。タイミングT0で電流源52
の電流をオフさせると、トランジスタQ43のベース電位
の変化はVCOMP 端子の電位変化をそのまま示すが、トラ
ンジスタQ44のベース電位はコンデンサC2 の容量が大
きいほど変化せず、タイミングT0におけるトランジス
タQ43のベース電位、つまり、最大発光時のトランジス
タQ12 (図2参照)のエミッタ電位をサンプルホールド
することが可能となる。図5中の下部にこれらのトラン
ジスタQ43,Q44によりサンプルホールドされる概略波
形を示す。More specifically, the emitter potential of the transistor Q 12 , that is, the VCOMP terminal becomes the base potential of the transistor Q 43 via the emitter follower 51 of the transistor Q 42 . During this base potential of the transistor Q 43 is that the current of the current source 52 constituted by the transistors Q 45 and the like flows through the transistor by constituted voltage follower 53 in the transistor Q 41, Q 46, Q 47 , Q 48 , etc. as the base potential and the same potential of Q 44. Current source 52 at timing T0
When the current is turned off, the change in the base potential of the transistor Q 43 shows the change in the potential of the VCOMP terminal as it is, but the base potential of the transistor Q 44 does not change as the capacitance of the capacitor C 2 increases, and the transistor Q 43 at the timing T0. It is possible to sample and hold the base potential of 43 , that is, the emitter potential of the transistor Q 12 (see FIG. 2) at the time of maximum light emission. The lower part of FIG. 5 shows a schematic waveform sampled and held by these transistors Q 43 and Q 44 .
【手続補正5】[Procedure Amendment 5]
【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing
【補正対象項目名】図1[Correction target item name] Fig. 1
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【図1】 FIG.
【手続補正6】[Procedure correction 6]
【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing
【補正対象項目名】図2[Correction target item name] Figure 2
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【図2】 [Fig. 2]
【手続補正7】[Procedure amendment 7]
【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing
【補正対象項目名】図3[Correction target item name] Figure 3
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【図3】 [Figure 3]
【手続補正8】[Procedure amendment 8]
【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing
【補正対象項目名】図4[Correction target item name] Fig. 4
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【図4】 FIG. 4
【手続補正9】[Procedure amendment 9]
【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing
【補正対象項目名】図6[Correction target item name] Fig. 6
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【図6】 FIG. 6
【手続補正10】[Procedure amendment 10]
【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing
【補正対象項目名】図7[Name of item to be corrected] Figure 7
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【図7】 FIG. 7
【手続補正11】[Procedure amendment 11]
【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing
【補正対象項目名】図8[Correction target item name] Fig. 8
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【図8】 [Figure 8]
【手続補正12】[Procedure amendment 12]
【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing
【補正対象項目名】図14[Correction target item name] FIG.
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【図14】 FIG. 14
【手続補正13】[Procedure amendment 13]
【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing
【補正対象項目名】図15[Correction target item name] FIG.
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【図15】 FIG.
Claims (9)
に対しパルス幅変調と強度変調とを同時に行う発光指令
信号を生成するパルス幅変調・強度変調信号生成部と、 半導体レーザと、この半導体レーザの光出力をモニタす
る受光素子と、ともに光・電気負帰還ループを形成して
前記受光素子から得られる前記半導体レーザの光出力に
比例した受光信号と前記パルス幅変調・強度変調信号生
成部から与えられる発光指令信号とが等しくなるように
前記半導体レーザの順方向電流を制御する誤差増幅部
と、 前記光・電気負帰還ループの制御電流との和又は差の電
流により前記半導体レーザの駆動を制御するように生成
されて前記パルス幅変調・強度変調信号生成部から与え
られる発光指令信号に応じた駆動電流を前記半導体レー
ザに順方向電流を流す電流駆動部と、 前記半導体レーザの微分量子効率を検出する微分量子効
率検出部と、 この微分量子効率検出部の検出結果を記憶するメモリ部
と、 このメモリ部に記憶された前記微分量子効率検出部の検
出結果により発光指令信号に対応する電流を設定する加
算電流設定部と、 タイミング生成部と、をバイポーラトランジスタにより
集積化させた1チップの集積回路として備え、 イニシャライズ時に前記タイミング生成部により前記誤
差増幅部の制御速度より十分に遅いタイミング信号を生
成し、そのタイミング信号に基づき前記微分量子効率検
出部により前記半導体レーザの微分量子効率を検出し、
各タイミングでの検出結果を前記メモリ部に記憶し、こ
のメモリ部に記憶された検出結果に従い発光指令信号に
対応する電流を設定するようにしたことを特徴とする半
導体レーザ制御方法。1. A pulse width modulation / intensity modulation signal generator for generating a light emission command signal for simultaneously performing pulse width modulation and intensity modulation on the input data based on the input data, a semiconductor laser, and this semiconductor laser. From the light receiving element for monitoring the optical output of the semiconductor laser and the light receiving signal proportional to the optical output of the semiconductor laser obtained from the light receiving element by forming an optical / electrical negative feedback loop together with the pulse width modulation / intensity modulation signal generating section. The semiconductor laser is driven by a current that is the sum or difference of the error amplification unit that controls the forward current of the semiconductor laser so that the given emission command signal becomes equal, and the control current of the optical / electrical negative feedback loop. A forward current to the semiconductor laser, which is generated so as to be controlled, is supplied to the semiconductor laser with a drive current according to a light emission command signal given from the pulse width modulation / intensity modulation signal generation unit A current drive unit to flow, a differential quantum efficiency detection unit that detects the differential quantum efficiency of the semiconductor laser, a memory unit that stores the detection result of the differential quantum efficiency detection unit, and the differential quantum efficiency stored in this memory unit. The integrated current setting unit that sets the current corresponding to the light emission command signal according to the detection result of the detection unit, and the timing generation unit are provided as a one-chip integrated circuit integrated by bipolar transistors, and the timing generation unit is used at the time of initialization. A timing signal that is sufficiently slower than the control speed of the error amplification unit is generated, and the differential quantum efficiency of the semiconductor laser is detected by the differential quantum efficiency detection unit based on the timing signal,
A semiconductor laser control method, wherein a detection result at each timing is stored in the memory unit, and a current corresponding to a light emission command signal is set according to the detection result stored in the memory unit.
