(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザと、入力される制御信号に応じて該半導体レーザに流れる電流を制御して半導体レーザの駆動を行う駆動回路部と、前記半導体レーザの発光量を検出するフォトダイオードと、該発光量が所定値で一定になるように駆動回路部に制御信号を出力して動作制御を行う制御回路部とを備える半導体レーザ装置において、
前記制御回路部は、
前記フォトダイオードの出力電流が入力される第１のカレントミラー回路と、
該第１のカレントミラー回路に所定のバイアス電流を供給する第１の定電流源と、
前記第１のカレントミラー回路の出力電流における該第１の定電流源によるバイアス電流分をバイパスする第２の定電流源と、
該第２の定電流源によって前記バイアス電流分がバイパスされた前記第１のカレントミラー回路の出力電流が入力される第２のカレントミラー回路と、
該第２のカレントミラー回路の出力電流を電圧に変換して前記駆動回路部に対する制御信号として出力する電流‐電圧変換回路と、
を備え、
前記第２の定電流源は、第１の定電流源と同じ定電流を供給することを特徴とする半導体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザプリンタの光書き込み、光データ通信及び光ディスク等に使用される半導体レーザ装置に関し、特に半導体レーザの発光量を制御する回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体レーザは、小型、安価であり電流を流すだけで容易にレーザ光を得ることができるため、プリンタ、光ディスクや光通信等に広く用いられている。半導体レーザは、図１１で示すように順方向電流Ｉｏｐがしきい値Ｉｔｈを超えると、順方向電流に比例した強度のレーザ光が得られる。なお、図１１において、図１１(ａ)は、半導体レーザの特性例を、図１１(ｂ)は、フォトダイオードの特性例をそれぞれ示している。しかし、半導体レーザにおける電流‐光出力特性は温度特性を有するため、常に一定の光出力を得ようとする場合には半導体レーザの順方向電流を制御する制御回路が必要となる。このような半導体レーザの発光量制御はＡＰＣ（Automatic Power Control）と呼ばれている。
【０００３】
ＡＰＣには、半導体レーザに内蔵されたＰＩＮフォトダイオード（以下、フォトダイオードと呼ぶ）の出力電流が用いられる。該電流は、レーザ光の強度に比例して増減するが温度には依存しないために、ＡＰＣでは、この電流をモニタして一定にすることで半導体レーザの発光量が一定になるように制御するが、該発光量に対応したフォトダイオードＰＤの出力電流（以下、これをモニタ電流と呼ぶ）Ｉｍを電圧に変換する必要があった。このようなＡＰＣを行う従来の半導体レーザ装置の例として、図１２及び図１３で示したようなものがあった。
【０００４】
図１２及び図１３の半導体レーザ装置１００では、モニタ電流Ｉｍをカレントミラー回路１０１に入力し、該カレントミラー回路１０１の出力側に接続された可変抵抗１０２で電流‐電圧変換を行っている。可変抵抗１０２は、半導体レーザＬＤにおける発光量のばらつきやモニタ電流Ｉｍのバラツキ等を補正するためのものである。駆動回路部１０３は、外部から印加される発光量制御電圧Ｖｃｏｎと可変抵抗１０２で発生した電圧Ｖｉが一致するように半導体レーザＬＤの駆動制御を行い、半導体レーザＬＤから所望の発光量を得ることができる。
【０００５】
図１２及び図１３で示した回路を使用する利点は、高精度の増幅器を必要としないことと、消費電力を低減させることができ集積化に適するという点である。また、フォトダイオードＰＤの接合容量の影響を低減させることができ、ＡＰＣ制御に要する時間を短縮することができる場合があった。図１２のような回路は、特開平５−６３２７３号公報で開示されており、図１３のような回路は、実用新案登録第２５１９５６１号公報で開示されている。
【０００６】
