JPH10135541A - 半導体レーザ駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 温度変化によるＬＤの特性変動に対応しつ
つ、従来以上の高周波変調入力に対しても正確な最小値
および最大値検出が可能となるＬＤ駆動装置を提供する
ことである。 【解決手段】 変調信号に応答して駆動されるＬＤ１３
の発光量は、ＰＤ１４によって検出されてフィードバッ
クされ、ＬＤ１３の駆動のための電流が制御される。最
小値および最大値検出部３６、４６は、変調信号の同一
レベルの継続時間を検出し、当該継続時間が予め定めら
れた所定時間より長い場合にのみ、新たなピーク値をホ
ールドし出力する。ここで、所定時間をＰＤ１４のパル
ス応答遅延時間より長く設定する。これにより、応答遅
延時間より短い同一レベル入力の場合はピーク値検出は
行わず従前に得たピーク値を保持し続ける。従って、高
周波入力時においても、常に正確なピーク値検出がで
き、適正な駆動のための電流をＬＤ１３に供給すること
が可能となる。

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
装置に関し、より特定的には、光ディスク，レーザ露光
等の半導体レーザを使用する機器において、高速な変調
信号に応答して半導体レーザを駆動する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、半導体レーザ（以下、ＬＤと
略す）駆動装置においてＬＤを高速に変調するために
は、発光指示状態の時だけでなく消光指示状態の時にお
いても、受光側が消光指示状態であると認識できるレベ
ル以下で、ＬＤにバイアス電流をわずかに流し、発光さ
せておく必要があった。

【０００３】しかし、ＬＤは温度変化により、駆動電流
と光出力の関係において、次のような特性変動が生じ
る。すなわち、一定値の電流ＩをＬＤに流す場合、温度
Ｔ１および温度Ｔ２（Ｔ１＜Ｔ２）において、ＬＤの光
出力は、図４に示すように、温度Ｔ１時は高く（Ｐ
１）、温度Ｔ２時は低く（Ｐ２）なる。従って、バイア
ス電流値が固定の場合、その設定値により、ＬＤが消光
指示状態から発光指示状態へ変移する場合が起こりうる
（図４中、電流ＩにおけるＴ２からＴ１への場合）。ま
た、駆動電流が固定の場合にも、その設定値により、Ｌ
Ｄが発光指示状態から消光指示状態へ変移する場合も起
こりうる（図４中、電流ＩにおけるＴ１からＴ２への場
合）。

【０００４】そこで、従来は、ＬＤの発光量の最小値を
検出し、その最小値と所望の基準値とを比較した値をフ
ィードバックし、ＬＤのバイアス電流の制御を行い、ま
た、ＬＤの発光量の最大値を検出し、その最大値と所望
の基準値とを比較した値をフィードバックし、ＬＤの駆
動電流の制御を行うことで、上記温度による特性変動の
影響を回避するようにしていた。

【０００５】図５は、従来の一般的なＬＤ駆動装置の構
成を示す回路図である。図５において、従来のＬＤ駆動
装置は、変調信号駆動部１１と、直流駆動部１２と、Ｌ
Ｄ１３と、フォトダイオード（以下、ＰＤと略す）１４
と、電流電圧変換部１５と、最小値検出部１６と、最大
値検出部２６と、比較部１７および２７とを備えてい
る。

【０００６】入力端子１８から入力された変調信号（パ
ルス状の２値信号）は、変調信号駆動部１１に与えられ
る。変調信号駆動部１１は、差動接続された１対のトラ
ンジスタ１１ａおよび１１ｂを含み、これらトランジス
タ１１ａおよび１１ｂは、入力変調信号に応答して、相
補的なスイッチング動作を行う。すなわち、入力変調信
号がＬＤ発光指示レベル（本従来例では、ハイレベル）
のときは、トランジスタ１１ａがオン状態となり、トラ
ンジスタ１１ｂがオフ状態となる。これによって、比較
部２７からトランジスタ１１ｃのベースに入力される電
圧および抵抗１１ｅで定まる駆動電流Ｉｍが、ＬＤ１３
に流れる。一方、入力変調信号がＬＤ消光指示レベル
（本従来例では、ローレベル）のときは、トランジスタ
１１ａがオフ状態となり、トランジスタ１１ｂがオン状
態となる。これによって、電流バイパス経路が形成さ
れ、ＬＤ１３には駆動電流Ｉｍが流れない。ＰＤ１４
は、ＬＤ１３と光結合されており、ＬＤ１３の出射光量
を検出し、電流信号に変換する。電流電圧変換部１５
は、オペアンプ１５ａおよび帰還抵抗１５ｂを含み、Ｐ
Ｄ１４から出力される電流信号を、電圧信号に変換す
る。最小値検出部１６は、電流電圧変換部１５から出力
される電圧の最小値を検出する。最大値検出部２６は、
電流電圧変換部１５から出力される電圧の最大値を検出
する。比較部１７は、最小値検出部１６からの最小値
と、基準電圧ＲＥＦ１とを比較する。比較部２７は、最
大値検出部２６からの最大値と、基準電圧ＲＥＦ２とを
比較する。直流駆動部１２は、トランジスタ１２ａおよ
び抵抗１２ｂを含む。トランジスタ１２ａのベースに
は、比較部１７の出力が入力されており、比較部１７の
出力電圧および抵抗１２ｂで定まるバイアス電流Ｉｂを
ＬＤ１３に供給する。また、トランジスタ１１ｃのベー
スには、比較部２７の出力が入力されており、比較部２
７の出力電圧および抵抗１１ｄで定まる駆動電流Ｉｍ
を、ＬＤの発光指示状態時にＬＤ１３に供給する。

