(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの並列ラインを有するカレントミラー回路の前記ラインの一方に接続された発光素子に駆動電流を供給する発光素子駆動回路において、
前記ラインの他方にパルス電流が流れるように接続されたパルス発生回路と、前記パルス電流の立ち上がり時に同期して前記パルス電流に第１補助パルス電流を重畳する重畳手段とを備え、
前記パルス発生回路は前記ラインの他方に直列接続されたスイッチを制御するパルス電圧を発生し、
前記ラインの他方の下流側は分岐しており、分岐したラインの一方はこのラインを流れる電流を規定する第１トランジスタに接続されており、
前記重畳手段は、前記パルス電圧の立ち上がり時に同期して１つのショットパルス電圧を出力するワンショット回路と、前記ショットパルス電圧が入力される制御端子を有し前記分岐したラインの他方の下流側に接続された第２トランジスタとを備え、
前記第２トランジスタの下流側には該第２トランジスタを流れる電流を規定する第３トランジスタが接続されており、
前記第１及び第３トランジスタの制御端子は互いに接続されていることを特徴とする発光素子駆動回路。
【請求項２】
２つの並列ラインを有するカレントミラー回路の前記ラインの一方に接続された発光素子に駆動電流を供給する発光素子駆動回路において、
前記ラインの他方にパルス電流が流れるように接続されたパルス発生回路と、前記パルス電流の立ち上がり時に同期して前記パルス電流に第１補助パルス電流を重畳する重畳手段とを備え、
前記カレントミラー回路の前記ラインの前記一方に接続されたソースホロア回路と、前記ソースホロア回路を流れる電流が前記カレントミラー回路の前記他方を流れる電流に略比例するように設定する電流設定回路とを備えたことを特徴とする発光素子駆動回路。
【請求項３】
２つの並列ラインを有するカレントミラー回路の前記ラインの一方に接続された発光素子に駆動電流を供給する発光素子駆動回路において、
前記ラインの他方にパルス電流が流れるように接続されたパルス発生回路と、前記パルス電流の立ち下がり時に同期して前記パルス電流に補助パルス電流を重畳する重畳手段とを備え、
前記カレントミラー回路の前記ラインの前記一方に接続されたソースホロア回路と、前記ソースホロア回路を流れる電流が前記カレントミラー回路の前記他方を流れる電流に略比例するように設定する電流設定回路とを備えたことを特徴とする発光素子駆動回路。
【請求項４】
前記電流設定回路は前記カレントミラー回路の前記他方のラインに設けられた電流制御用のトランジスタを有し、このトランジスタの制御端子への入力によって前記ソースホロワ回路へ電流を供給する電流源が制御されるように、このトランジスタと前記ソースホロワ回路とを接続したことを特徴とする請求項２又は３に記載の発光素子駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子駆動回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザダイオード等の発光素子を駆動してCD−RやCD−RW等の記憶媒体に情報を書き込むことが行われている。この書き込み時間を短くするためには、発光素子を駆動させるパルス幅を短くしなくてはならない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、発光素子を駆動させるパルス幅を短くすると、これに応じて単位時間当たりに記憶媒体の所定箇所に照射される光量は小さくなる。したがって、高速パルス駆動を行うためには単位時間当たりの発光強度を上げる必要がある。
【０００４】
発光強度を増加させるためには発光素子の駆動電流を増加させればよいが、この場合には大きなサイズのトランジスタや配線等が必要とされ、駆動回路内の寄生容量が増加する。寄生容量の増加に伴ってパルスの立ち上がり時間或いは立下り時間が長くなり、実効的なパルス幅が広がってしまう。このように、かかる従来の発光素子駆動回路においては、発光素子の発光強度を高めた状態で高速駆動を行うには限界があった。
【０００５】
もちろん、発光素子に予め微弱な直流電流を供給しておき、パルスの立ち上がり時間を短縮化する方法もあるが、このような方法は抜本的な改善にはならない。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、発光素子の高速駆動を行うことが可能な発光素子駆動回路を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、本発明に係る発光素子駆動回路は、２つの並列ラインを有するカレントミラー回路の前記ラインの一方に接続された発光素子に駆動電流を供給する発光素子駆動回路において、前記ラインの他方にパルス電流が流れるように接続されたパルス発生回路と、前記パルス電流の立ち上がり時に同期して前記パルス電流に第１補助パルス電流を重畳する重畳手段とを備え、更に、以下に説明する特徴を有している。
【０００８】
カレントミラー回路は、２つのトランジスタからなり、２つの並列ラインを有することが知られている。一方のラインを流れる電流の大きさは、定常状態では、他方のラインを流れる電流の大きさに一致又は比例する。したがって、他方のラインに流れる電流の大きさを制御すると、一方のラインに接続された発光素子を流れる電流の大きさが制御できる。
