JPH0992922A - 半導体レーザ駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外来ノイズに影響されにくくし、かつ半導体
レーザが過大パワーで発光することを防ぐ。 【解決手段】 基準信号ｉが入力された制御回路２から
の制御信号が電流供給回路３に出力され、電流供給回路
３が半導体レーザ４を駆動する。電流供給回路３により
駆動された半導体レーザ４からの出射光は、受光素子５
で受光され、受光素子５の検出信号が制御回路２に出力
される。電流供給回路３の出力と受光素子５の出力は、
それぞれ第１検出回路６と第２検出回路７により検出さ
れる。検出レベル可変回路９には再生／記録／消去切り
換え信号ｊが入力され、各モードに応じて検出レベルを
設定する。異常検出回路８は、検出レベル可変回路９の
検出レベルに基づいて第１検出回路６と第２検出回路７
の検出出力を比較することで異常検出信号ｋを出力す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体レーザ駆動回
路、更に詳しくは光記録媒体に対して情報の記録及び再
生を行う装置の半導体レーザ駆動回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、高性能な半導体レーザが安価に供
給されるようになり、種々の情報機器、例えばレーザプ
リンタや光記録媒体情報記録再生装置等のヘッド部分と
して広く用いられている。

【０００３】一般に、情報機器のヘッドの光源として半
導体レーザを用いる場合、レーザビーム光量を定常状態
において一定に保つために、半導体レーザ駆動回路は自
動光量制御機構を内蔵している。

【０００４】しかし、自動光量制御機構に故障が生じた
場合には光量制御が働かなくなり、半導体レーザが異常
発光する危険があった。

【０００５】そこで、例えば特開平４−１０６７７号公
報では、半導体レーザの異常発光を防止する半導体レー
ザ駆動回路が提案されている。

【０００６】以下、この従来例を図面を参照して説明す
る。

【０００７】特開平４−１０６７７号公報では、図６に
示すように、パッケージ１００の中には半導体レーザ１
００ａと受光素子１００ｂが収納されている。受光素子
１００ｂは半導体レーザ１００ａから出射されるレーザ
光を受光し、光電変換して対応する電気信号を出力す
る。

【０００８】受光素子１００ｂにはモニタ回路１０１が
接続されており、電気信号をモニタし、レーザ光量の変
動に応じたモニタ信号を出力する。モニタ回路１０１は
電気信号を検出するために第１の検出抵抗を有し、その
検出結果に基づいて第１モニタ信号を出力する。さら
に、この電気信号を別に検出するために、第１の検出抵
抗に接続された第２の検出抵抗を有し、その検出結果に
基づいて第１モニタ信号に相関する２のモニタ信号を出
力する。

【０００９】モニタ回路１０１には制御回路１０２が接
続されており、第１モニタ信号と所定の基準信号を比較
し、その差分に応じた制御信号を出力する。制御回路１
０２には電力回路１０３が接続されており、制御回路１
０２に従って差分を打ち消すように駆動電力を半導体レ
ーザ１００ａに供給する。

【００１０】このように、半導体レーザ１００ａ、受光
素子１００ｂ、モニタ回路１０１、制御回路１０２およ
び電力回路１０３によりサーボループを形成し、レーザ
光量の自動制御を行っている。つまり、モニタ回路１０
１には異常検出回路１０４が接続されており、基準信号
とは異なる参照信号と第２モニタ信号とを比較すること
により、異常を検出し異常信号ＬＤＮＧを出力する。制
御回路１０２に設けられた強制消灯回路により、異常信
号ＬＤＮＧに応答して半導体レーザを強制的に消灯す
る。

【００１１】また、異常検出回路１０４は基準信号の大
きさに比べて設定された下限参照信号に対して第２モニ
タ信号が下回るとき、または、基準信号の大きさに比べ
て大きく設定された上限参照信号に対して第２モニタ信
号が上回るとき、異常信号を出力し半導体レーザの駆動
回路の異常を警告するようになっている。