【０００７】次に、図５に示す従来の半導体レーザ駆動
装置の動作を説明する。入力変調信号に対応して発光す
るＬＤ１３の出射光量を、ＰＤ１４が検出し、電流信号
に変換する。この電流信号は、電流電圧変換部１５にお
いて電流信号から電圧信号に変換される。変換された電
圧信号は、最小値検出部１６に入力されると共に、最大
値検出部２６に入力される。最小値検出部１６は、上記
電圧信号の最小値を検出する。この最小値を比較部１２
ａにおいて基準電圧ＲＥＦ１と比較し、比較結果に対応
した電圧を出力する。この電圧は、トランジスタ１２ａ
のベースに入力される。これにより、ＰＤ１４と、電流
電圧変換部１５と、最小値検出部１６と、比較部１７
と、直流駆動部１２は、フィードバックループを形成す
る。このフィードバックループは、最小値検出部１６の
出力が基準電圧ＲＥＦ１と等しくなるように、ＬＤ１３
のバイアス電流Ｉｂを制御する。結果として、ＬＤ１３
には、常に適切なバイアス電流が流れる。また、最大値
検出部２６は、上記電圧信号の最大値を検出する。以下
の構成は、上記最小値検出における構成と同じく、ＰＤ
１４と、電流電圧変換部１５と、最大値検出部２６と、
比較部２７と、変調信号駆動部１１は、フィードバック
ループを形成する。このフィードバックループは、最大
値検出部２６の出力が基準電圧ＲＥＦ２と等しくなるよ
うに、ＬＤ１３の駆動電流Ｉｍを制御する。結果とし
て、ＬＤ１３には、常に適切な駆動電流が流れる。

【０００８】図６は、最小値検出部として用いられる従
来の一般的なピーク値検出回路の構成を示す回路図であ
る。図６に示す回路は、ＰＤ１４と、上記電流電圧変換
部１５の役割を果たす抵抗５１と、最大値検出部１６に
あたるトランジスタ５２、コンデンサ５３、および抵抗
５４とを備えている。

【０００９】次に、動作を説明する。ＰＤ１４は、ＬＤ
１３の出射光量を検出し、電流信号Ｉ_P を流す。この電
流信号Ｉ_P は、抵抗５１によって定電圧Ｖ_D から抵抗５
１の電圧降下分低い電圧Ｖ₁ に変換される。電圧Ｖ
₁ は、トランジスタ５２のベースに入力される。トラン
ジスタ５２は、電圧Ｖ₁ からＶ_BE（ベース・エミッタ間
電圧）分電圧降下した電圧Ｖ₂ をそのエミッタから出力
する。そして、電圧Ｖ₂ は、コンデンサ５３に充電され
ホールドされる。ＰＤ１４に流れる電流が少なければ少
ないほど、抵抗５１の電圧降下分が少なくなり、電圧Ｖ
₁ かつ従って電圧Ｖ₂ の値が大きくなる。このように、
コンデンサ５３によるホールド効果を用い、電圧Ｖ₂ の
最大値すなわちＰＤ１４の最小電流値（ＬＤの最小発光
量）の検出を行っている。なお、最大値の検出について
は、ＰＤ１４のアノード側に抵抗５１を接続し、その接
続点の電圧をトランジスタ５２のベースに入力すれば、
以下同様の構成により実施できる。

【００１０】以上のように、上記従来装置では、消光指
示状態でのＬＤ１３の発光量の最小値を検出し、その最
小値と基準値とを比較し、当該最小値が基準値になるよ
うに、フィードバック制御を行うと共に、発光指示状態
でのＬＤ１３の発光量の最大値を検出し、その最大値と
基準値とを比較し、当該最大値が基準値になるように、
フィードバック制御を行う。すなわち、常にＬＤ１３に
適切なバイアス電流および駆動電流を流すように制御す
ることで、ＬＤ１３の温度変化による特性変動に対応し
ている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来装置には構成上、ＰＤの応答動作速度に限界がある。
すなわち、上記従来装置では、ＰＤ１４がＬＤ１３から
の出射光を受光してから電流電圧変換部１５に出力する
までにかかる時間分、どうしても応答動作が遅れてしま
う。また、上記従来の最小値検出および最大値検出部に
用いられるピーク値検出回路は、コンデンサ５３でホー
ルド制御を行っているため、コンデンサ５３の充放電の
時間が必要である。すなわち、上記従来のピーク値検出
回路は、最初にトランジスタ５２のベースに電圧Ｖ₁ が
入力されてからそのエミッタにＶ_BE分レベルシフトした
電圧Ｖ₂ を出力するまでには、コンデンサ５３の充電の
時間（すなわち、過渡時間）分の応答動作の遅れを生じ
てしまう。

【００１２】上記の原因により、上記の従来装置には、
ＬＤ１３が光を出射してからその出射光に対応する正確
な最小値および最大値を出力するまでに、上記過渡時間
分の応答動作遅延の時間がある。従って、上記応答動作
遅延の時間内でレベルの変化があるような高周波変調信
号を入力する場合には、上記の従来装置は、正確な最小
値及び最大値検出ができない。そのため、不適正なバイ
アス電流および駆動電流がＬＤ１３に供給されてしまう
という問題があった。

【００１３】また、上記コンデンサ５３に充電されてい
る電荷は、上記過渡時間を経過し十分にコンデンサ５３
を充電した状態でも、上記電圧Ｖ₁ が低下すると抵抗５
４を介して放電される。このため、上記従来のピーク値
検出回路は、サンプルしたピーク値すなわち最小値およ
び最大値を維持し続けることができない。上記の原因に
より、上記従来装置は、入力のレベルが変動する限り正
確な最小値および最大値を維持し続けることができな
い。

