JPS639181A - 半導体レ−ザ素子駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、サーマルシャットオフ機能を改鯵した半導体
レーザ素ｆ駆動回路に関するものである。

（従来の技術） 半導体レーザ素子の光出力は、素子温度の変動により容
易に変化する。そこで、温度が変化しても一定の光出力
が得られるようにするために、半導体レーザ素子の光出
力に応じて駆動電流を自動調整するＡ　Ｐ　Ｃ（Ａ　ｕ
ｔｏｍａｔｉｃ　　Ｐ　ｏｗｅｕＣｏｎｊｒｏｌ）機能
が駆動回路に設けられている。また、半導体レーザ素ｆ
は温度１：昇により光出力が低下し、これを補正すべく
ＡＰＣ機能により駆動電流を増加させるとより一層温度
がＪ：Ｈする。そして、周囲温度が異常に［昇する等に
より、半導体レーザ素子が配置される放熱フィンの発散
熱量が半導体レーザ素子の発熱熱Ｌ１より低下すると、
半導体レーザ素ｆは熱暴走を生じて（ｉ！壊に至る。

そこで、放熱フィンにサーミスタ等を付設し、周囲温度
が所定値以上となると半導体レーザ素子の駆動電流回路
を遮断して半導体レーザ素子の駆動を停止するサーマル
シャットオフ機能が駆動回路に設けられている。

ここで、第２図に従来の半導体レーザ素子駆動回路の一
例の回路図を示す。第２図において、半導体レーザ素子
１とＰＩＮフォトダイオード２とか近接して一対に配置
され、半導体素子レーザ素子１のアノードは接地されカ
ソードはインピーダンス可変素子たる第１のトランジス
タ３のコレクタに接続されている。ＰＩＮフォトダイオ
ード２のカソードは接地されるとともに電流電圧変換回
路たる第１の比較増幅器４のプラス入力端子に接続され
、アノードは第１の比較増幅器４のマイナス入力端子に
接続されている。この第１の比較増幅回路４の出力端子
は、第２の比較増幅器５のプラス入力端子に接続されて
いる。そして、この第２の比較増幅器５のマイナス入力
端子は第１の基準電圧設定回路６を介してマイナス電源
７に接続され、出力端子は第１のトランジスタ３のベー
スに接続されている。さらに、この第１のトランジスタ
３のエミッタはスイッチング素子たるｉ２のトランジス
タ８を介してマイナス電Ｒ７に接続されている。そして
、？Ｊ２のトランジスタ８のベースは第３の比較増幅器
９の出力端子に接続され、この第３の比較増幅器９のマ
イナス入力端子は第２の基準電圧設定回路ＩＯを介して
マイナス電源７に接続され、プラス入力端子は抵抗ｌ！
とサーミスタ１２の接続点に接続されている。そして、
抵抗１１の他端は接地され、サーミスタＩ２の他端はマ
イナス電源７に接続されている。

かかる構成において、半導体レーザ素子１の温度が何ん
らかの理由で上昇して光出力が低下すると、その一部を
受光するＰＩＮフォトダイオード２の受光量が低下して
起電流が低下する。このために、第１の比較増幅器４の
出力電圧は上昇し、ｉｆの基準電圧設定回路６で設定さ
れる第１の基準電圧と比較されて第２の比較増幅器５の
出力電圧も上昇して第１のトランジスタ３のインピーダ
ンスが低下する。ここで、第２のトランジスタ８が導通
状態であれば、半導体レーザ素子１に流れる電流は増加
して光出力を上昇させる。このように、ＰＩＮフォトダ
イオード２の受光量に応じて、半導体レーザ素子１の駆
動電流回路に直列に介装された第１のトランジスタ３の
インピーダンスを：Ａ整することで、半導体レーザ素子
１の光出力が一定に制御されている。なお、第１の基準
電圧設定回路６で設定される第１の基準電圧によって光
出力の大きさは調整される。