図１３では、定電流源１０４によってカレントミラー回路１０１にバイアス電流を供給することにより、ゲート容量等のようなトランジスタの寄生容量や、フォトダイオードＰＤの寄生接合容量をそれぞれチャージさせておくことができる。このため、フォトダイオードＰＤの出力電流に対する発光量制御の応答性を更に速くすることができ、ＡＰＣ制御帯域を広げることができる。近年レーザプリンタ、複写機は高速化が著しく、ＡＰＣ制御を高速に行う意義は非常に大きい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図１３のように、定電流源１０４によってカレントミラー回路１０１にあらかじめ供給されるバイアス電流Ｉｂにより、電圧Ｖｉにオフセット電圧（バイアス電流Ｉｂ×可変抵抗１０２の抵抗値Ｒ）が発生する。可変抵抗値Ｒ及びモニタ電流Ｉｍは、使用する機器によってその都度異なるため、該オフセット電圧も当然異なる。このようなオフセット電圧が生じると、発光量制御電圧Ｖｃｏｎと半導体レーザＬＤの光出力Ｐｏとの間にオフセットが生じることになる。
【０００８】
図１４及び図１５を用いて、オフセット電圧がある場合とない場合との違いについて説明する。なお、図１４及び図１５において、αは比例定数を示している。
図１４は、オフセット電圧がない場合を示しており、図１４(ａ)は光出力Ｐｏとモニタ電流Ｉｍとの関係例を示し、光出力Ｐｏとモニタ電流Ｉｍが比例していることが分かる。図１４(ｂ)は電圧Ｖｉとモニタ電流Ｉｍとの関係例を示しており、Ｖｉ＝Ｒ×Ｉｍであることから電圧Ｖｉとモニタ電流Ｉｍは比例していることが分かる。
【０００９】
また、図１４(ｃ)は電圧Ｖｉと光出力Ｐｏとの関係例を示しており、電圧Ｖｉと光出力Ｐｏが比例していることが分かる。一方、電圧Ｖｉは、発光量制御電圧Ｖｃｏｎと一致するようにＡＰＣ制御が行われることから、図１４(ｄ)で示しているように、発光量制御電圧Ｖｃｏｎと光出力Ｐｏは比例している。すなわち、発光量制御電圧Ｖｃｏｎによって光出力Ｐｏをリニアに制御することができる。
【００１０】
図１５は、オフセット電圧がある場合を示しており、図１５(ａ)は光出力Ｐｏとモニタ電流Ｉｍとの関係例を示し、図１４(ａ)の場合と同様に光出力Ｐｏとモニタ電流Ｉｍが比例していることが分かる。しかし、図１５(ｂ)から分かるように、電圧Ｖｉとモニタ電流Ｉｍとの関係において、電圧Ｖｉがオフセット電圧を有していることが分かる。
【００１１】
したがって、電圧Ｖｉと光出力Ｐｏとの関係例を示した図１５(ｃ)においても、電圧Ｖｉがオフセット電圧を有している。また、Ｖｉ＝ＶｃｏｎとなるようにＡＰＣ制御が行われた場合も、図１５(ｄ)で示しているように、発光量制御電圧Ｖｃｏｎと光出力Ｐｏとの関係において、発光量制御電圧Ｖｃｏｎがオフセット電圧を有している。発光量制御電圧Ｖｃｏｎは、レーザプリンタ等における印字濃度の調整に使用され、フルスケールの値があらかじめ決められている。図１４(ｄ)と図１５(ｄ)とを比較すると、同じフルスケール内で発光量制御電圧Ｖｃｏｎを変化させても、オフセット電圧があると、半導体レーザＬＤの光出力Ｐｏの可変範囲が狭くなるという問題があった。また、オフセット電圧は機器ごとに異なるため、該オフセット電圧を検出してなくすようにする必要があった。
【００１２】
本発明は、前記のような問題を解決するためになされたものであり、カレントミラータイプの特長を損なうことなく、オフセット電圧を容易にキャンセルして半導体レーザの発光量調整を正確に行うことができると共に、半導体レーザＬＤにおける光出力Ｐｏの広帯域化及び集積化を容易に実現することができる半導体レーザ装置を得ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る半導体レーザ装置は、半導体レーザと、入力される制御信号に応じて該半導体レーザに流れる電流を制御して半導体レーザの駆動を行う駆動回路部と、前記半導体レーザの発光量を検出するフォトダイオードと、該発光量が所定値で一定になるように駆動回路部に制御信号を出力して動作制御を行う制御回路部とを備える半導体レーザ装置において、前記制御回路部は、前記フォトダイオードの出力電流が入力される第１のカレントミラー回路と、該第１のカレントミラー回路に所定のバイアス電流を供給する第１の定電流源と、前記第１のカレントミラー回路の出力電流における該第１の定電流源によるバイアス電流分をバイパスする第２の定電流源と、該第２の定電流源によって前記バイアス電流分がバイパスされた前記第１のカレントミラー回路の出力電流が入力される第２のカレントミラー回路と、該第２のカレントミラー回路の出力電流を電圧に変換して前記駆動回路部に対する制御信号として出力する電流‐電圧変換回路とを備え、前記第２の定電流源は、第１の定電流源と同じ定電流を供給するものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、図面に示す実施の形態に基づいて、本発明を詳細に説明する。