【００１４】それ故に、本発明の目的は、温度変化の特
性変動に対応しつつ、常に正確な最大値及び最小値の検
出を実現し、従来以上の高周波変調が可能となるＬＤ駆
動装置を提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段および発明の効果】第１の
発明は、半導体レーザに向けてバイアス電流を発生させ
るバイアス電流発生手段を含み、入力される変調信号に
応答して当該半導体レーザを駆動することにより、当該
変調信号に対応する変調光を発生させる半導体レーザ駆
動装置であって、半導体レーザの発光量を検出し、当該
発光量が設定基準値となるように、バイアス電流をフィ
ードバック制御するフィードバック制御手段と、フィー
ドバック制御手段が形成するフィードバックループの途
中に並列的に介挿され、サンプル動作およびホールド動
作を相補的に交互に繰り返す第１および第２のサンプル
ホールド回路と、第１および第２のサンプルホールド回
路の双方の出力をそれぞれ入力し、当該双方の入力のう
ちホールド動作を行っているサンプルホールド回路の出
力を選択し切換出力する切換手段と、変調信号における
同一レベルの継続時間を検出し、当該継続時間が予め定
めた所定時間よりも長ければ第１および第２のサンプル
ホールド回路の動作状態を現状態から他の状態に変化さ
せ、当該継続時間が当該所定時間よりも短ければ第１お
よび第２のサンプルホールド回路の動作状態は変化させ
ないような制御パルス信号を作成して出力する信号処理
手段とを備え、制御パルス信号出力によって第１および
第２のサンプルホールド回路のサンプルホールド動作お
よび切換手段の出力切換えを制御することで半導体レー
ザの発光量の最小値を得て、当該最小値をフィードバッ
ク制御手段へ帰還制御することを特徴とする。

【００１６】上記のように、本第１の発明は、半導体レ
ーザの発光最小値検出のためにサンプルホールド回路を
用いている。サンプルホールド回路は、入力端子の信号
をホールド状態で出力できる。すなわち、本第１の発明
は、上記従来のピーク値検出回路のようにＣＲによる充
放電に影響されることなく一定の半導体レーザの発光最
小値の出力を維持し続けることができる。

【００１７】また、第１の発明では、１つのフィードバ
ックループに入力を共通とし出力が選択的に取り出され
る２つのサンプルホールド回路を設けている。２つのサ
ンプルホールド回路は、信号処理手段の制御パルス信号
により、常にどちらか一方がサンプル動作をし、他方が
ホールド動作を行う。また、切換手段においては、当該
動作に同期し切換手段の出力が必ずホールド動作状態の
サンプルホールド回路の出力となるように制御されてい
る。これにより、ホールド動作を行っているサンプルホ
ールド回路が上記一定の半導体レーザの発光最小値を維
持出力している間に、もう一方のサンプルホールド回路
が上記予め定めた所定の時間（上記過渡時間より長い時
間）をかけ、新たな半導体レーザの発光最小値のサンプ
ル動作を行うことができる。

【００１８】これにより、上記過渡時間の途中でレベル
の変化があるような高周波変調信号を入力する場合に
は、ホールド動作しているサンプルホールド回路が、従
前のサンプル動作で得た正確な半導体レーザの発光最小
値を出力し続ける。そして、上記過渡時間の途中でレベ
ルの変化がない変調信号を入力する場合には、サンプル
動作をしているサンプルホールド回路が、過渡が終わっ
た正確な半導体レーザの発光最小値を上記予め定めた所
定時間のタイミングでホールドし新たに出力する。従っ
て、本第１の発明は、上記所定時間の設定により、常に
正確な半導体レーザの発光最小値を得ることができる。
よって、本第１の発明は、この正確な半導体レーザの発
光最小値が設定基準値となるようにフィードバック制御
することで、ＬＤ駆動のための最適なバイアス電流を常
に維持できる。

【００１９】第２の発明は、第１の発明での信号処理手
段における予め定めた所定時間は、変調信号の同一のレ
ベルを入力後、当該同一のレベルの発光量に対応する検
出信号が第１および第２のサンプルホールド回路の入力
端子に現れるまでにかかる時間よりも長い時間に設定さ
れていることを特徴とする。

【００２０】上記のように、第２の発明では、半導体レ
ーザの最小発光に対し当該最小発光の量を検出するに当
たり、当該検出出力の過度が終わり安定した検出レベル
に到達するまでにかかる時間以上に信号処理手段におけ
る予め定めた所定時間を設定する。また、上記信号処理
手段において上記変調信号の同一レベルをバイアス電流
を制御する側のレベルに設定する。これにより、本第２
の発明は、常に正確な半導体レーザの発光最小値を得る
ことができる。従って、本第２の発明は、この半導体レ
ーザの発光最小値が上記設定基準値となるようにフィー
ドバック制御することで、ＬＤ駆動のための最適なバイ
アス電流を常に維持することができる。