また、半導体レーザ素子ｌの放熱フィン等に付設された
サーミスタ１２と抵抗１１によフて分圧されて第３の比
較増幅器９のプラス入力端子に印加される電圧は、周囲
温度が所定値以下であれば第２の基準電圧設定回路ＩＯ
によりマイナス入力端子に印加される第２の基準電圧よ
り高くなるように設定され、通常は第２のトランジスタ
８を導通状態とする。そして、周囲温度の上昇に伴ない
サーミスタ１２の抵抗値は減少し、周囲温度が所定値以
上となると第３の比較増幅器９のプラス入力端子に印加
される電圧はマイナス入力端子に印加される第２の基準
電圧より低下して第２のトランジスタ８は非導通に反転
される。このように１周囲温度の１昇により、半導体レ
ーザ素子１の駆動電流回路に直列に介装された第２のト
ランジスタ８を非導通とすることで、半導体レーザ素子
１に流れる駆動電流が遮断され、半導体レーザ素子１の
駆動が停止Ｆされて破壊が防止される。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、上記した従来の半導体レーザ素子駆動回路は
、温度検査素子としてサーミスタ１２を用いこのサーミ
スタ１２を半導体レーザ素子１の放熱フィン等に付設す
るものである。このために、放熱フィンが大きくなり、
小型化しにくいという問題点があった。また、サーミス
タ１２は半導体レーザ素ｆ１から離れた位置に取り付け
られ、半導体レーザ素子１自体の温度を精度良く検出す
ることができず、周囲温度等の影響を大きく受は易いと
いう問題点があった。

本発明の目的は、上記の従来の半導体レーザ素子駆動回
路の問題点を解決すべくなされたもので、半導体レーザ
素子と近接して一対に配置されるＰＩＮフォトダイオー
ドで半導体レーザ素子の温度を精度良く検出できて小型
化に好適な半導体レーザ素子駆動回路を提供することに
ある。

（問題点を解決するための手段） かかる目的を達成するために、本発明の半導体レーザ素
子駆動回路は、半導体レーザ素子とＰＩＮフォトダイオ
ードが近接して一対に配置され、このＰＩＮフォトダイ
オードの受光量に応じた起電流を電流電圧変換回路で電
圧信号に変換し、前記半導体レーザ素子の駆動電流回路
に直列に介装されたインピーダンス可変素子を前記電圧
信号に応じて制御して前記半導体レーザ素子の光出力が
一定となるようにした半導体レーザ素子駆動回路に３い
て、前記ＰＩＮフィトダイオードに時分割で短時間電流
を流してこのＰＩＮフォトダイオードによる降下電圧を
検出し、この検出信号が基準値より小さいときに前記半
導体レーザ素子の駆動電流回路に直列に介装されたスイ
ッチング素子を開成して前記半導体レーザ素子の駆動を
停止するように構成されている。

（作用） 半導体レーザ素子と近接して一対に配置されるＰＩＮフ
ォトダイオードに時分割で短時間電流を流してこのＰＩ
Ｎフォトダイオードによる降下電圧を検出し、この検出
信号が基準値より小さいときに半導体レーザ素ｔの駆動
電流回路に直列に介装されたスイッチング素子を開成す
るようにしたので、半導体レーザ素ｆの温度変化に応じ
て最も精度良く温度変化するＰＩＮフォトダイオードの
インピーダンス変化によって、半導体レーザ素子の温度
を検出でき、精度良く半導体レーザ素子の駆動電流回路
を遮断することができる。

（実施例の説明） 以下、本発明の実施例を第１図を参照して説明する。第
１図は、本発明の半導体レーザ素子駆動回路の〜実施例
の回路図である。第１図において、７Ｊ２図と同一回路
素子には同一符号を付して重複する説明を省略する。

第１図において、ＰＩＮフォトダイオード２のアノード
は常開接点１３を介して定電流源１４に接続され、常閉
接点１５を介して第１の比較増幅器４のマイナス入力端
子に接続され、ざらに常開接点Ｉ６を介して第４の比較
増幅器１７のプラス入力端子に接続されている。第１の
比較増幅器４の出力端子は常閉接点１８を介して第２の
比較増幅器５のプラス入力端子に接続されている。この
第２の比較増幅器５のプラス入力端子は第１のコンデン
サ１９を介して接地されている。また、第４の比較増幅
器１７のマイナス入力端子は接地され、出力端子は常開
接点２０を介して第３の比較増幅器９のプラス入力端子
に接続されている。この第３の比較増幅器９のプラス入
力端子は第２のコンデンサ２１を介して接地されている
。さらに、常開接点！３．１６．２０および常閉接点＋
５．　Ｉｌｌは連動して制御回路２２によって周期的に
短時間の切換動作が行われる。例えば、１０〜５０ｍ５
ｅｃの周期でｆｍｓｅｃの同字開接点１３．１６．２０
が開成されるとともに常閉接点１５、１８が開成される
。なお、第２図に示したサーミスタ１ｚは省かれている
。