第１の実施の形態．
図１は、本発明の第１の実施の形態における半導体レーザ装置の例を示した図である。なお、図１では、ＣＭＯＳで構成した場合を例にして示している。
図１において、半導体レーザ装置１は、半導体レーザＬＤと、入力された制御信号に応じて該半導体レーザＬＤに流れる電流を制御して半導体レーザＬＤの駆動を行う駆動回路部２と、半導体レーザＬＤの発光量を検出し該検出した発光量が所定値で一定になるように駆動回路部２に制御信号を出力する制御回路部３とで構成されている。
【００１７】
駆動回路部２は、半導体レーザＬＤを駆動するＰチャネル型ＭＯＳトランジスタ（以下、ＰＭＯＳトランジスタと呼ぶ）１１と、制御回路部３から入力される電圧Ｖｉが外部から入力される発光量制御電圧ＶｃｏｎになるようにＰＭＯＳトランジスタ１１の動作制御を行う制御部１２とで構成されている。電源電圧ＶＤＤと接地との間には、ＰＭＯＳトランジスタ１１と半導体レーザＬＤの直列回路が接続されており、制御部１２は、制御回路部３から入力された電圧Ｖｉが発光量制御電圧ＶｃｏｎになるようにＰＭＯＳトランジスタ１１のゲートに制御信号を出力する。
【００１８】
制御回路部３は、寄生接合容量Ｃ１を有するフォトダイオードＰＤ、定電流源２０，２１、ＰＭＯＳトランジスタ２２及び２３で形成されたカレントミラー回路２４、及び半導体レーザＬＤの発光量を所望の値に設定するために使用する可変抵抗２５で構成されている。可変抵抗２５は、トリミングによって抵抗値の調整が行われる抵抗であってもよい。なお、定電流源２０は第１の定電流源を、定電流源２１は第２の定電流源を、カレントミラー回路２４は第１のカレントミラー回路をそれぞれなす。電源電圧ＶＤＤはＰＭＯＳトランジスタ２２を介してフォトダイオードＰＤのカソードに印加され、フォトダイオードＰＤのアノードは接地電圧に接続されている。定電流源２０は、ＰＭＯＳトランジスタ２２に所定の定電流Ｉｂをバイアス電流として供給している。
【００１９】
カレントミラー回路２４において、ＰＭＯＳトランジスタ２２及び２３の各ゲートは接続され、該接続部はＰＭＯＳトランジスタ２２のドレインに接続されており、ＰＭＯＳトランジスタ２２及び２３の各ソースには電源電圧ＶＤＤがそれぞれ印加されている。また、ＰＭＯＳトランジスタ２３のドレインと接地電圧との間に可変抵抗２５と定電流源２１が並列に接続され、ＰＭＯＳトランジスタ２３のドレインと可変抵抗２５の接続部の電圧Ｖｉが駆動回路部２に出力される。
【００２０】
このような構成において、光検出器をなすフォトダイオードＰＤの出力電流であるモニタ電流Ｉｍと定電流源２０からの定電流が、カレントミラー回路２４によって可変抵抗２５に流される。定電流源２０は、わずかな所定のバイアス電流をカレントミラー回路２４に流すものである。半導体レーザＬＤからの光出力に応じたモニタ電流Ｉｍが、フォトダイオードＰＤからカレントミラー回路２４の入力をなすＰＭＯＳトランジスタ２２に入力されると、カレントミラー回路２４の出力をなすＰＭＯＳトランジスタ２３から可変抵抗２５に同様の電流が流れる。
【００２１】
このため、モニタ電流Ｉｍが可変抵抗２５の電圧降下となり、モニタ電流Ｉｍが電流‐電圧変換される。ここで、定電流源２０からの定電流によってカレントミラー回路２４はあらかじめバイアスされているため、フォトダイオードＰＤの寄生接合容量Ｃ１を充放電する時間を短縮することができ、可変抵抗２５における電圧降下のセトリング時間を速くすることができる。可変抵抗２５での電圧降下を、光出力制御を行う駆動回路部２にフィードバックすることで、高速にＡＰＣの制御を行うことができる。
【００２２】
このように、半導体レーザＬＤから照射されたレーザ光の一部はフォトダイオードＰＤに入射し、フォトダイオードＰＤは半導体レーザＬＤの発光強度に比例した電流Ｉｍを出力する。ここで、カレントミラー回路２４は定電流源２０からのバイアス電流Ｉｂによりあらかじめバイアスされた状態にある。したがって、カレントミラー回路２４の出力側トランジスタであるＰＭＯＳトランジスタ２３から、(Ｉｍ＋Ｉｂ)の電流が流れる。しかし、定電流源２０と同じ電流Ｉｂの供給を行う定電流源２１を可変抵抗２５に並列に接続したことから、電流Ｉｂは定電流源２１によってバイパスされて可変抵抗２５にはモニタ電流Ｉｍのみが流れる。可変抵抗２５の抵抗値をＲ２５とすると可変抵抗２５の両端には(Ｒ２５×Ｉｍ)の電圧が発生し、定電流源２０の定電流Ｉｂによるオフセット電圧をキャンセルすることができる。