【００２１】第３の発明は、半導体レーザに向けてバイ
アス電流を発生させるバイアス電流発生手段と、入力さ
れる変調信号に応答して半導体レーザを駆動させる駆動
電流を発生させる駆動電流発生手段とを含み、当該変調
信号に対応する変調光を発生させる半導体レーザ駆動装
置であって、半導体レーザの発光量を検出し、当該発光
量が第１の設定基準値となるように、バイアス電流をフ
ィードバック制御する第１のフィードバック制御手段
と、半導体レーザの発光量を検出し、当該発光量が第２
の設定基準値となるように、駆動電流をフィードバック
制御する第２のフィードバック制御手段と、第１のフィ
ードバック制御手段が形成する第１のフィードバックル
ープの途中に並列的に介挿され、サンプル動作およびホ
ールド動作を相補的に交互に繰り返す第１および第２の
サンプルホールド回路と、第２のフィードバック制御手
段が形成する第２のフィードバックループの途中に並列
的に介挿され、サンプル動作およびホールド動作を相補
的に交互に繰り返す第３および第４のサンプルホールド
回路と、第１および第２のサンプルホールド回路の双方
の出力をそれぞれ入力し、当該双方の入力のうちホール
ド動作を行っているサンプルホールド回路の出力を選択
し切換え出力する第１の切換手段と、第３および第４の
サンプルホールド回路の双方の出力をそれぞれ入力し、
当該双方の入力のうちホールド動作を行っているサンプ
ルホールド回路の出力を選択し切換え出力する第２の切
換手段と、変調信号における第１のレベルの継続時間を
検出し、第１のレベルの継続時間が予め定めた第１の所
定時間よりも長ければ第１および第２のサンプルホール
ド回路の動作状態を現状態から他の状態に変化させ、第
１のレベルの継続時間が予め定めた第１の所定時間より
も短ければ第１および第２のサンプルホールド回路の動
作状態は変化させないような第１の制御パルス信号を作
成して出力する第１の信号処理手段と、変調信号におけ
る第２のレベルの継続時間を検出し、第２のレベルの継
続時間が予め定めた第２の所定時間よりも長ければ第３
および第４のサンプルホールド回路の動作状態を現状態
から他の状態に変化させ、第２のレベルの継続時間が予
め定めた第２の所定時間よりも短ければ第３および第４
のサンプルホールド回路の動作状態は変化させないよう
な第２の制御パルス信号を作成して出力する第２の信号
処理手段とを備え、第１の制御パルス信号出力によって
第１および第２のサンプルホールド回路のサンプルホー
ルド動作および第１の切換手段の出力切換えを制御する
ことで半導体レーザの発光量の最小値を得て、当該最小
値を前記第１のフィードバック制御手段へ帰還制御し、
第２の制御パルス信号出力によって第３および第４のサ
ンプルホールド回路のサンプルホールド動作および第２
の切換手段の出力切換えを制御することで半導体レーザ
の発光量の最大値を得て、当該最大値を前記第２のフィ
ードバック制御手段へ帰還制御することを特徴とする。

【００２２】上記のように、第３の発明は、半導体レー
ザの発光最小値検出および最大値検出のためにそれぞれ
サンプルホールド回路を用いている。すなわち、本第３
の発明は、上記従来のピーク値検出回路のようにＣＲに
よる充放電に影響されることなく一定の半導体レーザの
発光最小値および最大値の出力を維持し続けることがで
きる。

【００２３】また、第３の発明では、半導体レーザの発
光最小値検出および最大値検出のために、１つのフィー
ドバックループに入力を共通とし出力が選択的に取り出
される２つのサンプルホールド回路をそれぞれ設けてい
る。２つのサンプルホールド回路は、信号処理手段の制
御パルス信号により、常にどちらか一方がサンプル動作
をし、他方がホールド動作を行う。また、切換手段にお
いては、当該動作に同期し切換手段の出力が必ずホール
ド動作状態のサンプルホールド回路の出力となるように
制御されている。これにより、ホールド動作を行ってい
るサンプルホールド回路が上記一定の半導体レーザの発
光最小値および最大値を維持出力している間に、もう一
方のサンプルホールド回路が上記予め定めた所定の時間
（上記過渡時間より長い時間）をかけ、新たな半導体レ
ーザの発光最小値および最大値のサンプル動作を行うこ
とができる。

【００２４】これにより、上記過渡時間の途中でレベル
の変化があるような高周波変調信号を入力する場合に
は、ホールド動作しているサンプルホールド回路が、従
前のサンプル動作で得た正確な半導体レーザの発光最小
値および最大値を出力し続ける。そして、上記過渡時間
の途中でレベルの変化がない変調信号を入力する場合に
は、サンプル動作をしているサンプルホールド回路が、
過渡が終わった正確な半導体レーザの発光最小値および
最大値を上記第１および第２の予め定めた所定時間のタ
イミングでホールドし新たに出力する。従って、本第３
の発明は、上記第１および第２の所定時間の設定によ
り、常に正確な半導体レーザの発光最小値および最大値
を得ることができる。よって、本第３の発明は、この正
確な半導体レーザの発光最小値が第１の設定基準値とな
るように第１のフィードバック制御をすることで、ＬＤ
駆動のための最適なバイアス電流を常に維持でき、この
正確な半導体レーザの発光最大値が第２の設定基準値と
なるように第２のフィードバック制御をすることで、Ｌ
Ｄ駆動のための最適な駆動電流を常に維持でき。

【００２５】第４の発明は、第３の発明での第１の信号
処理手段における予め定めた第１の所定時間は、変調信
号の第１のレベルを入力後、当該第１のレベルの発光量
に対応する検出信号が第１および第２のサンプルホール
ド回路の入力端子に現れるまでにかかる時間よりも長い
時間に設定され、第２の信号処理手段における予め定め
た第２の所定時間は、変調信号の第２のレベルを入力
後、当該第２のレベルの発光量に対応する検出信号が第
３および第４のサンプルホールド回路の入力端子に現れ
るまでにかかる時間よりも長い時間に設定されているこ
とを特徴とする。

