(57)【要約】【目的】レーザーダイオードの直流駆動で過大光出力制限とフォトダイオード検出信号が途絶えた際の過大電流を抑制し安定動作を得る。【構成】本発明は、レーザーダイオードにつながる第１のＮＰＮトランジスタと、このトランジスタを駆動する第１の演算増幅器と、第１の基準電圧と、電流検出抵抗器と、第１の演算増幅器の出力と第１のＮＰＮトランジスタの入力の間に位置する２本の抵抗分割回路からなる駆動回路部と、フォトダイオード信号増幅回路部と、この増幅回路部の出力を受けて第２の基準電圧との大きさを比較判定する第２の演算増幅器を有する第１の比較判定回路部と、積分器を構成する第３の演算増幅器を有する第２の比較判定部とで構成される。【選択図】図１
2008112950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザーダイオードと、これにつながる第１のＮＰＮトランジスタと、このトランジスタを駆動する第１の演算増幅器と、この演算増幅器の入力端子に設定する第１の基準電圧と、前記第１のＮＰＮトランジスタにつながり電流を検出する抵抗器と、第１の演算増幅器の出力と第１のＮＰＮトランジスタの入力の間に位置する２本の抵抗分割回路からなるレーザーダイオード駆動回路部（以下、駆動回路部という）と、レーザーダイオードの発光を受けるフォトダイオードと、このフォトダイオードの信号を受け増幅し出力するフォトダイオード信号増幅回路部（以下、増幅回路部という）と、この増幅回路部の出力を受けて第２の基準電圧との大きさを比較判定する第２の演算増幅器からなる第１の比較判定回路部（以下、第１の比較判定回路部という）と、前記増幅回路部の出力を受けて第３の基準電圧と大きさを比較し、判定した信号を積分して出力する第３の演算増幅器を有する第２の比較判定部（以下、第２の比較判定回路部という）とを備えることを特徴としたレーザーダイオード発光回路。
【請求項２】
第１の比較判定回路部の出力と第２の比較判定回路部の出力を接続して、これを入力をとし、駆動回路部の第１のＮＰＮトランジスタのベースへ制御信号を出力する第２のＮＰＮトランジスタ駆動回路の出力制限回路部（以下、制限回路部という）備えることを特徴とした請求項１のレーザーダイオード発光回路。
【請求項３】
第１の比較判定回路部の出力と第２の比較判定回路部の出力を接続して、これを駆動回路部の第１の演算増幅器の入力端子につなぐことを特徴とした請求項１のレーザーダイオード発光回路。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】
【０００１】  本発明はレーザーダイオードの発光回路に関し、特に直流で安定した発光を得るレーザーポインタなどに利用するための回路に関する。
【背景技術】
【０００２】  図３は従来のレーザーダイオード発光回路の一例を示す回路図である。【０００３】  図３は、特許第２１３４０６７（特公平０８−０３１６４９）の従来例として掲載された回路であり、１がレーザーダイオード、２がレーザーダイオードの光出力を検出するフォトダイオード、３がパルス信号源、４、５が正電源である。抵抗器１１はフォトダイオード２の信号を電圧に換えるものである。６は演算増幅器であり、フォトダイオードの抵抗器１１で作った電圧信号と、７のデューティ比較器で作った電圧との差を入力して、差分を増幅してレーザーダイオード１の駆動電流を得る構成となっている。【０００４】  この従来のレーザーダイオード発光回路はパルス信号源３の出力信号をデューティ比較器７が受け、ここで得られたパルス幅での交流信号がレーザーダイオード１を駆動する基準信号となっている。したがって、発光量は主にパルス幅で決まっており、駆動電流は交流特有の脈動を有している。
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  上述したレーザーダイオード回路は、パルス信号発生器を基準電圧源としており、交流駆動となっているため、レーザーポインタへのこの回路を利用すると明るさの脈動が生じるという欠点があった。従来の回路構成で、直流駆動回路に代えるため、パルス信号発生器３を直流電圧源に代え、デューティ比較器８を電圧比較器に代えても、安定した直流駆動動作は得られない。従来のパルス幅での制御から振幅での制御に代えるには、振幅の安定を得ることが必要であるからで、レーザーダイオード動作点の温度変化や発光時の過渡現象などでの異常状態を検出し、動作へ帰還する回路が必要である。