【００２３】
実際の回路では、定電流源２０によるバイアス電流をキャンセルするために挿入された定電流源２１は、トランジスタ、例えば制御信号として所定の定電圧が印加された１つのトランジスタで構成されている。該トランジスタは、ユニポーラトランジスタである場合、飽和領域（バイポーラトランジスタでは能動領域）で動作する必要があり、モニタ電流Ｉｍの値によっては三極管領域（バイポーラトランジスタでは線形領域）で動作する可能性がある。図１では、定電流源２１が、ゲートに所定の電圧が印加されたＮチャネル型ＭＯＳトランジスタ（以下、ＮＭＯＳトランジスタと呼ぶ）で形成されている場合を例にして示している。
【００２４】
図１で示した半導体レーザ装置１の構成において、モニタ電流Ｉｍの値に対する電圧Ｖｉの関係を図２に示す。図２において、モニタ電流Ｉｍが（１）の領域にある場合、(Ｉｍ×Ｒ２５)の値である電圧Ｖｉが小さいと、定電流源２１のＮＭＯＳトランジスタにおけるソース・ドレイン間電圧Ｖｄｓの値が小さく、定電流源２１のＮＭＯＳトランジスタは三極管領域で動作することになる。したがって、定電流源２１は、定電流源をなさず、モニタ電流Ｉｍを正確に検出することができない。
【００２５】
次に、モニタ電流Ｉｍが図２の（２）の領域にある場合、モニタ電流Ｉｍが増加し、定電流源２１のＮＭＯＳトランジスタにおけるソース・ドレイン間電圧Ｖｄｓの値が大きくなり、定電流源２１のＮＭＯＳトランジスタに定電流Ｉｂが流れることから、可変抵抗２５にモニタ電流Ｉｍが流れる。更にモニタ電流Ｉｍが図２の（３）の領域まで増加すると、カレントミラー回路２４の出力段をなすＰＭＯＳトランジスタ２３のソース・ドレイン間電圧Ｖｄｓが小さくなり、ＰＭＯＳトランジスタ２３から出力される電流が小さくなることから、定電流源２１のＮＭＯＳトランジスタは再び三極管領域で動作することになる。これらのことから、電圧Ｖｉとモニタ電流Ｉｍが、図２における（２）の領域である場合において、定電流源２１は、定電流源２０によるバイアス電流をキャンセルさせることができる。
【００２６】
ここで、半導体レーザＬＤにはアノードコモンタイプとカソードコモンタイプがあり、図１では半導体レーザＬＤのカソードとフォトダイオードＰＤのアノードが接続されたカソードコモンタイプを例にして説明した。これに対して、半導体レーザＬＤのアノードとフォトダイオードＰＤのカソードが接続されたアノードコモンタイプの半導体レーザＬＤを使用した場合は、図１の回路が図３のようになる。なお、図３では、図１と同じものは同じ符号で示しており、ここではその説明を省略すると共に図１との相違点のみ説明する。
【００２７】
図３における図１との相違点は、駆動回路部２のＰＭＯＳトランジスタ１１をＮチャネル型ＭＯＳトランジスタ（以下、ＮＭＯＳトランジスタと呼ぶ）１１ａに替え、制御回路部３のＰＭＯＳトランジスタ２２及び２３をＮＭＯＳトランジスタ２２ａ及び２３ａに替えたことにある。これに伴って、図１の駆動回路２を駆動回路２ａに、図１の制御部１２を制御部１２ａに、図１の制御回路部３を制御回路部３ａにした。
【００２８】
図３において、駆動回路部２ａは、半導体レーザＬＤを駆動するＮＭＯＳトランジスタ１１ａと、制御回路部３ａからの制御信号に応じてＮＭＯＳトランジスタ１１ａの動作制御を行う制御部１２ａとで構成されている。電源電圧ＶＤＤと接地との間には、半導体レーザＬＤとＮＭＯＳトランジスタ１１ａの直列回路が接続されており、制御部１２ａは、制御回路部３ａから入力された電圧Ｖｉが発光量制御電圧ＶｃｏｎになるようにＮＭＯＳトランジスタ１１ａのゲートに制御信号を出力する。
【００２９】
制御回路部３ａは、寄生接合容量Ｃ１を有するフォトダイオードＰＤ、定電流源２０，２１、ＮＭＯＳトランジスタ２２ａ及び２３ａで形成されたカレントミラー回路２４ａ、及び半導体レーザＬＤの発光量を所望の値に設定するために使用する可変抵抗２５で構成されている。この場合、カレントミラー回路２４ａが第１のカレントミラー回路をなす。フォトダイオードＰＤにおいて、カソードは電源電圧ＶＤＤに接続され、アノードはＮＭＯＳトランジスタ２２ａを介して接地電圧に接続され、定電流源２０は、ＮＭＯＳトランジスタ２２ａに所定の定電流Ｉｂをバイアス電流として供給している。
