(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光する半導体レーザと、この半導体レーザの発光光量を検出して該発光光量に比例した信号を出力する光検出器と、この光検出器の出力信号が入力端子に入力され該入力端子の閾値を基準値として前記光検出器の出力信号と比較するロジックＩＣとを備え、前記比較の結果により前記半導体レーザの電流を増減させて前記半導体レーザの発光光量を所定の光量に制御することを特徴とする半導体レーザ駆動装置。
【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する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体レーザの発光光量はアナログ量であり、従来、半導体レーザが所定の光量で発光しているかどうかの判定は半導体レーザからのレーザ光を検出する光検出器の出力信号と、基準電圧発生器からの所定の光量に相当する基準電圧とをアナログコンパレータにて比較することで行われてきた。従って、従来の半導体レーザ駆動装置では、アナログコンパレータと基準電圧発生器とを備えていた。
【０００３】
図４は半導体レーザをスイッチングさせるスイッチング機能を有する半導体レーザ駆動装置の従来例を示す。まず、この半導体レーザ駆動装置で半導体レーザを直流点灯させている状態について説明する。半導体レーザ点灯指示信号によりスイッチ回路１が閉じ、電流源２はホールドコンデンサ３の端子電圧が印加されてホールドコンデンサ３の端子電圧に比例した電流を供給する。
【０００４】
半導体レーザ４は、電流源２から供給される電流が流れ、その電流−光変換特性にしたがって発光する。光検出器５は、ホトダイオードからなり、半導体レーザ４が発した光を受けてその受光量に比例した電流を発生する。この電流は増幅器６によって電圧に変換される。増幅器６の出力電圧はアナログコンパレータ７に入力され、アナログコンパレータ７は増幅器６の出力電圧を基準電圧発生器８によって作られる所定の光量に相当する基準電圧と比較する。
【０００５】
アナログコンパレータ７の比較結果はバッファ９を通じてスイッチ回路１０に加えられ、半導体レーザ４の発光光量が所定の光量に達していなかった場合には、スイッチ回路１０が閉じて電流源１１から供給される電流がホールドコンデンサ３に流れる。ホールドコンデンサ３は、電流源１１からスイッチ回路１０を通じて流れる電流により電荷を蓄え、徐々にその端子電圧が上昇する。ホールドコンデンサ３の端子電圧が上昇すると、その上昇に伴って電流源２の発生する電流が増加し、半導体レーザ４の発光光量が増加する。
【０００６】
増幅器６からアナログコンパレータ７に入力された電圧が基準電圧発生器８によって作られる基準電圧に達すると、スイッチ回路１０が開き、電流源１１からホールドコンデンサ３への電流供給が停止する。ホールドコンデンサ３は、その電流供給の停止により端子電圧をそのまま一定に保持し、半導体レーザ４の発光光量が所定の光量のまま一定に保持される。ここに、抵抗１２は、スイッチ回路１０が開いているときにホールドコンデンサ３にリーク電流が流れ込んでホールドコンデンサ３の端子電圧を押し上げないようにするために、ホールドコンデンサ３と並列に付けられている。また、半固定抵抗１３は増幅器６のゲイン調整用半固定抵抗である。
【０００７】
次に、この半導体レーザ駆動装置で半導体レーザ４をスイッチングしているときについて説明する。まず、半導体レーザ点灯指示信号により上述のような直流点灯状態にされ、半導体レーザ４の発光光量が所定の光量になる。その後、半導体レーザ点灯指示信号がスイッチングしてスイッチ回路１がオン／オフし、電流源２から半導体レーザ４への電流がオン／オフされることで半導体レーザ４がオン／オフにスイッチングされる。
【０００８】
半導体レーザ４のスイッチングが高速で行われて光検出器５及び増幅器６が半導体レーザ４の出力に追従できなくなったときには、増幅器６からアナログコンパレータ７に入力される電圧は半導体レーザ４が所定の光量よりも少ない光量で発光しているかのように振る舞ってしまう。このため、スイッチ回路１０が閉じて電流源１１からホールドコンデンサ３に電流が供給され、ホールドコンデンサ３の端子電圧が上昇して電流源２から半導体レーザ４への電流が増加し、半導体レーザ４の発光光量が増加してしまう。
【０００９】