【００１２】加えて、このモニタ回路は電気信号を検出
するために互いに直列に接続された第１および第２の検
出抵抗を有し第１の検出抵抗の両端に生じた電位差に応
じて第１モニタ信号を形成する回路と、第２の検出抵抗
の両端に生じた電位差に応じて第２モニタ信号を形成す
る回路とを含む。

【００１３】このように構成された従来例では、半導体
レーザ、受光素子、自動光量制御サーボループに異常が
発生し、第２モニタ信号が基準信号に比べて大きく変動
した場合には、直ちに異常信号を出力するようになって
おり、半導体レーザの故障や劣化によりレーザ光量が消
滅あるいは低下することや、受光素子の故障により半導
体レーザが過大発光することを防ぐことができる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、異常検出回路により異常検出を行うレベルを
厳しくした場合、自動光量制御サーボループに小さな外
来ノイズが飛びついた場合にも異常検出を行ってしま
い、外来ノイズに弱い回路となるといった問題がある。

【００１５】また、逆に異常検出回路により異常検出を
行うレベルを緩くした場合、半導体レーザの出射パワー
が大きいと、自動光量制御サーボループに外来ノイズが
飛びついた場合に異常検出が行われず、半導体レーザが
過大パワーで発光することにより、半導体レーザが劣化
もしくは破壊されることや、メディア媒体が破壊される
可能性がある。

【００１６】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、異常検出を行うレベルを半導体レーザの出射パ
ワーが小さい再生時には緩くして外来ノイズに影響され
にくくし、半導体レーザの出射パワーが大きい記録・消
去時には異常検出を行うレベルを厳しくすることによ
り、半導体レーザが過大パワーで発光することを防ぐこ
とのできる半導体レーザ駆動回路を提供することを目的
としている。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ駆
動回路は、レーザ光を出射する半導体レーザと、前記レ
ーザ光を光電変換し前記レーザ光に対応する電気信号を
出力する受光素子と、前記受光素子より出力された前記
電気信号を検出する第１の検出手段と、前記受光素子よ
り出力された前記電気信号と基準信号とを比較しその差
分に応じた制御信号を出力する制御手段と、前記制御信
号に従って前記差分を打ち消すように駆動電流を前記半
導体レーザに供給する電流供給手段と、前記制御手段よ
り出力された前記制御信号または前記電流供給手段より
出力された電流を検出する第２の検出手段と、前記第１
の検出手段と前記第２の検出手段からの出力信号を比較
することにより異常を検出し異常信号を出力する異常検
出手段とを備え、光記録媒体に対して情報の記録及び再
生を行う半導体レーザ駆動回路において、前記異常検出
手段の検出レベルを可変する可変手段を備えて構成され
る。

【００１８】本発明の半導体レーザ駆動回路では、前記
可変手段が前記異常検出レベルを再生時よりも記録・消
去時に小さく切り換えることで、異常検出を行うレベル
を半導体レーザの出射パワーが小さい再生時には緩くし
て外来ノイズに影響されにくくし、半導体レーザの出射
パワーが大きい記録・消去時には異常検出を行うレベル
を厳しくすることにより、半導体レーザが過大パワーで
発光することを防ぐことを可能とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について述べる。

【００２０】図１ないし図５は本発明の一実施の形態に
係わり、図１は半導体レーザ駆動回路の構成を示すブロ
ック図、図２は図１の半導体レーザ駆動回路の回路構成
を示す回路図、図３は図１の半導体レーザ駆動回路の作
用・効果を説明する説明図、図４は図２の回路の変形例
を示す回路図、図５は図１の半導体レーザ駆動回路の変
形例の構成を示すブロック図である。

【００２１】（構成）図１に示すように、本実施の形態
の半導体レーザ駆動回路１は、光記録媒体、例えば光デ
ィスク等に対して情報の記録及び再生を行うためのレー
ザ光の駆動制御を行う回路であって、半導体レーザ駆動
回路１においては、制御回路２に基準信号ｉが入力され
る。制御回路２からの制御信号が電流供給回路３に出力
され、電流供給回路３が半導体レーザ４を駆動するよう
になっている。