【００３０】
カレントミラー回路２４ａにおいて、ＮＭＯＳトランジスタ２２ａ及び２３ａの各ゲートは接続され、該接続部はＮＭＯＳトランジスタ２２ａのドレインに接続されており、ＮＭＯＳトランジスタ２２ａ及び２３ａの各ソースは接地電圧にそれぞれ接続されている。また、電源電圧ＶＤＤとＮＭＯＳトランジスタ２３ａのドレインとの間に可変抵抗２５が接続され、ＮＭＯＳトランジスタ２３ａのドレインと可変抵抗２５の接続部の電圧Ｖｉが駆動回路部２ａに出力される。
【００３１】
このような構成において、光検出器をなすフォトダイオードＰＤを流れるモニタ電流Ｉｍと定電流源２０から流れるわずかな定電流Ｉｂが、カレントミラー回路２４ａによって可変抵抗２５に流される。半導体レーザＬＤからの光出力に応じたモニタ電流Ｉｍが、カレントミラー回路２４ａのＮＭＯＳトランジスタ２２ａに流れると、カレントミラー回路２４ａのＮＭＯＳトランジスタ２３ａによって可変抵抗２５に同様の電流が流れる。
【００３２】
このため、モニタ電流Ｉｍが可変抵抗２５の電圧降下となって、モニタ電流Ｉｍが電流‐電圧変換される。ここで、定電流源２０からの定電流Ｉｂによってカレントミラー回路２４ａはあらかじめバイアスされているため、図１の場合と同様に、可変抵抗２５における電圧降下のセトリング時間を速くすることができ、高速にＡＰＣの制御を行うことができる。
【００３３】
一方、カレントミラー回路２４ａは定電流源２０からのバイアス電流Ｉｂによりあらかじめバイアスされた状態にある。したがって、カレントミラー回路２４ａの出力側トランジスタであるＮＭＯＳトランジスタ２３ａには、(Ｉｍ＋Ｉｂ)の電流が流れる。しかし、定電流源２０と同じ電流Ｉｂの供給を行う定電流源２１を可変抵抗２５に並列に接続したことから、電流Ｉｂは定電流源２１によってバイパスされ、可変抵抗２５にはモニタ電流Ｉｍのみが流れる。このため、可変抵抗２５の両端には(Ｒ２５×Ｉｍ)の電圧が発生し、定電流源２０の定電流Ｉｂによるオフセット電圧をキャンセルすることができる。
【００３４】
一方、図１及び図３では、ＣＭＯＳで構成した場合を例にして説明したが、ＭＯＳトランジスタの代わりにバイポーラトランジスタを使用してもよい。このようにした場合、図１の回路は図４のようになり、図３の回路は図５のようになる。図４において、図１の各ＰＭＯＳトランジスタをそれぞれｐｎｐトランジスタに置き換えた以外は図１の動作と同じであり、図５においても、図３の各ＮＭＯＳトランジスタをそれぞれｎｐｎトランジスタに置き換えた以外は図３の動作と同じであることからその動作説明は省略する。
【００３５】
なお、図４及び図５では、バイポーラトランジスタを使用した回路であることから電源電圧をＶＣＣと示している。このように、図１及び図３〜図５のいずれの構成においても、電圧Ｖｉとモニタ電流Ｉｍが図２における（２）の領域になるようにすれば、半導体レーザＬＤの光出力Ｐｏを発光量制御電圧Ｖｃｏｎに比例させて制御することができる。
【００３６】
このように、本第１の実施の形態における半導体レーザ装置は、フォトダイオードＰＤから流れるモニタ電流Ｉｍをカレントミラー回路２４又は２４ａを介して可変抵抗２５に供給し、可変抵抗２５で該モニタ電流Ｉｍを電圧に変換して駆動回路部２又は２ａに印加する構成において、カレントミラー回路２４又は２４ａにバイアス電流Ｉｂを供給する定電流源２０を有すると共に、可変抵抗２５と並列に電流Ｉｂを供給する定電流源２１を挿入するようにした。このことから、簡単な回路で、オフセット電圧を容易にキャンセルさせて半導体レーザの発光量調整を正確に行うことができると共に、半導体レーザＬＤにおける光出力Ｐｏの広帯域化及び集積化を容易に実現することができる。
【００３７】
第２の実施の形態．
前記第１の実施の形態では、フォトダイオードＰＤからのモニタ電流Ｉｍを可変抵抗２５に供給するために１段構成のカレントミラー回路を使用したが、該カレントミラー回路を２段構成にしてもよく、このようにしたものを本発明の第２の実施の形態とする。
図６は、本発明の第２の実施の形態における半導体レーザ装置の例を示した図であり、ＣＭＯＳで構成した場合を例にして示している。なお、図６では、図１と同じものは同じ符号で示しており、ここではその説明を省略すると共に図１との相違点のみ説明する。