【０００９】
トランジスタの制御端子に所定電圧を印加すると、すなわち、バイポーラトランジスタにおいてはベース／エミッタ間に、電界効果トランジスタにおいてはソース／ゲート間に所定電圧を印加すると、他方のラインに接続されたトランジスタに電流が流れ、これに応じて一方のトランジスタに比例電流が流れ、したがって、発光素子に駆動電流が供給される。
【００１０】
パルス発生回路によって他方のラインにパルス電流を流すと、一方のラインに接続された発光素子にパルス電流が供給され、当該発光素子が発光する。本駆動回路においては、重畳手段がパルス電流の立ち上がり時に同期して当該パルス電流に第1補助パルス電流を重畳する。カレントミラー回路の他方のラインにはパルス電流に加えて第1補助パルス電流が流れることとなるので、カレントミラー回路を構成しているトランジスタのゲート／ソース間電圧を急速に充電する。したがって、カレントミラー回路の一方のラインに流れる電流は急速に立ちあがる。この電流が発光素子にも供給され、急峻な立ち上がりの発光が行われることとなる。
【００１１】
パルス発生回路はカレントミラー回路のラインの他方にパルス電流が流れるように接続されているが、この接続や構成としては種々のものが考えられる。１つの好適な例として、パルス発生回路がカレントミラー回路のラインの他方に直列接続されたスイッチを制御するパルス電圧を発生する構成が挙げられる。この場合、パルス電圧によって当該スイッチがオン・オフされるため、このスイッチングによって他方のラインにはパルス電流が流れることとなる。
【００１２】
重畳手段も種々の構成が考えられる。１つの好適な構成として、重畳手段は、パルス発生回路から出力されたパルス電圧を微分しカレントミラー回路のラインの他方に入力する微分回路を備え、上述の第1補助パルス電流は当該微分回路の出力に応じて発生することを特徴とする。パルス電圧を微分すると、パルス電圧の立ち上がり時及び立下り時において、正及び負の出力電流が生じる。この電流がすなわち立ち上がり時の第1補助パルス電流となる。
【００１３】
本発明の発光素子駆動回路においては、カレントミラー回路のラインの他方の下流側は当該ラインを流れる電流を規定する電流源に接続されていることが好ましい。この場合、電流源による規制によって当該ラインを流れる電流の最大値が安定するので、発光素子の発光強度が安定する。
【００１４】
また、重畳手段の別の好適な構成として、重畳手段が前記パルス電圧の立ち上がり時に同期して１つのショットパルス電圧を出力するワンショット回路と、このショットパルス電圧が入力される制御端子を有しカレントミラー回路のラインの他方の下流側に接続されたトランジスタとを備える構成が挙げられる。パルス電圧の立ち上がり時においては、トランジスタの制御端子にショットパルス電圧が入力されるので、このショットパルス電圧に応じてトランジスタ内を第1補助パルス電流が流れ、これが上述のパルス電流に重畳される。
【００１５】
また、カレントミラー回路のラインの他方の下流側は分岐しており、分岐したラインの一方はこのラインを流れる電流を規定する第1トランジスタに接続されており、重畳手段は、前記パルス電圧の立ち上がり時に同期して１つのショットパルス電圧を出力するワンショット回路と、ショットパルス電圧が入力される制御端子を有し前記分岐したラインの他方の下流側に接続された第2トランジスタとを備え、第2トランジスタの下流側には第2トランジスタを流れる電流を規定する第３トランジスタが接続されており、第1及び第３トランジスタの制御端子は互いに接続されている構成が挙げられる。
【００１６】
第1及び第３トランジスタの制御端子は接続されているので、一方の制御端子に印加される電圧を変化させると、他方の制御端子に印加される電圧も比例して変化する。第1トランジスタはカレントミラー回路の他方のラインから分岐したラインを流れる電流、すなわち主たるパルス電流を規定し、第3トランジスタはショットパルス電圧によって生じる補助的付加電流、すなわち、第1補助パルス電流を規定しているので、主たるパルス電流と第1補助パルス電流は比例関係を保持しながら変化する。すなわち、本構成においては、駆動電流を増加させた場合においても、相対的に第1補助パルス電流が小さくならないようにされている。
【００１７】
重畳手段はパルス電流の立ち下がり時に同期してパルス電流に負の第２補助パルス電流を重畳することとしてもよく、この場合、駆動電流が急峻に立ち下がることとなる。
【００１８】
また、発光素子の高速駆動時には発振が生じやすいが、カレントミラー回路のラインの一方にソースホロア回路を接続すれば、駆動電流の変動による発振を抑制することができ、発光素子の高速駆動を安定して行うことができる。
【００１９】
また、２つの並列ラインを有するカレントミラー回路のラインの一方に接続された発光素子に駆動電流を供給する発光素子駆動回路において、ラインの他方にパルス電流が流れるように接続されたパルス発生回路と、パルス電流の立ち下がり時に同期してパルス電流に補助パルス電流を重畳する重畳手段とを備えることを特徴とし、重畳手段は、上記重畳を行うよう、カレントミラー回路を構成する一対のトランジスタの制御端子に接続されていることが好ましく、駆動電流の立下り時間を高速化することができる。