【００２６】上記のように、第４の発明では、第１の信
号処理手段における予め定めた所定時間を、半導体レー
ザの最小発光に対し当該最小発光の量を検出するに当た
り、当該検出出力の過度が終わり安定した検出レベルに
到達するまでにかかる時間以上に設定する。また、上記
第１の信号処理手段において、上記変調信号の第１のレ
ベルをバイアス電流を制御する側のレベルに設定する。
これにより、第４の発明は、常に正確な半導体レーザの
発光最小値を得ることができる。かつ、第２の信号処理
手段における予め定めた所定時間を、半導体レーザの最
大発光に対し当該最大発光の量を検出するに当たり、当
該検出出力の過度が終わり安定した検出レベルに到達す
るまでにかかる時間以上に設定する。また、上記第１の
信号処理手段において、上記変調信号の第２のレベルを
駆動電流を制御する側のレベルに設定する。これによ
り、第４の発明は、常に正確な半導体レーザの発光最大
値を得ることができる。従って、本第４の発明は、上記
半導体レーザの発光最小値が上記第１の設定基準値とな
るように第１のフィードバック制御をすることで、ＬＤ
駆動のための最適なバイアス電流を維持することがで
き、また、上記半導体レーザの発光最大値が上記第２の
設定基準値となるように第２のフィードバック制御をす
ることで、ＬＤ駆動のための最適な駆動電流を維持する
ことができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態に係
るＬＤ駆動装置の構成を示したブロック図である。図１
において、本実施形態のＬＤ駆動装置は、変調信号入力
端子１８と、変調信号駆動部１１と、直流駆動部１２
と、ＬＤ１３と、ＰＤ１４と、電流電圧変換部１５と、
最小値検出部３６と、最大値検出部４６と、比較部１
７，２７とを備えている。

【００２８】上記実施形態において、変調信号駆動部１
１、直流駆動部１２、ＬＤ１３、ＰＤ１４、電流電圧変
換部１５および比較部１７，２７については、図５に示
す従来装置の対応する部分（同一の参照番号を付した部
分）と同一の構成である。すなわち、本実施形態では、
従来装置の構成に対して、最小値検出部１６の構成が最
小値検出部３６に、最大値検出部２６の構成が最大値検
出部４６に変更されている。

【００２９】最小値検出部３６は、ＮＰＮトランジスタ
３６ａと、抵抗３６ｂと、コンデンサ３６ｃと、反転入
力のシュミットトリガ３６ｄと、フリップフロップ（以
下、ＦＦと略す）３６ｅと、第１のＳＨ３６ｆと、第２
のＳＨ３６ｇと、出力切換部３６ｈと、抵抗３６ｉと、
コンデンサ３６ｊとによって構成され、最大値検出部４
６は、ＰＮＰトランジスタ４６ａと、抵抗４６ｂと、コ
ンデンサ４６ｃと、シュミットトリガ４６ｄと、ＦＦ４
６ｅと、第３のＳＨ４６ｆと、第４のＳＨ４６ｇと、出
力切換部４６ｈと、抵抗４６ｉと、コンデンサ４６ｊと
によって構成される。

【００３０】最小値検出部３６において、ＮＰＮトラン
ジスタ３６ａのコレクタには定電圧ＶＤが印加され、同
ベースには変調信号が入力される。ＮＰＮトランジスタ
３６ａのエミッタは、抵抗３６ｂおよびコンデンサ３６
ｃを並列に介して接地されると共に、シュミットトリガ
３６ｄに入力される。シュミットトリガ３６ｄの出力
は、ＦＦ３６ｅに入力される。ＦＦ３６ｅのＱ出力は、
第１のＳＨ３６ｆの制御端子に入力され、その／Ｑ（図
中ではＱの上に“−”を引いた記号で表記する）出力
は、第２のＳＨ３６ｇの制御端子に入力されると共に出
力切換部３６ｈの制御端子に入力される。第１のＳＨ３
６ｆの入力端子および第２のＳＨ３６ｇの入力端子に
は、共に電流電圧変換部１５からの電圧信号が入力され
る。出力切換部３６ｈは、入力が２系統で出力が１系統
の出力切換部であり、２系統の入力端子の各々には、第
１のＳＨ３６ｆの出力および第２のＳＨ３６ｇの出力が
それぞれ入力される。出力切換部３６ｈの出力は、抵抗
３６ｉを介した後、コンデンサ３６ｊを介して接地され
ると共に比較部１７に入力される。最大値検出部４６に
おいては、ＰＮＰトランジスタ４６ａのコレクタは接地
され、同ベースには変調信号が入力される。ＰＮＰトラ
ンジスタ４６ａのエミッタには、抵抗４６ｂを介して定
電圧Ｖ_D が印加される。また、当該エミッタは、コンデ
ンサ４６ｃを介して接地されると共に、シュミットトリ
ガ４６ｄに入力される。以降、比較部２７に入力するま
での構成は、上記最小値検出部３６において説明したも
のに対し、参照番号３６を４６に差し替えたものと同様
であるため説明を省略する。