【０００６】  本発明の目的は、レーザーダイオードを直流駆動で安定した動作を得ることである。具体的には過大な光出力の発生時の駆動電流の抑制とフォトダイオードでの検出信号が途絶えた際にレーザーダイオード駆動電流を増やし続けてレーザーダイオードの破損に至ることをなくす回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  本発明は、レーザーダイオードと、これにつながる第１のＮＰＮトランジスタと、このトランジスタを駆動する第１の演算増幅器と、この演算増幅器の入力端子に設定する第１の基準電圧と、前記第１のＮＰＮトランジスタにつながり電流を検出する抵抗器と、第１の演算増幅器の出力と第１のＮＰＮトランジスタの入力の間に位置する２本の抵抗分割回路からなるレーザーダイオード駆動回路部（以下、駆動回路部という）と、レーザーダイオードの発光を受けるフォトダイオードと、このフォトダイオードの信号を受け増幅し出力するフォトダイオード信号増幅回路部（以下、増幅回路部という）と、この増幅回路部の出力を受けて第２の基準電圧との大きさを比較判定する第２の演算増幅器からなる第１の比較判定回路部（以下、第１の比較判定回路部という）と、前記増幅回路部の出力を受けて第３の基準電圧と大きさを比較し、判定した信号を積分して出力する第３の演算増幅器を有する第２の比較判定部（以下、第２の比較判定回路部という）とで構成される。
【実施例】
【０００８】  次に本発明について図面を参照して詳細に説明する。図１、図２は本発明の一実施例を示す回路図である。【０００９】  レーザーダイオード１０１は、第１のＮＰＮトランジスタ１０２につながり駆動される。レーザーダイオード１０１を駆動する電流により抵抗器１０４の両端に電圧が発生し、この電圧を演算増幅器１０３が入力し、第１の基準電圧と比較する。基準電圧よりも低い場合は演算増幅器からより高い電圧が出力され、この出力電圧は抵抗器５０１と抵抗器５０２で電圧分割され、第１のＮＰＮトランジスタ１０２のベース電極へ供給され、抵抗器１０４の両端の電圧が第１の基準電圧値に等しくなった時点でレーザーダイオード１０１の駆動電流が一定となる。図１は、抵抗器５０１と抵抗器５０２の接続点には制限回路部のＮＰＮトランジスタ２０２がつながることで、レーザーダイオード１０１への供給電流に制限をかける構成である。すなわち、図１では第１の基準電圧でレーザーダイオード１０１への供給する電流値が決まり、フォトダイオード１０７でモニタしている光信号に異常が起きた際に、第２のＮＰＮトランジスタ２０２が、第１のＮＰＮトランジスタ１０２のベース遮断を行う。フォトダイオード１０７はレーザーダイオード１０１の光信号を検出して電気信号とし、抵抗器５０３によって電圧信号となる。この信号は微弱なため、一旦、増幅回路部で増幅する。本特許の一実施例を示す図１では、この増幅回路部の出力電圧を受けて第２の基準電圧との大きさを比較判定する第２の演算増幅器３０３からなる第１の比較判定回路部（以下、第１の比較判定回路部という）と、前記増幅回路部の出力を受けて第３の基準電圧と大きさを比較し、判定した信号を積分して出力する第３の演算増幅器を有する第２の比較判定部（以下、第２の比較判定回路部という）とで構成される。第２の比較判定回路分の積分器は抵抗器５０６とコンデンサー６０１で時定数が決まる。第１の比較判定回路部の出力と第２の比較判定回路部の出力は、ワイヤードＯＲ接続して、第２のＮＰＮトランジスタ２０２の入力をとなり、このＮＰＮトランジスタ２０２は、駆動回路部の第１のＮＰＮトランジスタのベースへ制御信号を出力する制限回路の役目を果たす。