【００２０】
また、本発明の発光素子駆動回路は、上記カレントミラー回路のラインの一方に接続されたソースホロア回路と、ソースホロア回路を流れる電流がカレントミラー回路の他方を流れる電流に略比例するように設定する電流設定回路とを備えることが好ましい。この場合、電流設定回路において設定を行うだけで、発光素子にカレントミラー回路から供給される電流と、ソースホロワ回路から供給される電流とを略比例させることができる。すなわち、カレントミラー回路から発光素子に供給する電流が略零の場合には、ソースホロワ回路から発光素子に供給される電流も略零となる。
【００２１】
また、電流設定回路は、上記カレントミラー回路の他方のラインに設けられた電流制御用のトランジスタを有し、このトランジスタの制御端子への入力によってソースホロワ回路へ電流を供給する電流源が制御されるように、このトランジスタと前記ソースホロワ回路とを接続することが好ましい。この場合、回路の構成が簡易となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態に係る発光素子駆動回路について説明する。なお、同一要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。
【００２３】
（第1実施形態）
図１は第1実施形態に係る発光素子駆動回路の回路図である。図２は回路内で発生する各種出力のタイミングチャートである。
【００２４】
この発光素子駆動回路は、２つの並列ライン１，２を有するカレントミラー回路１２を備えている。
【００２５】
カレントミラー回路１２は、２つのトランジスタＭ１，Ｍ２からなり、２つの並列ライン１，２を有することが知られている。一方のライン２を流れる電流の大きさは、定常的には他方のライン１を流れる電流の大きさに一致又は比例する。したがって、他方のライン１に流れる電流Ｉ１の大きさを制御すると、一方のライン２に接続された発光素子１０を流れる電流Ｉ２の大きさが制御できる。
【００２６】
本例におけるトランジスタＭ１，Ｍ２はＰチャネル型のＭＯＳ電界効果トランジスタであるが、バイポーラトランジスタとすることもできる。
【００２７】
トランジスタＭ１，Ｍ２の制御端子に所定電圧を印加すると、すなわち、バイポーラトランジスタにおいてはベース／エミッタ間に、電界効果トランジスタにおいてはソース／ゲート間に所定電圧を印加すると、他方のライン１に接続されたトランジスタＭ１に電流が流れ、これに応じて一方のトランジスタＭ２に比例電流が流れ、したがって、発光素子１０に駆動電流が供給される。本例における発光素子１０はレーザダイオードであるが、発光ダイオードを用いることもできる。
【００２８】
本形態の発光素子駆動回路は、カレントミラー回路１２の一方のライン２に接続された発光素子１０に駆動電流I2を供給する発光素子駆動回路において、他方のライン１にパルス電流が流れるように接続されたパルス発生回路２０と、このパルス電流の立ち上がり時に同期してパルス電流に第1補助パルス電流を、パルス電流の立ち下がり時に同期してパルス電流に第2補助パルス電流を重畳する重畳手段３０とを備えている。なお、第１及び2補助パルス電流は、重畳前にライン１に流れている主たるパルス電流に関して、それぞれ順方向及び逆方向に流れる。
【００２９】
パルス発生回路２０によって他方のライン１にパルス電流を流すと、一方のライン２に接続された発光素子１０にパルス電流が供給され、発光素子１０が発光する。本駆動回路においては、重畳手段３０がパルス電流の立ち上がり時に同期して当該パルス電流に第1補助パルス電流を、パルス電流の立ち下がり時に同期して当該パルス電流に第2補助パルス電流を重畳する。
【００３０】
カレントミラー回路１２の他方のライン１にはパルス電流に加えて第1補助パルス電流が流れることとなる。また、ライン１にはパルス電流に加えて逆方向の第2補助パルス電流が流れることとなる。したがって、カレントミラー回路に使用されるトランジスタの制御端子の充電、放電が急峻に行われ、発光素子１０を駆動する電流も急峻な立ち上がり、立ち下がりとなる。その結果、発光素子１０も急峻な立ち上がり、立ち下がりの発光が行われることとなる。
【００３１】
パルス発生回路２０はカレントミラー回路１２のラインの他方１にパルス電流が流れるように接続されているが、この接続や構成としては種々のものが考えられる。
【００３２】
本実施形態においては、パルス発生回路２０がカレントミラー回路１２の他方のライン１に直列接続されたスイッチ（トランジスタ）Ｑ１を制御するパルス電圧を発生している（図２（ａ））。
【００３３】
この場合、パルス電圧によって当該スイッチＱ１がオン・オフされるため、このスイッチングによって他方のライン１にはパルス電流ｉ１が流れることとなる（図２（ｂ））。トランジスタＭ１のドレインとゲートは接続されている。電流が流れていない状態においては、ゲートの電位は電源電位Ｖｃｃであり、スイッチＱ１をオンした直後より、ライン１を流れるパルス電流によって、ゲートとソース間の容量が充電され、ゲートの電位はＶｃｃよりも徐々に低下する。スイッチＱ１をオフすると、逆の作用を奏して原則として電流が流れなくなる。
【００３４】