そこで、これを防ぐために、光検出器５及び増幅器６が半導体レーザ４の出力に追従するまでホールドコンデンサ３の充電が点灯指示信号長検出器１４によって禁止される。すなわち、点灯指示信号長検出器１４は、光検出器９及び増幅器６が半導体レーザ４の出力に追従するまで半導体レーザ点灯指示が継続しているかどうかを半導体レーザ点灯指示信号の継続長さから検出し、光検出器５及び増幅器６が半導体レーザ４の出力に追従するまで半導体レーザ点灯指示が継続しているときにはバッファ９に充電制御の許可を与える。
【００１０】
バッファ９は、点灯指示信号長検出器１４の出力信号により制御されるロジック回路であり、点灯指示信号長検出器１４による充電制御の許可でアナログコンパレータ７の比較結果をスイッチ回路１０に加える。また、点灯指示信号長検出器１４は、光検出器５及び増幅器６が半導体レーザ４の出力に追従するまで半導体レーザ点灯指示が継続していないときにはバッファ９に充電制御の許可を与えず、バッファ９がアナログコンパレータ７の比較結果をスイッチ回路１０に加えなくなってホールドコンデンサ３の充電が禁止される。
【００１１】
また、半導体レーザ４の発光光量を所定の光量に設定する方法は、半導体レーザ４の出力が所定の光量になったときに増幅器６の出力電圧が基準電圧発生器８の発生する基準電圧になるように増幅器６のゲイン調整用半固定抵抗１３を調整して増幅器６のゲインを調整する方法と、基準電圧発生器８の発生する基準電圧を、半導体レーザ４の出力が所定の光量になったときの増幅器６の出力電圧に調整する方法がある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記半導体レーザ駆動装置では、アナログコンパレータ７と基準電圧発生器８とを有するので、構成が複雑になり、高価になる。
本発明は、上記問題点を改善し、アナログコンパレータと基準電圧発生器を用いずに安価なロジックＩＣを用いて安価に実現できる半導体レーザ駆動装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、発光する半導体レーザと、この半導体レーザの発光光量を検出して該発光光量に比例した信号を出力する光検出器と、この光検出器の出力信号が入力端子に入力され該入力端子の閾値を基準値として前記光検出器の出力信号と比較するロジックＩＣとを備え、前記比較の結果により前記半導体レーザの電流を増減させて前記半導体レーザの発光光量を所定の光量に制御するものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１実施形態例を示す。
この第１実施形態例は、請求項１記載の発明の一実施形態例であり、前述した従来の半導体レーザ駆動装置とは以下の点が異なる。この第１実施形態例は、前述した従来の半導体レーザ駆動装置において、アナログコンパレータ７、バッファ９及び基準電圧発生器８の３要素をアンドゲート１５に統合したものである。すなわち、第１実施形態例は、基準電圧をアンドゲート１５の入力端子の閾値で代用することにより、アナログコンパレータ７及び基準電圧発生器８を廃止し、バッファ９をアンドゲート１５に置き代えたものである。アンドゲート１５は、標準ロジックＩＣにより構成され、入力インピーダンスが比較的大きいＣＭＯＳロジックＩＣを使用することが望ましい。
【００１６】
光検出器５は半固定抵抗１６を介して直流電源に接続され、半導体レーザ４の発光光量が光検出器５により電流に変換されて更に半固定抵抗１６により電圧に変換される。この電圧はアンドゲート１５の入力端子に入力されて該入力端子の閾値と比較され、その比較結果と点灯指示信号長検出器１４からの充電制御停止信号とのアンドがアンドゲート１５によりとられてアンドゲート１５の出力信号がスイッチ回路１０に加えられる。
【００１７】
したがって、半導体レーザ４を直流点灯させている場合には、点灯指示信号長検出器１７からの充電制御停止信号が高レベルとなり、光検出器５の出力信号（半固定抵抗１６により電圧に変換されたもの）はアンドゲート１５の入力端子の閾値と比較されてその比較結果がスイッチ回路１０に加えられる。ここに、点灯指示信号長検出器１７は光検出器９が半導体レーザ４の出力に追従するまで半導体レーザ点灯指示が継続しているかどうかを半導体レーザ点灯指示信号の継続長さから検出する。
【００１８】