【００２２】電流供給回路３により駆動された半導体レ
ーザ４からの出射光は、受光素子５で受光され、受光素
子５の検出信号が制御回路２に出力される。

【００２３】一方、電流供給回路３の出力と受光素子５
の出力は、それぞれ第１検出回路６と第２検出回路７に
より検出され、第１検出回路６と第２検出回路７の検出
出力が異常検出回路８に出力される。

【００２４】異常検出回路８には検出レベル可変回路９
が接続されており、検出レベル可変回路９には再生／記
録／消去切り換え信号ｊが入力され、再生／記録／消去
の各モードに応じて検出レベルを設定する。そして、異
常検出回路８は、検出レベル可変回路９の検出レベルに
基づいて第１検出回路６と第２検出回路７の検出出力を
比較することで異常検出信号ｋを出力するようになって
いる。

【００２５】この構成を具体的な回路で説明すると、図
２に示すように、半導体レーザ４であるレーザダイオー
ド１４のアノードは、電源ＶＣＣに接続されており、レ
ーザダイオード１４のカソードは、電流供給回路３及び
第１検出回路６を構成するトランジスタ１６のコレクタ
に接続される。レーザダイオード１４から出射されたレ
ーザ光は、受光素子５であるフォトダイオード１５で受
光される。

【００２６】フォトダイオード１５のカソードは電源Ｖ
ＣＣに接続され、アノードは制御回路２を構成するオペ
アンプ１２の反転入力に抵抗２１を介して接続される。
オペアンプ１２の反転入力には入力電流Ｉin（基準信号
ｉ）も入力されている。オペアンプ１２の非反転入力に
は、抵抗２２，２３により分圧された基準電圧が入力さ
れる。そして、オペアンプ１２の出力はトランジスタ１
６のベースに接続される。

【００２７】抵抗２１の両端には抵抗２４，２５が接続
され、第２検出回路７を構成するオペアンプ１７の反転
入力、非反転入力にそれぞれ接続される。帰還抵抗２６
はオペアンプ１７の反転入力と出力間に接続されてい
る。抵抗２７はオペアンプ１７の非反転入力とＧＮＤ間
に接続されている。

【００２８】異常検出回路８はオペアンプ１８ａ，１８
ｂ，１８ｃ及びコンパレータ１８ｄより構成されてお
り、オペアンプ１７の出力は抵抗２８を介してオペアン
プ１８ａの反転入力に接続されており、トランジスタ１
６のエミッタはオペアンプ１８ａの非反転入力に抵抗２
９を介して接続される。帰還抵抗３０はオペアンプ１８
ａの反転入力と出力間に接続されている。抵抗３１はオ
ペアンプ１８ａの非反転入力とＧＮＤ間に接続されてい
る。

【００２９】オペアンプ１８ａの出力は抵抗３２を介し
てオペアンプ１８ｂの反転入力と、抵抗３３を介してオ
ペアンプ１８ｃの非反転入力に接続されている。オペア
ンプ１８ｃの非反転入力はＧＮＤに接続されている。ダ
イオード３４のアノードはオペアンプ１８ｂの出力に接
続されており、カソードはオペアンプ１８ｂの反転入力
に接続されている。ダイオード３５のアノードは抵抗３
６を介してオペアンプ１８ｂの反転入力と、抵抗３７を
介してオペアンプ１８ｃの反転入力に接続されており、
カソードはオペアンプ１８ｂの出力に接続されている。
抵抗３８はオペアンプ１８ｃの出力と反転入力間に接続
されている。オペアンプ１８ｃの出力はコンパレータ１
８ｄの非反転入力に接続されている。

【００３０】検出レベル可変回路９は、アナログスイッ
チ１９及び抵抗４１、４２、４３より構成され、コンパ
レータ１８ｄの反転入力には、抵抗４２、４３が接続さ
れており、抵抗４の反対側は抵抗４１を介して電源ＶＣ
Ｃに接続され、抵抗４３の反対側はＧＮＤに接続されて
いる。抵抗４１の両端にはアナログスイッチ１９が接続
されている。アナログスイッチ１９には再生／記録／消
去切り換え信号ｊである制御信号／ＷＧＳＷが入力され
ている。なお、制御信号／ＷＧＳＷの記号”／”は負論
理を示す。