ここで、原則とは、スイッチＱ１がオフ状態であっても、微弱直流電流が流れるようなトランジスタを採用することもでき、また、スイッチＱ１はトランジスタであるので、この制御端子に所定の微弱直流電圧を印加しておくことで、スイッチＱ１がオフ状態であっても、微弱直流電流を流すことができるという意味である。
【００３５】
重畳手段３０も種々の構成が考えられる。
【００３６】
本実施形態においては、重畳手段３０は、パルス発生回路２０から出力されたパルス電圧を微分しカレントミラー回路１２の他方のライン１に入力する微分回路であり、上述の第1補助パルス電流は当該微分回路の出力に応じて発生する。微分回路３０は、入出力間にキャパシタＣを備えており、キャパシタＣによる充放電と、キャパシタＣの出力側に接続された適当な抵抗によって、微分動作が行われる。
【００３７】
本実施形態においては、パルス発生回路２０の出力は波形整形回路４０によって波形整形された後、容量Ｃに入力される。本例の波形整形回路４０は反転増幅回路であって、重畳時の補助パルス電流のレベルと極性を所望の状態に変換している。微分回路３０はカレントミラー回路との節点の下流側に抵抗を備えることができるが、実質的にはこのような抵抗の機能は当該節点の下流側に位置するトランジスタが担っている。
【００３８】
パルス発生回路２０から出力されたパルス電圧を微分回路３０によって微分すると、パルス電圧の立ち上がり時及び立下り時において、正及び負の電流が生じる。この立ち上がり時の電流がすなわち、第1補助パルス電流ΔｉＦであり、立ち下がり時の負の第２補助パルス電流ΔｉＲである。なお、図２（ｂ）は、これらの補助パルス電流をトランジスタＭ１，Ｍ２のゲートへの充電電流として示したタイミングチャートである。
【００３９】
これらの補助パルス電流ΔｉＦ，ΔｉＲが、パルス電流ｉ１の立ち上がり時及び立下り時に同期して、それぞれパルス電流ｉ１に重畳されるので、パルス電流Ｉ１の立ち上がり及び立下り時間は短くなる。駆動電流Ｉ２は図２（ｃ）に示され、ライン１を流れる入力電流Ｉ１に比例するので、駆動電流Ｉ２の立ち上がり及び立下り時間は短くなる。すなわち、重畳手段３０はパルス電流の立ち下がり時に同期してパルス電流に第２補助パルス電流ΔｉＲを重畳するので、駆動電流Ｉ２が急峻に立ち下がることとなる。
【００４０】
なお、発光素子１０の光出力は、発光素子１０自体の時定数によって駆動電流Ｉ２よりは波形が若干なまるが、それでも、このような上述の重畳を行わない場合の光出力ｐ１と比較して、重畳を行った場合の光出力Ｐ１の波形の立ち上がり及び立下り時間は短くなる（図２（ｄ））。
【００４１】
カレントミラー回路１２の他方のライン１の下流側は、当該ラインを流れる電流を規定する電流源ＣＳ１に接続されている。この場合、電流源ＣＳ１による電流規制によって、当該ライン１を流れる電流Ｉ１の定常値が安定するので、結果的には発光素子１０の発光強度が安定することとなる。
【００４２】
この電流源ＣＳ１は、スイッチＱ１とグランドとの間に接続されたトランジスタＣＳＱ１と、トランジスタＣＳＱ１の制御端子に接続された電圧源ＶＲとを備える。トランジスタＣＳＱ１はＮチャネル型のＭＯＳ電界効果トランジスタであり、これはソース接地とされている。この制御端子はゲートであるから、ゲート／ソース間電圧を電圧源ＶＲによって所定値に固定すれば、トランジスタのドレイン／ソース間には、一定の電流が流れることとなる。なお、この所定値は可変とすることもできる。
【００４３】
（第２実施形態）
図３は第２実施形態に係る発光素子駆動回路の回路図である。図４は回路内で発生する各種出力のタイミングチャートである。この回路は、第１実施形態の回路と比較して、重畳手段３０の構成のみが異なる。本実施形態の重畳手段３０は、パルス発生回路２０から出力されるパルス電圧の立ち上がり時に同期して１つのショットパルス電圧を出力するワンショット回路３１と、このショットパルス電圧が入力される制御端子を有しカレントミラー回路１２の他方のライン１の下流側に接続されたトランジスタ３２とを備えている。
【００４４】
パルス電圧（図４（ａ））の立ち上がり時においては、トランジスタ３２の制御端子にショットパルス電圧が入力されるので、このショットパルス電圧に応じてトランジスタ内を第1補助パルス電流ΔｉＦが流れ、これが上述のパルス電流に重畳される。なお、図４（ｂ）は、この補助パルス電流ΔｉＦとパルス電流との和をトランジスタＭ１，Ｍ２のゲートへの充電電流として示したタイミングチャートである。
【００４５】
ショットパルス電流を重畳する効果により、ショットパルス電流の重畳がないものと比べて、トランジスタＭ１，Ｍ２のゲートの容量は素早く充電される。その結果、駆動電流Ｉ２がすばやく立ち上がるので、駆動電流に従い、発光素子１０の光出力Ｐ１は、上述の重畳を行わない場合の光出力ｐ１と比較して、波形の立ち上がり時間が短くなる（図４（ｄ））。発光素子１０自体の時定数によって発光波形が多少なまることを考慮して、ショットパルス電流の効果により、駆動電流Ｉ２は図４（ｃ）のように、重畳前の駆動電流ｉ２よりも強調されていると、発光波形としては更によい場合がある。
【００４６】
図５は入力パルス電圧の立ち上がり時にショットパルス電圧を出力するワンショット回路３１の具体的な回路図である。