【００３１】図２は、図１のＬＤ駆動装置における最小
値検出部３６の動作タイミングチャートである。以下、
図２を参照して、本実施形態のＬＤ駆動装置の最小値検
出動作を説明する。変調信号入力端子１８には、図２
（ａ）に示すような変調信号が入力され、そのままＮＰ
Ｎトランジスタ３６ａのベースに入力される。当該変調
信号は、ＮＰＮトランジスタ３６ａのエミッタホロワ動
作で同エミッタにＶ_BE分低電圧側にレベルシフトして出
力されると共に、抵抗３６ｂとコンデンサ３６ｃで定ま
るＣＲ時定数で積分される（図２（ｂ）参照）。この積
分出力は、シュミットトリガ３６ｄに入力される。シュ
ミットトリガ３６ｄは、所定のしきい値をもっている。
そして、シュミットトリガ３６ｄは、当該積分出力値が
そのしきい値で分けられる領域の一方から他方へ移行す
るタイミング毎に極性を反転させる方形波を出力する。
最小値検出部３６に用いられるシュミットトリガ３６ｄ
は、反転入力であるため、当該積分出力が当該しきい値
を上回る領域の期間はローレベル、下回る領域の期間は
ハイレベルの方形波を出力する（図２（ｂ′）（ｃ）参
照）。当該方形波は、ＦＦ３６ｅに入力される。ＦＦ３
６ｅは、当該方形波の立ち上がりに応答して、そのＱ出
力および／Ｑ出力の現状の極性をそれぞれ反転させる
（図２（ｄ）（ｅ）参照）。ＦＦ３６ｅのＱ出力は、第
１のＳＨ３６ｆの制御端子に、ＦＦ３６ｅの／Ｑ出力
は、第２のＳＨ３６ｇの制御端子に入力されると共に出
力切換部３６ｈの制御端子に入力される。第１のＳＨ３
６ｆおよび第２のＳＨ３６ｇの入力端子には、共に電流
電圧変換部１５からの電圧信号が入力されている。第１
のＳＨ３６ｆおよび第２のＳＨ３６ｇの出力は、出力切
換部３６ｈの２系統の入力端子にそれぞれ入力され、出
力切換部３６ｈの制御端子に入力される信号に対応し何
れか一方の入力が出力される。この出力は、抵抗３６ｉ
およびコンデンサ３６ｊで構成されるノイズフィルタで
ノイズが除去された後、比較部１７に入力される。この
後は従来回路と同様に、上記ノイズフィルタ出力が基準
電圧ＲＥＦ１と等しくなるように、ＬＤ１３のバイアス
電流が制御される。

【００３２】今、ＦＦ３６ｅのＱ出力がハイレベル、Ｆ
Ｆ３６ｅの／Ｑ出力がローレベルの状態を考える。第１
のＳＨ３６ｆは、その制御端子にハイレベルが入力され
ているので入力信号に関係なく従前のホールド値を保持
し続けている（ホールド動作）。第２のＳＨ３６ｇは、
その制御端子にローレベルが入力されているので入力端
子の信号をそのまま出力する（サンプル動作）。ここ
で、出力切換部３６ｈは、その制御端子にローレベルが
入力されると第１のＳＨ３６ｆからの入力を出力し、ハ
イレベルが入力されると第２のＳＨ３６ｇからの入力を
出力するように切換え動作するものである。よって、こ
の状態では、出力切換部３６ｈの出力は、第１のＳＨ３
６ｆのホールド値となる。逆に、ＦＦ３６ｅのＱ出力が
ローレベル、ＦＦ３６ｅの／Ｑ出力がハイレベル状態を
考えると、第１のＳＨ３６ｆがサンプル動作、第２のＳ
Ｈ３６ｇがホールド動作になると共に、出力切換部３６
ｈの出力は第２のＳＨ３６ｇのホールド値となる。従っ
て、出力切換部３６ｈは、必ずホールド動作を行ってい
るＳＨの出力を選択することになる。

【００３３】ここで、入力変調信号（図２（ａ）参照）
に対し、第１および第２のＳＨ３６ｆおよび３６ｇに入
力されるＬＤ１３の光量検出後の信号には、当該入力変
調信号のローレベルに対応する最小レベルに到達するま
でに、図２（ｆ）に示すようなパルス応答遅延時間（図
２（ｆ）中にｄで示す時間）が存在する。よって、その
遅延時間経過後でないと、正確な最小値が第１および第
２のＳＨ３６ｆおよび３６ｇの入力端子に現れないこと
となる。

【００３４】そこで、上記積分出力およびシュミットト
リガ３６ｄのしきい値によって定められる上記方形波の
極性の反転ポイント（図２（ｂ）中にＡで示すポイン
ト）を、変調信号入力端子１８に変調信号のローレベル
が入力されてから上記パルス応答遅延時間より長い時間
（図２（ｂ）中にｔで示す時間、以下、所定時間）経過
後になるよう設定する（すなわち、ｔ＞ｄ）。

【００３５】これにより、第１および第２のＳＨ３６ｆ
および３６ｇの入力端子に、上記パルス応答遅延時間経
過後の正確な最小値が入力された後にＦＦ３６ｅのＱ出
力および／Ｑ出力の極性が反転する。この場合、現時点
でサンプル動作を行っているＳＨがホールド動作に変わ
り、その時点の正確な最小値をホールドし出力する。出
力切換部３６ｈは、出力を切換えこの最小値を新たな最
小値として比較部１７に更新出力する。逆に、現時点で
ホールド動作を行っているＳＨは、出力切換部３６ｈに
よりその出力の供給を遮断されると共にサンプル動作に
変わり、次に上記所定時間以上継続した最小値入力がさ
れるまでサンプル動作を続ける。

【００３６】上記のように、本実施形態は、第１および
第２のＳＨ３６ｆおよび３６ｇの入力端子に現れる信号
が、入力される変調信号に対し上記パルス応答遅延時間
を経過し正確な最小値となるタイミングにのみ、その時
点の最小値をホールドし新たな最小値として比較部１７
に出力する。そして、この更新された最小値が基準電圧
ＲＥＦ１と等しくなるようフィードバック制御する。従
って、常に最新の正確な最小値を検出することができる
と共に、適正なバイアス電圧をＬＤ１３に供給すること
ができる。