【００３８】
図６における図１との相違点は、カレントミラー回路２４から出力された電流を可変抵抗２５に供給するカレントミラー回路３２を追加して、定電流源２１を該カレントミラー回路３２の入力側トランジスタの両端に接続し、図１の駆動回路部２を図３の駆動回路部２ａに置き換えて半導体レーザＬＤを電源電圧ＶＤＤと駆動回路部２ａとの間に接続するようにしたことにあり、これに伴って、図１の制御回路部３を制御回路部３１にし、図１の半導体レーザ装置１を半導体レーザ装置３０にした。
図６において、半導体レーザ装置３０は、半導体レーザＬＤと、駆動回路部２ａと、半導体レーザＬＤの発光量を検出し該検出した発光量が所定値で一定になるように駆動回路部２ａに制御信号を出力する制御回路部３１とで構成されている。
【００３９】
制御回路部３１は、フォトダイオードＰＤと、定電流源２０，２１と、カレントミラー回路２４と、可変抵抗２５と、ＮＭＯＳトランジスタ３３及び３４で形成されたカレントミラー回路３２とで構成されている。なお、カレントミラー回路３２は、第２のカレントミラー回路をなす。カレントミラー回路３２において、ＮＭＯＳトランジスタ３３及び３４の各ゲートは接続され、該接続部はＮＭＯＳトランジスタ３３のドレインに接続されており、ＮＭＯＳトランジスタ３３及び３４の各ソースは接地電圧に接続されている。また、ＮＭＯＳトランジスタ３３と並列に定電流源２１が接続され、電源電圧ＶＤＤとＮＭＯＳトランジスタ３４のドレインとの間に可変抵抗２５が接続されている。可変抵抗２５とＮＭＯＳトランジスタ３４のドレインとの接続部の電圧Ｖｉが駆動回路部２ａに出力される。
【００４０】
このような構成において、モニタ電流Ｉｍと定電流源２０からの定電流Ｉｂが、カレントミラー回路２４によってカレントミラー回路３２の入力側トランジスタをなすＮＭＯＳトランジスタ３３に流される。ここで、定電流源２１は、定電流源２０と同じ電流Ｉｂを流すことから、カレントミラー回路２４から出力される電流Ｉｂは定電流源２１に流れてバイパスされ、カレントミラー回路３２の入力側トランジスタであるＮＭＯＳトランジスタ３３にはモニタ電流Ｉｍのみが流れる。ＮＭＯＳトランジスタ３３に流れたモニタ電流Ｉｍが、カレントミラー回路３２の出力をなすＮＭＯＳトランジスタ３４によって可変抵抗２５に流される。このため、モニタ電流Ｉｍが可変抵抗２５の電圧降下となり、モニタ電流Ｉｍが正確に電流‐電圧変換される。
【００４１】
図６で示した半導体レーザ装置３０の構成において、モニタ電流Ｉｍの値に対する電圧Ｖｉの関係を図７に示す。定電流源２０によるバイアス電流Ｉｂによって生じたオフセットをキャンセルする定電流源２１は、カレントミラー回路３２の入力側トランジスタ３３に並列に挿入されている。このため、カレントミラー回路３２にはモニタ電流Ｉｍのみが入力され、そのカレントミラー回路３２の出力端に接続された可変抵抗２５には(Ｒ２５×Ｉｍ)の電圧が発生する。すなわち、定電流源２０によるバイアス電流によって生じたオフセットをキャンセルすることができ、図７における（１）の領域のような、電圧ＶｉがＩｍ＝０からモニタ電流Ｉｍに正比例した特性を得ることができる。
【００４２】
可変抵抗２５には、モニタ電流Ｉｍのみが正確に流されており、モニタ電流Ｉｍに応じた正確な電圧Ｖｉを得ることができる。また、図７における（２）の領域では、モニタ電流Ｉｍが増加するとカレントミラー回路３２の出力側トランジスタ３４のドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓが確保されず、前記のような三極管領域となる。これらのことから、電圧Ｖｉとモニタ電流Ｉｍが、図７における（１）の領域である場合において、定電流源２１は、定電流源２０によるバイアス電流をキャンセルさせることができる。
【００４３】
前記第１の実施の形態でも述べたように、半導体レーザＬＤにはアノードコモンタイプとカソードコモンタイプがあり、図６では半導体レーザＬＤのカソードとフォトダイオードＰＤのアノードが接続されたカソードコモンタイプを例にして説明した。これに対して、半導体レーザＬＤのアノードとフォトダイオードＰＤのカソードが接続されたアノードコモンタイプの半導体レーザＬＤを使用した場合は、図６の回路が図８のようになる。なお、図８では、図３と同じものは同じ符号で示しており、ここではその説明を省略すると共に図３との相違点のみ説明する。