【００４７】
入力側から幾つかの反転増幅回路ＮＯＴが直列接続されており、この経路の途中にキャパシタＣ１が並列に挿入され、反転増幅回路ＮＯＴの最終端にＮＯＲ回路が設けられている。Ｈをハイレベル信号、Ｌをローレベル信号とする。ＮＯＲ回路は、少なくとも１つの入力端子に「Ｈ」が入力されたときに「Ｌ」を出力する回路、すなわち、双方の入力端子に「Ｌ」が入力されたときにのみ「Ｈ」を出力する回路である。
【００４８】
ＮＯＲ回路の入力について考えると、入力パルス電圧の立ち上がり時（ＬからＨ）においては、初段の反転回路ＮＯＴによってＮＯＲ回路への一方の入力は「ＨからＬ」となり、この入力前のＮＯＲ回路の他方の入力も「Ｌ」であるので、ＮＯＲ回路からは「Ｈ」が一瞬出力される。キャパシタＣ１の充電が始まると、ＮＯＲ回路への他方の入力が「Ｈ」となるので、ＮＯＲ回路の出力は「Ｌ」となる。このように、ワンショット回路３１は一瞬だけ、「Ｈ」のパルス電圧を出力する。
【００４９】
なお、図３に示した回路においては、スイッチＱ１の上流側にトランジスタ３２を接続したが、これはスイッチＱ１の下流側、すなわち、節点Ａに接続してもよい。
【００５０】
（第３実施形態）
図６は第３実施形態に係る発光素子駆動回路の回路図である。図７は回路内で発生する各種出力のタイミングチャートである。この回路は、第２実施形態の重畳手段３０のトランジスタ３２の下流側に電流源（トランジスタＣＳＱ２）を設けたものである。
【００５１】
すなわち、カレントミラー回路１２の他方のライン１の下流側は分岐しており、分岐したラインの一方１ａはこのライン１ａを流れる電流を規定する第1トランジスタＣＳＱ１（電流源）に接続されており、重畳手段３０は、パルス発生回路２０から出力されるパルス電圧の立ち上がり時に同期して１つのショットパルス電圧を出力するワンショット回路３１と、このショットパルス電圧が入力される制御端子を有し前記分岐したラインの他方（１ｂ）の下流側に接続された第2トランジスタ３２とを備え、第2トランジスタ３２の下流側には第2トランジスタ３２を流れる電流を規定する第３トランジスタＣＳＱ２が接続されており、第1及び第３トランジスタＣＳＱ１，ＣＳＱ２の制御端子（ゲート）は互いに接続されている。
【００５２】
第1及び第３トランジスタＣＳＱ１，ＣＳＱ２の制御端子は接続されているので、電圧源ＶＲから一方の制御端子に印加される電圧を変化させると、他方の制御端子に印加される電圧も比例して変化する。第1トランジスタＣＳＱ１はカレントミラー回路１２の他方のライン１から分岐したライン１ａを流れる電流、すなわち主たるパルス電流を規定し、第3トランジスタＣＳＱ２はショットパルス電圧によって生じる補助的付加電流、すなわち、第1補助パルス電流を規定しているので、主たるパルス電流と第1補助パルス電流は比例関係を保持しながら変化する。すなわち、本構成においては、駆動電流Ｉ２を増加させた場合においても、相対的に第1補助パルス電流が小さくならないようにされている。以下、詳説する。
【００５３】
図７（ａ），図７（ａ'）はパルス発生回路２０の出力電圧、図７（ｂ）は第１実施形態におけるＭ１，Ｍ２ゲート充電電流、図７（ｂ'）は第３実施形態におけるＭ１，Ｍ２ゲート充電電流、図７（ｃ）は第１実施形態における駆動電流Ｉ２、図７（ｃ'）は第３実施形態における駆動電流Ｉ２、図７（ｄ）は第１実施形態における光出力、図７（ｄ'）は第３実施形態における光出力のタイミングチャートを示す。
【００５４】
第１実施形態の構成では、補助パルス電流の絶対値は不変であるため、主たるパルス電流を増加させると、相対的に補助パルス電流の寄与率が低下する。この場合、駆動電流Ｉ２を低く設定している場合と比較して、駆動電流Ｉ２の立ち上がり時間は相対的に長くなる。当然のことながら、光出力の立ち上がり時間も相対的に長くなる。
【００５５】
一方、第３実施形態の構成では、補助パルス電流は主たるパルス電流に比例して増加するため、主たるパルス電流を増加させても補助パルス電流は駆動電流Ｉ２に同様に寄与する。したがって、駆動電流Ｉ２を高く設定していても、駆動電流Ｉ２の立ち上がり時間は短いままであり、光出力の立ち上がり時間も短いままとなる。
【００５６】
なお、本実施形態においては、電圧源ＶＲは可変電圧源とする。これにより、必要に応じて駆動電流Ｉ２の大きさを切り替えることができる。例えば、ＣＤ−Ｒへの高速情報書き込み時においては駆動電流Ｉ２を増加させ、低速情報書き込み時には駆動電流Ｉ２を減少させる。
【００５７】
（第４実施形態）
図８は第４実施形態に係る発光素子駆動回路の回路図である。この回路は、第１実施形態の重畳手段３０に第３実施形態の重畳手段３０を付加し、全体として新たな重畳手段３０としたものである。他の構成は第３実施形態のものと同一である。
【００５８】
図９（ａ）はパルス発生回路２０の出力電圧、図９（ｂ）はＭ１，Ｍ２ゲート充電電流、図９（ｃ）はＬＤの駆動電流ｉ２，Ｉ２、図９（ｄ）は重畳前後の光出力ｐ１，P1のタイミングチャートを示す。
【００５９】
第３実施形態の駆動回路と比較して、第１実施形態の重畳手段３０による効果、すなわち、パルス電流の立ち上がり時及び立下り時間を短縮化の効果が加算されており、高速に発光素子１０を駆動することができる。
【００６０】
（第５実施形態）