【００３１】コンパレータ１８ｄの出力は、異常検出信
号ｋであるERRORであって、このERROR出力は抵抗４４を
介してトランジスタ４５のベースに接続される。トラン
ジスタ４５のコレクタはオペアンプ１２の出力に接続さ
れ、エミッタはＧＮＤに接続されている。

【００３２】（作用）このように構成された半導体レー
ザ駆動回路１の作用について説明する。

【００３３】図１の半導体レーザ駆動回路１では、制御
回路２において、基準信号ｉと受光素子５からのモニタ
信号を比較し、この誤差信号を電流供給回路３に出力す
る。この誤差信号に応じて電流供給回路３が半導体レー
ザ４に電流を供給することにより、ＡＰＣ（オート・パ
ワー・コントロール）回路を構成している。

【００３４】そして、電流供給回路３の出力と受光素子
５の出力をそれぞれ第１検出回路６と第２検出回路７で
検出し、この検出された信号を異常検出回路８で比較す
る。この異常検出回路８で比較された信号の差が異常検
出レベルより大きくなると、異常検出信号ｋを出力す
る。異常検出レベルは検出レベル可変回路９により、再
生時は記録／消去時より大きくなるように切り換えられ
る。

【００３５】図２の回路を用いてより具体的に説明する
と、レーザダイオード１４より出射されたレーザ光はフ
ォトダイオード１５で受光され、このモニタ電流はオペ
アンプ１２により入力電流Ｉinと比較される。オペアン
プ１２より出力された誤差電圧に応じて、定電流回路を
構成するトランジスタ１６、抵抗３９が電流をレーザダ
イオード１５に供給することにより、上記のＡＰＣ回路
を構成している。

【００３６】フォトダイオード１５からのモニタ電流
は、オペアンプ１７、抵抗２４〜２７によって構成され
る第１検出回路６である電流検出回路により電圧に変換
される。

【００３７】異常検出回路８では、第１検出回路６の電
圧とトランジスタ１６のエミッタ電圧が、オペアンプ１
８ａと抵抗２８〜３１によって構成される引き算回路に
より引き算される。前記電流検出回路のゲインは正常に
ＡＰＣ回路が動作しているときに前記引き算回路の出力
が０になるようになっている。オペアンプ１８ｂ，１８
ｃと抵抗３２、３３及び３６〜３８，ダイオード３４，
３５は絶対値回路を構成しており、前記引き算回路出力
の絶対値を出力する。ここで、 Ｒ４２／Ｒ４１＝Ｒ４６／（２×Ｒ４７） となっている。

【００３８】前記絶対値回路の出力は、コンパレータ１
８ｄにより抵抗４１〜４３によって分圧される基準電圧
と比較される。制御信号／ＷＧＳＷによりアナログスイ
ッチ１９を切り換えることにより、前記基準電圧を再生
時よりも記録・消去時に低く切り換えている。制御信号
／ＷＧＳＷは、再生時にＨ、記録・消去時にＬとなる。
前記絶対値回路出力が前記基準電圧よりも高くなるとト
ランジスタ４５がオンとなり、レーザダイオード１４へ
の電流供給を停止すると共に異常検出回路８がERRORを
出力する。

【００３９】（効果）従って、図３に示すように、制御
信号／ＷＧＳＷによりアナログスイッチ１９を切り換
え、異常検出を行う検出レベルを再生時は記録・消去時
よりも高く設定し前記絶対値回路出力△Ｖより異常検出
回路８が異常検出を行うので、再生時は外来ノイズに影
響されにくく、また、記録／消去時はレーザダイオード
が過大発光し劣化や破壊されることがない。