また、半導体レーザ４をスイッチングしている場合には、光検出器５が半導体レーザ４の出力に追従するまで半導体レーザ点灯指示が継続しているときは点灯指示信号長検出器１７からの充電制御停止信号が高レベルとなり、光検出器５の出力信号（半固定抵抗１６により電圧に変換されたもの）はアンドゲート１５の入力端子の閾値と比較されてその比較結果がスイッチ回路１０に加えられる。
【００１９】
また、光検出器５が半導体レーザ４の出力に追従するまで半導体レーザ点灯指示が継続していないときは点灯指示信号長検出器１７からの充電制御停止信号が低レベルとなり、光検出器５の出力信号（半固定抵抗１６により電圧に変換されたもの）はアンドゲート１５の入力端子の閾値と比較されるが、その比較結果がアンドゲート１５で阻止されてスイッチ回路１０が開いたままとなる。
【００２０】
半導体レーザ４の発光光量を所定の光量に設定する場合には、半固定抵抗１６の値を調整し、半導体レーザ４の発光光量が所定の光量になったときにアンドゲート１５に光検出器５及び半固定抵抗１６の接続点から入力される電圧レベルがアンドゲート１５の入力端子の閾値となるようにする。
【００２１】
この第１実施形態例は、請求項１記載の発明の実施形態例であって、発光する半導体レーザ４と、この半導体レーザ４の発光光量を検出して該発光光量に比例した信号を出力する光検出器５と、この光検出器５の出力信号が入力端子に入力され該入力端子の閾値を基準値として光検出器５の出力信号と比較するロジックＩＣとしてのアンドゲート１５とを備え、前記比較の結果により半導体レーザ４の電流を増減させて半導体レーザ４の発光光量を所定の光量に制御するので、アナログコンパレータと基準電圧発生器を用いずに安価なロジックＩＣを用いて安価に実現できる。
【００２２】
また、この第１実施形態例は、ロジックＩＣ１５がＣＭＯＳロジックＩＣからなるので、アナログコンパレータと基準電圧発生器を用いずに安価なロジックＩＣを用いて安価に実現できる。
なお、第１実施形態例において、アンドゲート１５はその周辺の論理構成によって他のロジックＩＣに置き換えることが可能である。
【００２３】
図２は本発明の第２実施形態例を示す。
この第２実施形態例は、請求項１記載の発明の他の実施形態例であり、上記第１実施形態例において、半導体レーザ４をスイッチングさせるスイッチング機能を除いている。すなわち、スイッチ回路１及び点灯指示信号長検出器１７が省略され、かつ、半導体レーザ４を点灯させたままとするためにホールドコンデンサ３の充電制御を禁止する必要がなくてアンドゲート１５の代りに１入力のゲート１８が用いられている。
【００２４】
このゲート１８は、標準ロジックゲートＩＣにより構成され、入力インピーダンスが比較的大きいＣＭＯＳロジックＩＣを使用することが望ましい。光検出器５の出力信号（半固定抵抗１６により電圧に変換されたもの）はゲート１８の入力端子に入力されて基準電圧としての入力端子の閾値と比較され、その比較結果がスイッチ回路１０に加えられる。
【００２５】
この第２実施形態例は、請求項１記載の発明の実施形態例であって、発光する半導体レーザ４と、この半導体レーザ４の発光光量を検出して該発光光量に比例した信号を出力する光検出器５と、この光検出器５の出力信号が入力端子に入力され該入力端子の閾値を基準値として光検出器５の出力信号と比較するロジックＩＣとしてのゲート１８とを備え、前記比較の結果により半導体レーザ４の電流を増減させて半導体レーザ４の発光光量を所定の光量に制御するので、アナログコンパレータと基準電圧発生器を用いずに安価なロジックＩＣを用いて安価に実現できる。
【００２６】
また、この第２実施形態例は、ロジックＩＣ１８がＣＭＯＳロジックＩＣからなるので、アナログコンパレータと基準電圧発生器を用いずに安価なロジックＩＣを用いて安価に実現できる。
なお、第２実施形態例において、ゲート１８はその周辺の論理構成によって他のロジックＩＣに置き換えることが可能である。
【００２７】
図３は本発明の第３実施形態例を示す。
この第３実施形態例は、請求項１記載の発明の他の実施形態例であり、上記第２実施形態例において、ホールドコンデンサ３、スイッチ回路１０、電流源１１、抵抗１２及びゲート１８の代りにアップダウンカウンタ１９及びＤ／Ａコンバータ２０が用いられ、半導体レーザ４に流す電流を供給する電流源２の電流量がアップダウンカウンタ１９及びＤ／Ａコンバータ２０により制御される。アップダウンカウンタ１９は、標準ロジックＩＣにより構成され、入力インピーダンスが比較的大きいＣＭＯＳロジックＩＣを使用することが望ましい。