図１０は第５実施形態に係る発光素子駆動回路の回路図である。この回路は、第４実施形態の駆動回路において、発光素子１０の上流側にソースホロワ回路５０を付加したものである。
【００６１】
ソースホロア回路５０は、電流源５１の下流側に接続されたＰチャネルＭＯＳ電界効果トランジスタ５２と、電源電位ＶｃｃとＰチャネルＭＯＳ電界効果トランジスタ５２のゲートとの間に接続されたＮチャネルＭＯＳ電界効果トランジスタ５３とを備えており、ＮチャネルＭＯＳ電界効果トランジスタ５３のゲートはＰチャネルＭＯＳ電界効果トランジスタ５２のソースに接続されている。この回路においては、Ｐ及びＮチャネルＭＯＳ電界効果トランジスタ５２，５３それぞれのゲート／ソース間電圧が同一となっており、回路のＱ値を制御できる。すなわち、適当な回路定数を用いてＱ値を低く設定すれば、駆動電流に発振が生じにくい。
【００６２】
図１１は光出力のタイミングチャートである。パルス駆動を高速化させると（立上がり、立下り時間それぞれ１ｎｓ程度）、当該駆動回路を内蔵してなるＩＣの出力端子から発光素子１０までの配線インダクタンスと出力端子容量との関係で、激しいリンギング（発振）を起こしやすくなる（図１１（ａ））。リンギングがある状態では実用に足りないので、リンギングを押さえるため、出力端子にスナバ（snubber）回路を付けるなどして、結局波形をなまらせざるを得ないと思われた（図１１（ｂ））。しかしながら、本実施形態においては、ソースホロワ回路50を付加することにより、非常に高速な立ち上り、立下りを実現しつつ、リンギングのない理想的な出力波形を得ることができる（図１１（ｃ））。
【００６３】
すなわち、発光素子１０は、高速駆動時に発振が生じやすいものであるが、カレントミラー回路１２の一方のライン２に、上述のソースホロア回路５０が接続されているので、駆動電流Ｉ２の変動による発振を抑制することができ、発光素子１０の高速駆動を安定して行うことができる。電流源５１からの直流電流は発光素子１０に常に供給されている。
【００６４】
なお、上述のいずれの実施形態においても、予め直流電流を発光素子１０に供給し、応答特性を向上させることができる。
【００６５】
（第6実施形態）
図１２は第６実施形態に係る発光素子駆動回路の回路図である。本実施形態の発光素子駆動回路は第２実施形態に示した発光素子駆動回路と比較して、ワンショット回路３１に代えてワンショット回路３１ａを用いた点が異なる。ワンショット回路３１ａは主たるパルス電流の立下り時に１つのショットパルス電圧を出力する。このショットパルス電圧の入力に同期して、ライン１に流れる電流の実効的立下り時間が短縮する。
【００６６】
この発光素子駆動回路は、トランジスタＭ１のドレインと電源電位Ｖｃｃとの間の電流量を制御するトランジスタ３２ａを備えている。トランジスタ３２ａは、Ｐ型のＭＯＳ電界効果トランジスタであり、そのゲートに入力されるローレベルの電圧によって導通する。
【００６７】
ショットパルス電圧のトランジスタ３２ａの入力前にライン１を流れている主たるパルス電流の立下り時の一瞬だけ、トランジスタ３２ａはＯＮとなり、トランジスタＭ１，Ｍ２のゲート・ソース間容量の蓄積された電荷が急速に放電させ、駆動電流Ｉ２が急速に低下する。すなわち、重畳前のパルス電流とは逆方向に流れる負の第２補助パルス電流ΔｉＲがトランジスタ３２ａによって生成される。その結果、発光素子１０への出力電流は急速に立ち下がり、光出力の立ち下がりも速くなる。この構成は上述の発光素子駆動回路と組み合わせることができる。
【００６８】
図１３は、重畳前のパルス電流立下り時に１つのショットパルス電圧を出力するワンショット回路３１ａの具体的な回路図である。ワンショット回路３１ａの図５に示したワンショット回路３１との相違点は、最終段のＮＯＴ回路の出力が初段のＮＯＴ回路の出力と共にＮＡＮＤ回路に入力されている点である。１つのパルス電圧がワンショット回路３１ａに入力されると、その立下り時に同期してＮＡＮＤ回路からローレベルの電圧が出力される。なお、この立下り時の応答特性を高速化する回路構成は、上述のいずれの実施形態の回路とも組み合わせることができる。
【００６９】
上述の図１３に示した発光素子駆動回路ではソースホロワ回路を用いたが、以下では、ソースホロワ回路５０を流れる電流を入力信号で制御する方法について説明する。
【００７０】
図１４は従来から知られる基本ソースホロワ回路５０の回路図である。図１０に示したソースホロワ回路５０はかかる回路である。定電流源ｉ１とすると、定電流源ｉ１を流れる電流はＰ−ＭＯＳ型のトランジスタｍ２を通ってグランドに流れるが、この電流は、電源ＶｄｄからＮ−ＭＯＳ型のトランジスタｍ１を通って負荷１０に供給される電流に比例することとなる。すなわち、Ｐ−ＭＯＳ型のトランジスタｍ２のソースとゲート間電圧は、Ｎ−ＭＯＳ型のトランジスタのソースとゲート間電圧と等しいため、これらに流れる電流は比例し、且つ、このような回路を発光素子駆動回路に採用することで、Ｑ値の変動は小さくなる。この場合、ソースホロワ回路５０から発光素子１０に供給されるソースホロワ電流ｉｓｆは一定値となる（図１９（a）参照）。
【００７１】