かかる構成において、常開接点１３．１６．２０が開成
状態で常閉接点１５．１８が閉成状態であれば、ＰＩＮ
フォトダイオード２の受光■に応じた起電流が第１の比
較増幅器で電圧信号に変換され、常閉接点１８を介して
第２の比較増幅器５のプラス入力端子に印加されるとと
もに、第１のコンデンサ１９に充電される。そして、第
２図に示す従来回路と同様に、ＰＩＮフォトダイオード
２の受光量に応じた電圧信号が第１の基準電圧設定回路
６で設定された第１の基準電圧と比較され第１のトラン
ジスタ３のインピーダンスが制御される。そして、半導
体レーザ素子ｌに流れる電流値が制御されて、半導体レ
ーザ素子１の光出力が−・定となる。なお、第２のコン
デンサ２１には所定の電圧か充電されており、第２のト
ランジスタ８は導通状態に維持されている。

そして、制御回路２２により常開接点＋３．１６．２０
が閉成され、常閉接点１５．１８が開成されると、定電
流課目からＰＩＮフォトダイオード２に順方向に所定の
定電流が流れる。このＰＩＮフォトダイオード２は半導
体レーザ素子１に近接して一対に配置されており、半導
体レーザ素子１の温度に連動して温度が変動する。そし
て、ＰＩＮフォトダイオード２は温度上昇によりインピ
ーダンスが低下し、温度に応じた降下電圧を生じる。こ
のＰＩＮフォトダイオード２のアノードに出力される降
下電圧が閉成された常開接点１６を介して第４の比較増
幅器１７で増幅される。さらに、この増幅出力電圧が閉
成された常開接点２０を介して第３の比較増幅器９で第
２の基準電圧と比較されるとともに、第２のコンデンサ
２１に充電される。

ここで、第４の比較増幅器１７の増幅出力電圧が第２の
基準電圧より高ければ、半導体レーザ素子１は所定の温
度まで達していないとして′ｆｌＪ２のトランジスタ８
を導通状態に維持する。なお、この常閉接点１５．１８
が開成されている間は、第１のコンデンサ１９に充電さ
れて保持された電圧が第２の比較増幅器５に印加さ九て
おり、第１のインピーダンスが変化する等の不都合な動
作は生じない。

また、第４の比較増幅器１７の増幅出力電圧が第２の基
準電圧より低くなければ、半導体レーザ素子−１は所定
の温度具りに達しており、第２のトランジスタ８を非導
通として、半導体レーザ素子１の駆動電流回路を遮断し
て半導体レーザ素子１の駆動が停止される。

なお、第１と第２のコンデンサ１９．　Ｈはそれぞれ動
作開始時に適宜な電圧で充電されている。また、常開接
点＋３．　ＩＢ、　２０および常閉接点１５．１８はア
ナログスイッチまたは電界効果トランジスタ等を用いて
構成し、制御回路２２はロジック回路やマイクロコンピ
ュータ等を用いて構成すれば良い。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の半導体レーザ素子駆動回
路によれば、半導体レーザ素子に近接して一対で配置さ
れるＰＩＮフォトダイオードにより温度を検出するよう
にしたので、半導体レーザ素子の温度を精度良く検出す
ることができる。また、半導体レーザ素子の光出力の一
部を受光するＰＩＮフォトダイオードを時分割で温度検
出素子として用いているので、従来のサーミスタのごと
き他の温度検出素子を必要とせず、それだけ小型化およ
び軽量化することができるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の半導体レーザ素子駆動回路の一実施
例の回路図であり、第２図は、従来の半導体レーザ素子
駆動回路の一例の回路図である。 １：半導体レーザ素子、 ２：ＰＩＮフォトダイオード、 ３．８：トランジスタ、 ４．５，９．１７＋比較増幅器、 ６．１０：基準電圧設定回路、 １１．１６．２０：常開接点、１４：定電流源、１５、
　ＩＢ：常閉接点、２２ニル１回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体レーザ素子とＰＩＮフォトダイオードが近接して
   一対に配置され、このＰＩＮフォトダイオードの受光量
   に応じた起電流を電流電圧変換回路で電圧信号に変換し
   、前記半導体レーザ素子の駆動電流回路に直列に介装さ
   れたインピーダンス可変素子を前記電圧信号に応じて制
   御して前記半導体レーザ素子の光出力が一定となるよう
   にした半導体レーザ素子駆動回路において、前記ＰＩＮ
   フォトダイオードに時分割で短時間電流を流してこのＰ
   ＩＮフォトダイオードによる降下電圧を検出し、この検
   出信号が基準値より小さいときに前記半導体レーザ素子
   の駆動電流回路に直列に介装されたスイッチング素子を
   開成して前記半導体レーザ素子の駆動を停止することを
   特徴とする半導体レーザ素子駆動回路。