このＮＰＮトランジスタ２０２は駆動回路部の抵抗器５０２と並列に入っており、ＮＰＮトランジスタ２０２が完全にＯＮすると抵抗器５０２は短絡状態、すなわち、駆動電圧が０Ｖとなり、ＮＰＮトランジスタ１０２のベースが遮断される。このとき、抵抗器５０１は、演算増幅器の出力が直接地絡することを防いでいる。【００１０】  本発明では、比較判定回路を２つ、すなわち、定常状態での帰還系と瞬時的な状態での帰還系の２つを有していることで直流動作の安定を図っている。第１の比較判定回路部ではフォトダイオード１０７からの瞬時的な帰還系を構成しており、第２の比較判定回路部では定常状態での帰還系を構成している。例えば、フォトダイオード１０７の過大電圧を制限回路部に伝え、ＮＰＮトランジスタ２０２で駆動回路部の電流を制限し、同時に第２の比較判定回路部ではフォトダイオード１０７の断線検出を行う。通常、断線状態は不可逆で、一旦起きると保持されるため、積分器で制限回路部へ出力信号を遅らせることで、誤動作が起きにくくなる。フォトダイオード１０７の信号は通常小さな信号であり断線時にはこれが極端に小さくなる訳で、断線検出はノイズに埋もれやすいことから、積分器を入れることで時間変化するノイズを除去して、先の瞬時的な帰還系（第１の比較判定回路）と相まって安定した動作が得られる。【００１１】  図２に示す本発明の実施例では、第１の比較判定回路部の出力と第２の比較判定回路部の出力を抵抗器５０７と５０８で分圧して駆動回路部の第１の基準電圧とする。図１の実施例ではレーザーダイオード１０１の駆動電流の最大値を第１の基準電圧で決めていたが、図２では、第１と第２の比較判定回路部の出力電圧値で駆動電流の最大値が決まる。定常状態では第２の比較判定部で決まり、過渡現象時の制限は第１の比較判定部が行うことは図１の動作と原理的には同じである。なお、図１および図２中のＶｃｃは演算増幅器の電源記号である。
【発明の効果】
【００１２】  以上説明したように、本発明のレーザーダイオード発光回路は、比較判定回路を２つ、すなわち、定常状態での帰還系と瞬時的な状態での帰還系の２つを有し、定常状態の帰還系には積分器があることで時間変化するノイズを除去し、先の瞬時的な帰還系（第１の比較判定回路）との出力をひとつにして駆動回路部を制限することで直流駆動での安定した動作が得られるという効果がある。さらに、図１の実施例では第１の基準電圧で最大電流値が決まるため、この値を安全動作圏内とすることで、フォトダイオード１０７からの帰還系の誤動作等に関係なく、安全動作が確保できるという効果がある。図２の実施例ではこの効果についてはないが、部品点数が図１よりも少なくなるという効果があり、最大電流値を制限する場合には、演算増幅器の１０３の基準電圧側の入力端子と接地間にツェナーダイオード入れることで、図１と同等の効果を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】  本発明のレーザーダイオード発光回路の一実施例を示す回路図である。
【図２】  本発明のレーザーダイオード発光回路の一実施例を示す回路図である。
【図３】  従来のレーザーダイオード発光回路の一例を示す回路図である。
【符号の説明】
【００１４】１，１０１                            レーザーダイオード
３                                    パルス信号源
２，１０２，２０２                    ＮＰＮトランジスタ
６，１０３，２０３，３０３，４０３    演算増幅器
１０４，５０１，５０２，５０３，      抵抗器
５０４，５０５，５０６，５０７，
５０８，１１
７                                    デューティ比較器
１０７                                フォトダイオード
１２，６０１                          コンデンサー
４，５，１１０                        正電源
【図１】
2008112950.tif 000003
【図２】
2008112950.tif 000004
【図３】
2008112950.tif 000005