【００４４】
図８における図３との相違点は、カレントミラー回路２４ａから出力された電流を可変抵抗２５に供給するカレントミラー回路３２ａを追加して、定電流源２１を該カレントミラー回路３２ａの入力側トランジスタの両端に接続し、図３の駆動回路部２ａを図１の駆動回路部２に置き換えて半導体レーザＬＤを駆動回路部２と接地電圧との間に接続するようにしたことにあり、これに伴って、図３の制御回路部３ａを制御回路部３１ａにし、図３の半導体レーザ装置１を半導体レーザ装置３０にした。
【００４５】
制御回路部３１ａは、フォトダイオードＰＤ、定電流源２０，２１、カレントミラー回路２４ａ、ＰＭＯＳトランジスタ３３ａ及び３４ａで形成されたカレントミラー回路３２ａ、及び可変抵抗２５で構成されている。この場合、カレントミラー回路３２ａが第２のカレントミラー回路をなす。フォトダイオードＰＤにおいて、カソードは電源電圧ＶＤＤに接続され、アノードはＮＭＯＳトランジスタ２２ａを介して接地電圧に接続され、定電流源２０は、ＮＭＯＳトランジスタ２２ａに所定の定電流Ｉｂをバイアス電流として供給している。
【００４６】
カレントミラー回路３２ａにおいて、ＰＭＯＳトランジスタ３３ａ及び３４ａの各ゲートは接続され、該接続部はＰＭＯＳトランジスタ３３ａのドレインに接続されており、ＰＭＯＳトランジスタ３３ａ及び３４ａの各ソースは電源電圧ＶＤＤに接続されている。また、ＰＭＯＳトランジスタ３４ａのドレインと接地電圧との間に可変抵抗２５が接続され、ＰＭＯＳトランジスタ３４ａのドレインと可変抵抗２５の接続部の電圧Ｖｉが駆動回路部２に出力される。
【００４７】
このような構成において、モニタ電流Ｉｍと定電流源２０からの定電流Ｉｂが、カレントミラー回路２４ａによってカレントミラー回路３２ａの入力側トランジスタをなすＰＭＯＳトランジスタ３３ａに流される。ここで、定電流源２１は、定電流源２０と同じ電流Ｉｂを流すことから、カレントミラー回路２４ａから出力される電流Ｉｂは定電流源２１に流れてバイパスされ、カレントミラー回路３２ａの入力側トランジスタであるＮＭＯＳトランジスタ３３ａにはモニタ電流Ｉｍのみが流れる。ＮＭＯＳトランジスタ３３ａに流れたモニタ電流Ｉｍが、カレントミラー回路３２ａの出力をなすＮＭＯＳトランジスタ３４ａによって可変抵抗２５に流れる。このため、モニタ電流Ｉｍが可変抵抗２５の電圧降下となり、モニタ電流Ｉｍが正確に電流‐電圧変換される。
【００４８】
一方、図６及び図８では、ＣＭＯＳで構成した場合を例にして説明したが、ＭＯＳトランジスタの代わりにバイポーラトランジスタを使用してもよい。このようにした場合、図６の回路は図９のようになり、図８の回路は図１０のようになる。図９において、図６の各ＰＭＯＳトランジスタをそれぞれｐｎｐトランジスタに、図６の各ＮＭＯＳトランジスタをそれぞれｎｐｎトランジスタに置き換えた以外は図６の動作と同じであり、図１０においても、図８の各ＮＭＯＳトランジスタをそれぞれｎｐｎトランジスタに、図８の各ＰＭＯＳトランジスタをそれぞれｐｎｐトランジスタに置き換えた以外は図８の動作と同じであることからその動作説明は省略する。
【００４９】
なお、図９及び図１０では、バイポーラトランジスタを使用した回路であることから電源電圧をＶＣＣと示している。このように、図６及び図８〜図１０のいずれの構成においても、電圧Ｖｉとモニタ電流Ｉｍが図７における（１）の領域になるようにすれば、半導体レーザＬＤの光出力Ｐｏを発光量制御電圧Ｖｃｏｎに比例させて制御することができる。
【００５０】
このように、本第２の実施の形態における半導体レーザ装置は、フォトダイオードＰＤから流れるモニタ電流Ｉｍをカレントミラー回路２４及び３２を介して、又はカレントミラー回路２４ａ及び３２ａを介して可変抵抗２５に供給し、可変抵抗２５で該モニタ電流Ｉｍを電圧に変換して駆動回路部２又は２ａに印加する構成において、カレントミラー回路２４又は２４ａにバイアス電流Ｉｂを供給する定電流源２０を有すると共に、カレントミラー回路３２及び３２ａの入力側トランジスタと並列に電流Ｉｂを供給する定電流源２１を挿入するようにした。このことから、前記第１の実施の形態と同様の効果を得ることができると共に、図７で示したように、定電流源２０によるバイアス電流をキャンセルさせることができる電圧Ｖｉとモニタ電流Ｉｍの領域を拡大させることができ、使用可能範囲を広げることができる。
