(57)【特許請求の範囲】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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（Ｐ１）、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、ＬＤ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、ＬＤ１３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、ＰＤ１４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２７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１２ａ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、ＰＤ１４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、ＬＤ１３の出射光量を検出し、電流信号ＩＰ  を流す。この電流信号ＩＰ  は、抵抗５１によって定電圧ＶＤ  から抵抗５１の電圧降下分低い電圧Ｖ１  に変換される。電圧Ｖ１  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ＶＢＥ（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Ｖ１  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ＶＢＥ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５４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、ＬＤ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１７，２７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１１、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４６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、ＦＦ４６ｅ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３６ｃ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ＳＨ３６ｆ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ＶＤ  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ＮＰＮ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ＶＢＥ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。ＦＦ３６ｅ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ＳＨ３６ｆ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、ＦＦ３６ｅ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ＳＨ３６ｆ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ＳＨ３６ｇがホールド動作になると共に、出力切換部３６ｈ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ＰＮＰ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ＶBE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３（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４６ｇ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３（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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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