この外付け素子により設定されたタイミング信号を生成
することを特徴とする請求項1記載の半導体レーザ制御
方法。2. The timing generator includes an external element,
The semiconductor laser control method according to claim 1, wherein the timing signal set by the external element is generated.
の発振回路の発振出力に基づき複数のタイミング信号を
生成することを特徴とする請求項1記載の半導体レーザ
制御方法。3. The semiconductor laser control method according to claim 1, wherein the timing generation section includes an oscillation circuit, and generates a plurality of timing signals based on the oscillation output of the oscillation circuit.
ラッチ回路とを含み、前記発振回路の発振出力に基づき
前記各ラッチ回路がタイミング信号を生成することを特
徴とする請求項1記載の半導体レーザ制御方法。4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the timing generation unit includes an oscillation circuit and a multi-stage latch circuit, and each of the latch circuits generates a timing signal based on an oscillation output of the oscillation circuit. Laser control method.
に対しパルス幅変調と強度変調とを同時に行う発光指令
信号を生成するパルス幅変調・強度変調信号生成部と、 半導体レーザと、この半導体レーザの光出力をモニタす
る受光素子と、ともに光・電気負帰還ループを形成して
前記受光素子から得られる前記半導体レーザの光出力に
比例した受光信号と前記パルス幅変調・強度変調信号生
成部から与えられる発光指令信号とが等しくなるように
前記半導体レーザの順方向電流を制御する誤差増幅部
と、 前記光・電気負帰還ループの制御電流との和又は差の電
流により前記半導体レーザの駆動を制御するように生成
されて前記パルス幅変調・強度変調信号生成部から与え
られる発光指令信号に応じた駆動電流を前記半導体レー
ザに順方向電流を流す電流駆動部と、 前記半導体レーザの微分量子効率を検出する微分量子効
率検出部と、 イニシャライズ時にこの微分量子効率検出部の検出動作
を制御するタイミング信号を生成するタイミング生成部
と、 前記微分量子効率検出部の各タイミングでの検出結果を
記憶するメモリ部と、 このメモリ部に記憶された前記微分量子効率検出部の検
出結果により発光指令信号に対応する電流を設定する加
算電流設定部と、をバイポーラトランジスタにより集積
化させた1チップの集積回路として備えることを特徴と
する半導体レーザ制御装置。5. A pulse width modulation / intensity modulation signal generator for generating a light emission command signal for simultaneously performing pulse width modulation and intensity modulation on the input data based on the input data, a semiconductor laser, and this semiconductor laser. From the light receiving element for monitoring the optical output of the semiconductor laser and the light receiving signal proportional to the optical output of the semiconductor laser obtained from the light receiving element by forming an optical / electrical negative feedback loop together with the pulse width modulation / intensity modulation signal generating section. The semiconductor laser is driven by a current that is the sum or difference of the error amplification unit that controls the forward current of the semiconductor laser so that the given emission command signal becomes equal, and the control current of the optical / electrical negative feedback loop. A forward current to the semiconductor laser, which is generated so as to be controlled, is supplied to the semiconductor laser with a drive current according to a light emission command signal given from the pulse width modulation / intensity modulation signal generation unit A current driver for flowing, a differential quantum efficiency detector for detecting the differential quantum efficiency of the semiconductor laser, a timing generator for generating a timing signal for controlling the detection operation of the differential quantum efficiency detector at initialization, and the differential quantum A memory unit that stores the detection result at each timing of the efficiency detection unit, and an addition current setting unit that sets a current corresponding to the light emission command signal based on the detection result of the differential quantum efficiency detection unit stored in this memory unit, A semiconductor laser control device comprising: a bipolar transistor integrated as a one-chip integrated circuit.