【００４０】なお、半導体レーザ駆動回路１の具体的な
回路を図２に示す構成とするとしたが、これに限らず、
例えば図４に示すように構成してもよい。すなわち、図
４に示すように、オペアンプ１２の反転入力に、フォト
ダイオード１５のアノードと抵抗５１が接続され、入力
電圧Ｖinが入力される。フォトダイオード１５のアノー
ドはオペアンプ１７の非反転入力に接続されている。抵
抗５２はオペアンプ１７の非反転入力とＧＮＤ間に接続
されており、抵抗５３はオペアンプ１７の非反転入力と
出力間に接続されている。オペアンプ１７の出力は抵抗
２８を介してオペアンプ１８ａの反転入力に接続され
る。その他の構成は図２の構成と同じである。

【００４１】図４のような回路構成では、抵抗５１の電
圧をオペアンプ１７と抵抗５２，５３によって構成され
る増幅回路で増幅する。そして、オペアンプ１８ａと抵
抗２４〜２７によって構成される引き算回路により、前
記増幅回路からの出力電圧とトランジスタ１６のエミッ
タ電圧を引き算する。前記増幅回路のゲインは、正常に
ＡＰＣ回路が動作しているときに前記引き算回路の出力
が０になるようになっている。その他の作用は図２と同
じであり、同様の効果を得ることができる。

【００４２】また、半導体レーザ駆動回路１の変形例と
して、図１の代わりに図５のように構成しても良い。す
なわち、図５に示すように、制御回路２に第１検出回路
６を接続して構成する。その他の構成は図１と同じであ
る。

【００４３】図５のような構成では、制御回路２の出力
と受光素子５の出力をそれぞれ第１検出回路１６と第２
検出回路７で検出する。その他の作用は図１と同じであ
り、同様な効果を得ることができる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体レー
ザ駆動回路によれば、可変手段が異常検出レベルを再生
時よりも記録・消去時に小さく切り換えるので、異常検
出を行うレベルを半導体レーザの出射パワーが小さい再
生時には緩くして外来ノイズに影響されにくくし、半導
体レーザの出射パワーが大きい記録・消去時には異常検
出を行うレベルを厳しくすることにより、半導体レーザ
が過大パワーで発光することを防ぐことができるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る半導体レーザ駆動
回路の構成を示すブロック図

【図２】図１の半導体レーザ駆動回路の回路構成を示す
回路図

【図３】図１の半導体レーザ駆動回路の作用・効果を説
明する説明図

【図４】図２の回路の変形例を示す回路図

【図５】図１の半導体レーザ駆動回路の変形例の構成を
示すブロック図

【図６】従来の半導体レーザ駆動回路の構成を示すブロ
ック図

【符号の説明】

１…半導体レーザ駆動回路 ２…制御回路 ３…電流供給回路 ４…半導体レーザ ５…受光素子 ６…第１検出回路 ７…第２検出回路 ８…異常検出回路 ９…検出レベル可変回路 １２…オペアンプ １４…レーザダイオード １５…フォトダイオード １６…トランジスタ １７，１８ａ，１８ｂ，１８ｃ…オペアンプ １８ｄ…コンパレータ １９…アナログスイッチ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光を出射する半導体レーザと、 前記レーザ光を光電変換し前記レーザ光に対応する電気
   信号を出力する受光素子と、 前記受光素子より出力された前記電気信号を検出する第
   １の検出手段と、 前記受光素子より出力された前記電気信号と基準信号と
   を比較し、その差分に応じた制御信号を出力する制御手
   段と、 前記制御信号に従って、前記差分を打ち消すように駆動
   電流を前記半導体レーザに供給する電流供給手段と、 前記制御手段より出力された前記制御信号または前記電
   流供給手段より出力された電流を検出する第２の検出手
   段と、 前記第１の検出手段と前記第２の検出手段からの出力信
   号を比較することにより異常を検出し異常信号を出力す
   る異常検出手段とを備え、光記録媒体に対して情報の記
   録及び再生を行う半導体レーザ駆動回路において、 前記異常検出手段の異常検出レベルを可変する可変手段
   を有し、 前記可変手段が前記異常検出レベルを再生時よりも記録
   ・消去時に小さく切り換えることを特徴とする半導体レ
   ーザ駆動回路。