上述の発光素子駆動回路はＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ等のプレーヤーに適用することができるが、これらのプレーヤでは、信号読出時に発光素子１０に電流を供給する。このような信号読出時の駆動電流が供給される経路をリードチャネルとする。
【００７２】
図１５は、図１４に示したソースホロワ回路５０をリードチャンネルに接続した発光素子駆動回路の回路図である。発光素子１０には、リード電流ｉｒとソースホロワ電流ｉｓｆが供給される。リード電流ｉｒは２つの並列ラインを有するカレントミラー回路の一方のラインを電源Ｖｄｄから流れる電流である。この一方のラインはＰ−ＭＯＳ型のトランジスタｍ５のチャネルを流れる電流の経路である。当該カレントミラー回路の他方のラインは、電源ＶｄｄからＰ−ＭＯＳ型のトランジスタｍ４、N−ＭＯＳ型のトランジスタｍ３及び抵抗ｒ１を介してグランドに接続されている。カレントミラー回路を流れる電流は、トランジスタｍ３のゲートに印加する電圧（ゲート／ソース間電圧）を制御することにより、制御することができる。
【００７３】
トランジスタｍ３のゲートはオペアンプｏｐ１の出力端子に接続されているため、オペアンプｏｐ１の非反転入力端子に入力電圧ｖｉｎを入力すると、オペアンプｏｐ１の出力端子電位が高くなり、カレントミラー回路の上記他方のラインに流れる電流が増加し、これに比例した電流が一方のラインにリード電流ｉｒとして流れる。なお、トランジスタｍ３を流れる電流が増加すると、抵抗ｒ１を流れる電流が増加し、ソース電位が上昇することでゲート／ソース間電圧が減少し、また、オペアンプｏｐ１の反転入力端子と非反転入力端子との間の瞬間的な電圧も減少するので、オペアンプｏｐ１による他方のラインの電流増加にはフィードバックがかかり、入力電圧に対してリード電流が直線的に増加化する（図１９（b）参照）。なお、オペアンプｏｐ１の非反転出力端子とグランドとの間には抵抗ｒ２が接続されている。
【００７４】
負荷としての発光素子１０に供給される電流ｉＬは、図１９（b）に示すリード電流ｉｒと、ソースホロワ電流ｉｓｆの加算電流となる。リード電流ｉｒは入力電圧ｖｉｎにより制御されるが、ソースホロワ電流ｉｓｆは入力電圧ｖｉｎによって制御されているわけではないので、図１９（ｃ）に示す通り、入力電圧ｖｉｎが０Ｖであっても、出力電流ｉＬは一定レベルのソースホロワ電流ｉｓｆを含むこととなる。このような電流が予め供給されていることに問題はないが、無用の電力消費を低減するため、ソースホロワ電流ｉｓｆも入力電圧ｖｉｎに応じて可変することが好ましい。
【００７５】
以下、かかる構成の回路の説明に先立って、まず、ソースホロワ電流ｉｓｆを入力電圧ｖｉｎとは独立して変化させるソースホロワ回路５０について説明する。
【００７６】
図１６は図１４に示した発光素子駆動回路におけるトランジスタｍ２に可変電流ｉ１を供給する電流源Ｓｉ１を付加した発光素子駆動回路の回路図である。ソースホロア電流ｉｓｆと可変電流ｉ１は、実用的電流範囲において、略比例関係にある。Ｐ−ＭＯＳ型のトランジスタからなる電流源Ｓｉ１の可変電流ｉ１は、そのゲート電位を制御する可変電源ｖ１の出力電圧を調整することで、制御することができる。このようなソースホロア回路５０を上述のいずれかの発光素子駆動回路と組み合わせれば、ソースホロア電流ｉｓｆを変化することができる。
【００７７】
次に、ソースホロワ電流ｉｓｆが入力電圧ｖｉｎに連動して変化するソースホロワ回路について説明する。
【００７８】
図１７は、かかる機能を奏する発光素子駆動回路の回路図である。図１５に示したものとの相違点は、その電流源ｉ１が、２つのトランジスタｍ７，ｍ８からなるカレントミラー回路５０によって構成されている点と、入力側トランジスタｍ７に対して直列にトランジスタｍ６が接続されており、且つ、トランジスタｍ６はトランジスタｍ3に対しては並列に接続され、トランジスタｍ６のゲートにｍ３と同一の電圧が入力されている点である。トランジスタｍ６を流れる電流は、トランジスタｍ3とのトランジスタサイズ比に比例する。
【００７９】
トランジスタｍ3を流れる電流は、発光素子１０に供給される電流ｉｒに比例するが、これらは入力電圧ｖｉｎに比例する。トランジスタｍ3を流れる電流は入力電圧ｖｉｎに比例するので、トランジスタｍ６を流れる電流が入力電圧ｖｉｎに比例し、これと対を成すカレントミラー回路のトランジスタｍ８を流れる電流が入力電圧ｖｉｎに比例し、このカレントミラー回路を電流源とするソースホロワ回路５０のソースホロワ電流ｉｓｆが入力電圧ｖｉｎに比例して制御される（図１９（d）、図１９（ｅ）参照）。
【００８０】
負荷となる発光素子１０を流れる電流ｉＬは、可変電流ｉｒとソースホロワ電流ｉｓｆと和であるため、この電流ｉＬは、図１９（ｆ）に示すように、入力電圧ｖｉｎに比例するようになる。
【００８１】
なお、トランジスタｍ７はＰ−ＭＯＳ型であり、そのドレインは、Ｎ−ＭＯＳ型のトランジスタｍ6のドレインに接続されている。トランジスタｍ８もＰ−ＭＯＳ型である。トランジスタｍ６の下流側の節点は、トランジスタｍ３下流側と抵抗ｒ１との節点であり、トランジスタｍ６とトランジスタｍ３を流れる電流は共に抵抗ｒ１を流れ、これらの流れる電流の増加に伴って当該節点電位が上昇し、電流の過度の増加が抑制される。
【００８２】