【００３７】図３は、図１のＬＤ駆動装置における最大
値検出部４６の動作タイミングチャートである。以下、
図３を参照して、本実施形態のＬＤ駆動装置の最大値検
出動作を説明する。変調信号入力端子１８には、図３
（ａ）に示すような変調信号が入力され、そのままＰＮ
Ｐトランジスタ４６ａのベースに入力される。当該変調
信号は、ＰＮＰトランジスタ４６ａのエミッタホロワ動
作で同エミッタにＶ_BE分高電圧側にレベルシフトして出
力されると共に、抵抗４６ｂとコンデンサ４６ｃで定ま
るＣＲ時定数で積分される（図３（ｂ）参照）。この積
分出力は、シュミットトリガ４６ｄに入力される。シュ
ミットトリガ４６ｄは、所定のしきい値をもっている。
そして、シュミットトリガ４６ｄは、当該積分出力値が
そのしきい値で分けられる領域の一方から他方へ移行す
るタイミング毎に極性を反転させる方形波を出力する。
シュミットトリガ４６ｄは、当該積分出力が当該しきい
値を上回る領域の期間はハイレベル、下回る領域の期間
はローレベルの方形波を出力する（図２（ｃ）参照）。
当該方形波は、ＦＦ３６ｅに入力される。これ以降の動
作は上述の最小値検出と同様であるので説明を省略す
る。なお、出力切換部４６ｈから出力される最大値は、
抵抗４６ｉおよびコンデンサ４６ｊからなるノイズフィ
ルタを介し、比較部２７に入力される。比較部２７は、
当該最大値が基準電圧ＲＥＦ２と等しくなるようにトラ
ンジスタ１１ｃを制御する。すなわち、ＬＤ１３の駆動
電流が制御される。

【００３８】ここで、最小値検出の場合と同様に、入力
変調信号（図３（ａ）参照）に対し、第１および第２の
ＳＨ４６ｆおよび４６ｇに入力されるＬＤ１３の光量検
出後の信号には、当該入力変調信号のハイレベルに対応
する最大レベルに到達するまでに、図３（ｆ）に示すよ
うなパルス応答遅延時間（図３（ｆ）中にｄで示す時
間）が存在する。よって、その遅延時間経過後でないと
正確な最大値が第１および第２のＳＨ４６ｆおよび４６
ｇの入力端子に現れないこととなる。

【００３９】そこで、上記積分出力およびシュミットト
リガ４６ｄのしきい値によって定められる上記方形波の
極性の反転ポイント（図３（ｂ）中にＡで示すポイン
ト）を、変調信号入力端子１８に変調信号のハイレベル
が入力されてから上記パルス応答遅延時間より長い時間
（図２（ｂ）中にｔで示す時間、以下、所定時間）経過
後になるよう設定する（すなわち、ｔ＞ｄ）。

【００４０】これにより、第１および第２のＳＨ４６ｆ
および４６ｇの入力端子に、上記パルス応答遅延時間経
過後の正確な最大値が入力された後にＦＦ４６ｅのＱ出
力および／Ｑ出力の極性が反転する。この場合、現時点
でサンプル動作を行っているＳＨがホールド動作に変わ
り、その時点の正確な最大値をホールドし出力する。出
力切換部３６ｈは、出力を切換えこの最大値を新たな最
小値として比較部２７に更新出力する。逆に、現時点で
ホールド動作を行っているＳＨは、出力切換部４６ｈに
よりその出力の供給を遮断されると共にサンプル動作に
変わり、次に上記所定時間以上継続した最大値入力がさ
れるまでサンプル動作を続ける。

【００４１】上記のように、本実施形態は、第１および
第２のＳＨ４６ｆおよび４６ｇの入力端子に現れる信号
が、入力される変調信号に対し上記パルス応答遅延時間
を経過し正確な最大値となるタイミングにのみ、その時
点の最大値をホールドし新たな最大値として比較部２７
に出力する。そして、この更新された最大値が基準電圧
ＲＥＦ２と等しくなるようフィードバック制御する。従
って、常に最新の正確な最大値を検出することができる
と共に、適正な駆動電圧をＬＤ１３に供給することがで
きる。

【００４２】尚、本実施形態では、上記所定時間（例え
ば、図２のｔ）を設定するにあたり、最小値検出部３６
および最大値検出部４６において、それぞれ、トランジ
スタ３６ａおよび４６ａ、抵抗３６ｂおよび４６ｂ、コ
ンデンサ３６ｃおよび４６ｃ、シュミットトリガ３６ｄ
および４６ｄ、ＦＦ３６ｅおよび４６ｅを用いたが、こ
れに限らず、上記所定時間を設定しＳＨの動作を上記の
制御ができれば、自由に構成の変更が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るＬＤ駆動装置の構成
を示すブロック図である。

【図２】図１中における最小値検出部に関するタイミン
グ図である。

【図３】図１中における最大値検出部に関するタイミン
グ図である。

【図４】ＬＤの温度変化に伴い変動する、ＬＤの駆動電
流と発光強度との関係を示した図である。

【図５】従来のＬＤ駆動装置の構成を示すブロック図で
ある。

【図６】図５中における最小値検出回路の構成を示すブ
ロック図である。

【符号の説明】

１１…変調信号駆動部 １２…直流駆動部 １３…半導体レーザ（ＬＤ） １４…フォトダイオード（ＰＤ） １５…電流電圧変換部 １６、３６…最小値検出部 ２６、４６…最大値検出部 １７、２７…比較部 １８…変調信号入力端子