【００２８】
光検出器５の出力信号（半固定抵抗１６により電圧に変換されたもの）はアップダウンカウンタ１９のアップ／ダウン制御入力端子に入力されて基準電圧としてのアップ／ダウン制御入力端子の閾値と比較され、その比較結果によりアップダウンカウンタ１９は半導体レーザ４の発光光量が所定の光量に近づくようにアップカウントモードまたはダウンカウントモードとなる。
【００２９】
すなわち、半導体レーザ４の発光光量が所定の光量より少ない場合にはアップダウンカウンタ１９はアップカウントモードとなって図示しない回路からのクロックをアップカウントし、アップダウンカウンタ１９のカウント値がＤ／Ａコンバータ２０によりアップダウンカウンタ１９のカウント値に比例したアナログ信号に変換される。電流源２は、Ｄ／Ａコンバータ２０の出力信号が加えられ、Ｄ／Ａコンバータ２０の出力信号に比例して半導体レーザ４への電流が増加する。したがって、電流源２から半導体レーザ４に流れる電流が徐々に増加して半導体レーザ４の発光光量が徐々に増加する。
【００３０】
また、半導体レーザ４の発光光量が所定の光量より多い場合にはアップダウンカウンタ１９はダウンカウントモードとなってクロックをダウンカウントし、アップダウンカウンタ１９のカウント値がＤ／Ａコンバータ２０によりアップダウンカウンタ１９のカウント値に比例したアナログ信号に変換される。電流源２は、Ｄ／Ａコンバータ２０の出力信号が加えられ、Ｄ／Ａコンバータ２０の出力信号に比例して半導体レーザ４への電流が減少する。したがって、電流源２から半導体レーザ４に流れる電流が徐々に減少して半導体レーザ４の発光光量が徐々に減少する。
この結果、半導体レーザ４の発光光量が所定の光量に制御される。
【００３１】
この第３実施形態例は、請求項１記載の発明の実施形態例であって、発光する半導体レーザ４と、この半導体レーザ４の発光光量を検出して該発光光量に比例した信号を出力する光検出器５と、この光検出器５の出力信号が入力端子に入力され該入力端子の閾値を基準値として光検出器５の出力信号と比較するロジックＩＣとしてのアップダウンカウンタ１９とを備え、前記比較の結果により半導体レーザ４の電流を増減させて半導体レーザ４の発光光量を所定の光量に制御するので、アナログコンパレータと基準電圧発生器を用いずに安価なロジックＩＣを用いて安価に実現できる。
【００３２】
また、この第３実施形態例は、ロジックＩＣ１９がＣＭＯＳロジックＩＣからなるので、アナログコンパレータと基準電圧発生器を用いずに安価なロジックＩＣを用いて安価に実現できる。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように請求項１記載の発明によれば、発光する半導体レーザと、この半導体レーザの発光光量を検出して該発光光量に比例した信号を出力する光検出器と、この光検出器の出力信号が入力端子に入力され該入力端子の閾値を基準値として前記光検出器の出力信号と比較するロジックＩＣとを備え、前記比較の結果により前記半導体レーザの電流を増減させて前記半導体レーザの発光光量を所定の光量に制御するので、アナログコンパレータと基準電圧発生器を用いずに安価なロジックＩＣを用いて安価に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態例を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２実施形態例を示すブロック図である。
【図３】本発明の第３実施形態例を示すブロック図である。
【図４】従来の半導体レーザ駆動装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
１、１０      スイッチ回路
２、１１      電流源
３      ホールドコンデンサ
４      半導体レーザ
５      光検出器
１２      抵抗
１５      アンドゲート
１６      半固定抵抗
１７      点灯指示信号長検出器
１８      ゲート
１９      アップダウンカウンタ
２０      Ｄ／Ａコンバータ
【図１】
0003648301.tif 000002
【図２】
0003648301.tif 000003
【図３】
0003648301.tif 000004
【図４】
0003648301.tif 000005