【００５１】
【発明の効果】
前記の説明から明らかなように、本発明の半導体レーザ装置によれば、半導体レーザの発光量に応じた電流を出力するフォトダイオードと、フォトダイオードからの電流が入力される第１のカレントミラー回路と、第１のカレントミラー回路に所定のバイアス電流を供給する第１の定電流源と、第１のカレントミラー回路の出力電流における該第１の定電流源によるバイアス電流分をバイパスする第２の定電流源と、該第２の定電流源によって前記バイアス電流分がバイパスされた第１のカレントミラー回路の出力電流を電圧に変換する電流‐電圧変換回路とを備え、電流‐電圧変換回路で変換された電圧に応じて半導体レーザに流れる電流を制御するようにした。このことから、フォトダイオードにおける寄生接合容量の影響を減らして半導体レーザの発光量制御に要する時間を短縮させることができると共に、簡単な回路でオフセット電圧を容易になくして半導体レーザの発光量調整を正確に行うことができるため、集積化及び低消費電力化を図ることができ、半導体レーザＬＤにおける光出力Ｐｏの制御回路の広帯域化を容易に実現することができる。
【００５２】
また、第１のカレントミラー回路の出力電流における該第１の定電流源によるバイアス電流分が該第２の定電流源によってバイパスされた、前記第１のカレントミラー回路の出力電流が入力される第２のカレントミラー回路を更に備え、電流‐電圧変換回路は、該第２のカレントミラー回路の出力電流を電圧に変換して前記駆動回路部に対する制御信号として出力するようにした。このことから、フォトダイオードにおける寄生接合容量の影響を減らして半導体レーザの発光量制御に要する時間を短縮させることができると共に、簡単な回路でオフセット電圧を容易になくして半導体レーザの発光量調整を正確に行うことができるため、集積化及び低消費電力化を図ることができ、半導体レーザＬＤにおける光出力Ｐｏの制御回路の広帯域化を容易に実現することができる。更に、駆動回路部に対する制御信号とフォトダイオードの出力電流において、第２の定電流源によってバイアス電流をキャンセルさせることができる領域を拡大させることができ、使用可能範囲を広げることができる。
【００５３】
具体的には、前記第２の定電流源は、第１の定電流源と同じ定電流を供給するようにしたことから、第１の定電流源によるバイアス電流によって生じ各機器ごとに異なるオフセットを確実になくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施の形態における半導体レーザ装置の例を示した図である。
【図２】  図１の半導体レーザ装置１の特性例を示した図である。
【図３】  本発明の第１の実施の形態における半導体レーザ装置の他の例を示した図である。
【図４】  本発明の第１の実施の形態における半導体レーザ装置の他の例を示した図である。
【図５】  本発明の第１の実施の形態における半導体レーザ装置の他の例を示した図である。
【図６】  本発明の第２の実施の形態における半導体レーザ装置の例を示した図である。
【図７】  図６の半導体レーザ装置３０の特性例を示した図である。
【図８】  本発明の第２の実施の形態における半導体レーザ装置の他の例を示した図である。
【図９】  本発明の第２の実施の形態における半導体レーザ装置の他の例を示した図である。
【図１０】  本発明の第２の実施の形態における半導体レーザ装置の他の例を示した図である。
【図１１】  半導体レーザとフォトダイオードの各特性例を示した図である。
【図１２】  従来の半導体レーザ装置の例を示した図である。
【図１３】  従来の半導体レーザ装置の他の例を示した図である。
【図１４】  図１２の半導体レーザ装置における特性例を示した図である。
【図１５】  図１３の半導体レーザ装置における特性例を示した図である。
【符号の説明】
１，３０  半導体レーザ装置
２，２ａ  駆動回路部
３，３ａ，３１，３１ａ  制御回路部
１２，１２ａ  制御部
２０，２１  定電流源
２４，２４ａ，３２，３２ａ  カレントミラー回路
２５  可変抵抗
ＬＤ  半導体レーザ
ＰＤ  フォトダイオード
Ｃ１  寄生接合容量
【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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