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体レーザに向けてバイアス電流を発
   生させるバイアス電流発生手段を含み、入力される変調
   信号に応答して当該半導体レーザを駆動することによ
   り、当該変調信号に対応する変調光を発生させる半導体
   レーザ駆動装置であって、 前記半導体レーザの発光量を検出し、当該発光量が設定
   基準値となるように、前記バイアス電流をフィードバッ
   ク制御するフィードバック制御手段と、 前記フィードバック制御手段が形成するフィードバック
   ループの途中に並列的に介挿され、サンプル動作および
   ホールド動作を相補的に交互に繰り返す第１および第２
   のサンプルホールド回路と、 前記第１および第２のサンプルホールド回路の双方の出
   力をそれぞれ入力し、当該双方の入力のうちホールド動
   作を行っているサンプルホールド回路の出力を選択し切
   換出力する切換手段と、 前記変調信号における同一レベルの継続時間を検出し、
   当該継続時間が予め定めた所定時間よりも長ければ前記
   第１および第２のサンプルホールド回路の動作状態を現
   状態から他の状態に変化し、当該継続時間が当該所定時
   間よりも短ければ前記第１および第２のサンプルホール
   ド回路の動作状態は変化させないような制御パルス信号
   を作成して出力する信号処理手段とを備え、 前記制御パルス信号出力によって前記第１および第２の
   サンプルホールド回路のサンプルホールド動作および切
   換手段の出力切換えを制御することで前記半導体レーザ
   の発光量の最小値を得て、当該最小値を前記フィードバ
   ック制御手段へ帰還制御することを特徴とする、半導体
   レーザ駆動装置。
2. 【請求項２】 前記信号処理手段における予め定めた所
   定時間は、前記変調信号の同一のレベルを入力後、当該
   同一のレベルの発光量に対応する検出信号が前記第１お
   よび第２のサンプルホールド回路の入力端子に現れるま
   でにかかる時間よりも長い時間に設定されていることを
   特徴とする、請求項１に記載の半導体レーザ駆動装置。
3. 【請求項３】 半導体レーザに向けてバイアス電流を発
   生させるバイアス電流発生手段と、入力される変調信号
   に応答して当該半導体レーザを駆動させる駆動電流を発
   生させる駆動電流発生手段とを含み、当該変調信号に対
   応する変調光を発生させる半導体レーザ駆動装置であっ
   て、 前記半導体レーザの発光量を検出し、当該発光量が第１
   の設定基準値となるように、前記バイアス電流をフィー
   ドバック制御する第１のフィードバック制御手段と、 前記半導体レーザの発光量を検出し、当該発光量が第２
   の設定基準値となるように、前記駆動電流をフィードバ
   ック制御する第２のフィードバック制御手段と、 前記第１のフィードバック制御手段が形成する第１のフ
   ィードバックループの途中に並列的に介挿され、サンプ
   ル動作およびホールド動作を相補的に交互に繰り返す第
   １および第２のサンプルホールド回路と、 前記第２のフィードバック制御手段が形成する第２のフ
   ィードバックループの途中に並列的に介挿され、サンプ
   ル動作およびホールド動作を相補的に交互に繰り返す第
   ３および第４のサンプルホールド回路と、 前記第１および第２のサンプルホールド回路の双方の出
   力をそれぞれ入力し、当該双方の入力のうちホールド動
   作を行っているサンプルホールド回路の出力を選択し切
   換え出力する第１の切換手段と、 前記第３および第４のサンプルホールド回路の双方の出
   力をそれぞれ入力し、当該双方の入力のうちホールド動
   作を行っているサンプルホールド回路の出力を選択し切
   換え出力する第２の切換手段と、 前記変調信号における第１のレベルの継続時間を検出
   し、第１のレベルの継続時間が予め定めた第１の所定時
   間よりも長ければ前記第１および第２のサンプルホール
   ド回路の動作状態を現状態から他の状態に変化し、第１
   のレベルの継続時間が予め定めた第１の所定時間よりも
   短ければ前記第１および第２のサンプルホールド回路の
   動作状態は変化させないような第１の制御パルス信号を
   作成して出力する第１の信号処理手段と、 前記変調信号における第２のレベルの継続時間を検出
   し、第２のレベルの継続時間が予め定めた第２の所定時
   間よりも長ければ前記第３および第４のサンプルホール
   ド回路の動作状態を現状態から他の状態に変化し、また
   はホールド動作状態からサンプル動作状態に移行させ、
   第２のレベルの継続時間が予め定めた第２の所定時間よ
   りも短ければ前記第３および第４のサンプルホールド回
   路の動作状態は変化させないような第２の制御パルス信
   号を作成して出力する第２の信号処理手段とを備え、 前記第１の制御パルス信号出力によって前記第１および
   第２のサンプルホールド回路のサンプルホールド動作お
   よび第１の切換手段の出力切換えを制御することで前記
   半導体レーザの発光量の最小値を得て、当該最小値を前
   記第１のフィードバック制御手段へ帰還制御し、前記第
   ２の制御パルス信号出力によって前記第３および第４の
   サンプルホールド回路のサンプルホールド動作および第
   ２の切換手段の出力切換えを制御することで前記半導体
   レーザの発光量の最大値を得て、当該最大値を前記第２
   のフィードバック制御手段へ帰還制御することを特徴と
   する、半導体レーザ駆動装置。
4. 【請求項４】 前記第１の信号処理手段における予め定
   めた第１の所定時間は、前記変調信号の前記第１のレベ
   ルを入力後、当該第１のレベルの発光量に対応する検出
   信号が前記第１および第２のサンプルホールド回路の入
   力端子に現れるまでにかかる時間よりも長い時間に設定
   され、 前記第２の信号処理手段における予め定めた第２の所定
   時間は、前記変調信号の前記第２のレベルを入力後、当
   該第２のレベルの発光量に対応する検出信号が前記第３
   および第４のサンプルホールド回路の入力端子に現れる
   までにかかる時間よりも長い時間に設定されていること
   を特徴とする、請求項３に記載の半導体レーザ駆動装
   置。