圧シフト部であり、その電圧シフト量を変化させる差動
回路を含んで光・電気負帰還ループ内に設けられ、 加算電流設定部は、前記発光指令信号に対応する電流が
最大の時に前記半導体レーザの光出力が所望の最大値と
なり前記発光指令信号に対応する電流が最小の時に前記
半導体レーザの光出力が所望の最小値となるように前記
差動回路の電流を設定するものとし、 イニシャライズ時において、或るタイミングT0に半導
体レーザの光出力を所望の最大値とし前記タイミングT
0から或る一定時間経過したタイミングT1に前記半導
体レーザの光出力を所望の最小値として、前記タイミン
グT1とこのタイミングT1より或る一定時間経過した
タイミングT2との間に前記微分量子効率検出部及び加
算電流設定部を動作させて電流を設定するようにしたこ
とを特徴とする請求項5記載の半導体レーザ制御装置。6. The current drive unit is a voltage shift unit in the error amplification unit, is provided in the optical / electrical negative feedback loop including a differential circuit that changes the voltage shift amount, and the addition current setting unit is The optical output of the semiconductor laser has a desired maximum value when the current corresponding to the light emission command signal is maximum, and the optical output of the semiconductor laser has a desired minimum value when the current corresponding to the light emission command signal is minimum. It is assumed that the current of the differential circuit is set to, and at the time of initialization, the optical output of the semiconductor laser is set to a desired maximum value at a certain timing T0.
The optical output of the semiconductor laser is set to a desired minimum value at a timing T1 when a certain time has elapsed from 0, and the differential quantum efficiency detection unit is provided between the timing T1 and a timing T2 when a certain time has elapsed from the timing T1. 6. The semiconductor laser control device according to claim 5, wherein the addition current setting unit is operated to set the current.
この外付け素子により設定されたタイミング信号を生成
することを特徴とする請求項5記載の半導体レーザ制御
装置。7. The timing generator includes an external element,
6. The semiconductor laser control device according to claim 5, wherein the timing signal set by the external element is generated.
複数のタイミング信号を生成する発振回路を含むことを
特徴とする請求項5記載の半導体レーザ制御装置。8. The semiconductor laser control device according to claim 5, wherein the timing generation section includes an oscillation circuit that generates a plurality of timing signals based on the oscillation output.
発振回路の発振出力に基づき各々タイミング信号を生成
する多段のラッチ回路とを含むことを特徴とする請求項
5記載の半導体レーザ制御装置。9. The semiconductor laser control device according to claim 5, wherein the timing generation section includes an oscillation circuit and a multi-stage latch circuit that generates each timing signal based on an oscillation output of the oscillation circuit.
Priority Applications (3)
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---|---|---|---|
JP07449796A JP3569383B2 (en) | 1996-03-28 | 1996-03-28 | Semiconductor laser control method and apparatus |
US08/825,300 US5946334A (en) | 1996-03-27 | 1997-03-27 | Semiconductor laser control system |
US09/272,197 US6118798A (en) | 1996-03-27 | 1999-03-18 | Semiconductor laser control system |
Applications Claiming Priority (1)
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Publication Number | Publication Date |
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JPH09266341A true JPH09266341A (en) | 1997-10-07 |
JP3569383B2 JP3569383B2 (en) | 2004-09-22 |
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ID=13549013
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP07449796A Expired - Lifetime JP3569383B2 (en) | 1996-03-27 | 1996-03-28 | Semiconductor laser control method and apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3569383B2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1030469A2 (en) * | 1999-02-19 | 2000-08-23 | Fujitsu Limited | Optical communication apparatus and optical add/drop apparatus |
CN106444962A (en) * | 2016-11-30 | 2017-02-22 | 桂林电子科技大学 | Drawing random waveform signal generator |
CN108181621A (en) * | 2016-12-08 | 2018-06-19 | 北京万集科技股份有限公司 | A kind of bidifly light drive circuit and scanning type laser radar ranging equipment and method |
RU2750851C1 (en) * | 2020-09-30 | 2021-07-05 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского Российской академии наук (ИПМех РАН) | Ionization pulse generator |
-
1996
- 1996-03-28 JP JP07449796A patent/JP3569383B2/en not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1030469A2 (en) * | 1999-02-19 | 2000-08-23 | Fujitsu Limited | Optical communication apparatus and optical add/drop apparatus |
EP1030469A3 (en) * | 1999-02-19 | 2004-06-30 | Fujitsu Limited | Optical communication apparatus and optical add/drop apparatus |
CN106444962A (en) * | 2016-11-30 | 2017-02-22 | 桂林电子科技大学 | Drawing random waveform signal generator |
CN108181621A (en) * | 2016-12-08 | 2018-06-19 | 北京万集科技股份有限公司 | A kind of bidifly light drive circuit and scanning type laser radar ranging equipment and method |
RU2750851C1 (en) * | 2020-09-30 | 2021-07-05 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского Российской академии наук (ИПМех РАН) | Ionization pulse generator |
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