図１８は図１７と同一の機能を奏する発光素子駆動回路の回路図である。この回路では、図１７に示したトランジスタｍ7をトランジスタｍ4で代用しており、この場合、トランジスタｍ6はトランジスタｍ３と共通となるため、当然必要無くなる。
【００８３】
図１７及び図１８の回路によれば、入力ｖｉｎが０（Ｖ）のときに、負荷電流ｉＬを０（Ａ）とすることができる。また、ユーザーはソースホロワ電流ｉｓｆを意識する必要がなくなり、この回路を使用した回路設計が容易となる。
【００８４】
図１７又は図１８に示した回路と、上述のワンショット回路を含む回路とを組み合わせる場合、発光素子１０に電流を供給するカレンントミラー回路の入力側のラインへ電流を供給する電流源（トランジスタｍ３）を接続し、この電流源を流れる電流に、上記ソースホロワ回路を流れる電流が比例するように、各回路を接続すればよい。例えば、図１０に示した回路であれば、トランジスタＣＳＱ１をトランジスタｍ３となるように、ソースホロワ回路５０を接続すればよく、この場合には、発光素子１０に供給されるパルス電流の振幅、すなわち波高値をトランジスタｍ３を制御することで決定することができる。なお、トランジスタｍ３を、トランジスタＣＳＱ１とは別要素としてこれに並列に接続すると、発光素子１０に供給されるパルス電流の直流レベルを決定することができる。
【００８５】
上述のように、図１７及び図１８に示した発光素子駆動回路は、上記カレントミラー回路のラインの一方（トランジスタＭ２側ライン：図１０参照）に接続されたソースホロア回路５０と、ソースホロア回路５０を流れる電流がカレントミラー回路の他方（トランジスタＭ１側ライン：図１０参照）を流れる電流に略比例するように設定する電流設定回路（ｍ８，ｍ７，ｍ６，ｍ３，ｏｐ１，ｒ１，ｒ２）とを備えることが好ましい。ここで、略とは、厳密な理論式通りではないことを意味し、数％は関係がずれるものを意味する。この場合、電流設定回路において設定を行うだけで、発光素子１０にカレントミラー回路から供給される電流ｉｒと、ソースホロワ回路５０から供給される電流ｉｓｆとを略比例させることができる。すなわち、カレントミラー回路から発光素子１０に供給する電流が略零の場合には、ソースホロワ回路から発光素子１０に供給される電流も略零となる。
【００８６】
また、上述の電流設定回路は、上記カレントミラー回路の他方のラインに設けられた電流制御用のトランジスタｍ３を有し、このトランジスタｍ３の制御端子（電界効果トランジスタにおいてはゲート、バイポーラトランジスタにおいてはベース）への入力によって、ソースホロワ回路５０へ電流を供給する電流源ｍ８（ｍ７）が制御されるように、このトランジスタｍ３とソースホロワ回路５０とが接続されており、回路の構成が簡易となっている。
【００８７】
【発明の効果】
本発明の発光素子駆動回路によれば、発光素子の高速駆動を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第1実施形態に係る発光素子駆動回路の回路図である。
【図２】回路内で発生する各種出力のタイミングチャートである。
【図３】第２実施形態に係る発光素子駆動回路の回路図である。
【図４】回路内で発生する各種出力のタイミングチャートである。
【図５】立ち上がり時に１つのショットパルス電圧を出力するワンショット回路３１の具体的な回路図である。
【図６】第３実施形態に係る発光素子駆動回路の回路図である。
【図７】回路内で発生する各種出力のタイミングチャートである。
【図８】第４実施形態に係る発光素子駆動回路の回路図である。
【図９】回路内で発生する各種出力のタイミングチャートである。
【図１０】第５実施形態に係る発光素子駆動回路の回路図である。
【図１１】光出力のタイミングチャートである。
【図１２】第６実施形態に係る発光素子駆動回路の回路図である。
【図１３】図１３は立下り時に１つのショットパルス電圧を出力するワンショット回路３１ａの具体的な回路図である。
【図１４】従来から知られる基本ソースホロワ回路の回路図である。
【図１５】図１４に示したソースホロワ回路をリードチャンネルに接続した発光素子駆動回路の回路図である。
【図１６】図１４に示した発光素子駆動回路におけるトランジスタｍ２に可変電流ｉ１を供給する電流源Ｓｉ１を付加した発光素子駆動回路の回路図である。
【図１７】発光素子駆動回路の回路図である。
【図１８】図１７と同一の機能を奏する発光素子駆動回路の回路図である。
【図１９】入力電圧と各種出力ｉｓｆ、ｉｒ，ｉＬとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１…他方のライン、２…一方のライン、１０…発光素子、１２…カレントミラー回路、２０…パルス発生回路、３０…重畳手段、３１…ワンショット回路、３２…トランジスタ、４０…波形整形回路、５０…ソースホロア回路、５１…電流源、５２…電界効果トランジスタ、５３…電界効果トランジスタＣ…キャパシタ、Ｃ１…キャパシタ、ＣＳ１…電流源、ＣＳＱ１，ＣＳＱ２…トランジスタ、Ｍ１，Ｍ２…トランジスタ、Ｑ１…スイッチ、ＶＲ…電圧源、Ｖｃｃ，Ｖｄｄ…電源電位。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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