(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザに直列に接続され該半導体レーザに電流を供給して該半導体レーザを所定の光量で発光させる電流源と、前記半導体レーザと並列に接続された抵抗に直列に接続された電圧源と、この電圧源に直列に接続され前記半導体レーザをオン／オフさせるスイッチ回路とを有し、このスイッチ回路のオン／オフに応じて前記電流源から前記抵抗及び前記電圧源に流す電流をオン／オフすることを特徴とする半導体レーザ駆動装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体レーザ駆動装置において、前記電圧源をツェナーダイオードとして該ツェナーダイオードのツェナー電圧を前記電圧源の電圧としたことを特徴とする半導体レーザ駆動装置。
【請求項３】
請求項１記載の半導体レーザ駆動装置において、前記電圧源を１つもしくは複数のダイオードで構成して該ダイオードの順方向降下電圧を前記電圧源の電圧としたことを特徴とする半導体レーザ駆動装置。
【請求項４】
請求項１、２または３記載の半導体レーザ駆動装置において、前記抵抗及び前記電圧源に前記電流源からの電流を流したときに前記半導体レーザに順方向電圧を印加することを特徴とする半導体レーザ駆動装置。
【請求項５】
請求項４記載の半導体レーザ駆動装置において、前記抵抗及び前記電圧源に前記電流源からの電流を流したときに前記半導体レーザに印加する順方向電圧は前記半導体レーザが発光しない電圧であ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】
図７はレーザダイオードからなる半導体レーザの電流−光特性（Ｉ−Ｌ特性）を示す。半導体レーザに流れる電流が閾値Ｉｔｈ以下であるときには半導体レーザが発光せず、半導体レーザに流れる電流がＩｔｈ以上であるときには半導体レーザがその電流に応じた光量で発光する。
図１０は従来の半導体レーザ駆動装置の一例を示し、図１１はその半導体レーザ駆動装置の動作特性を示す。
【０００３】
レーザダイオードからなる半導体レーザ１の点灯制御は所定の光量が半導体レーザ１から得られるような電流を半導体レーザ１に供給することによって行われる。半導体レーザ１の発光の高速なスイッチングが必要である場合にはバイアス電流源１３からバイアス電流を半導体レーザ１にあらかじめ与えておき、スイッチング信号によるスイッチ回路５のオンでそのバイアス電流と所定の光量が半導体レーザ１から得られるような電流との差のスイッチング電流をスイッチング電流源１４から半導体レーザ１に与える。スイッチング電流源１４からのスイッチング電流量が少なければ、半導体レーザ１の発光のスイッチングはより速いスイッチングとなる。
【０００４】
このように半導体レーザ１の発光を高速にスイッチングする場合には、従来は制御されたバイアス電流を半導体レーザ１に与えることが行われている。制御されたバイアス電流を半導体レーザ１に与えるためには、特開昭６２ー２３７７８６号公報に記載されているような制御されたバイアス電流を半導体レーザに供給する高価な回路が付加され、この回路で煩雑な処理を行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように半導体レーザ１の発光を高速にスイッチングする場合には、従来は制御されたバイアス電流を半導体レーザに与えることが行われ、特開昭６２ー２３７７８６号公報に記載されているような制御されたバイアス電流を半導体レーザに供給する高価な回路が付加されてこの回路で煩雑な処理を行っているので、コストがかかっていた。
本発明は、半導体レーザの発光を高速にスイッチングすることが可能で、煩雑な処理を必要とせずに安価に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。
【０００６】
【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に係る発明は、半導体レーザに直列に接続され該半導体レーザに電流を供給して該半導体レーザを所定の光量で発光させる電流源と、前記半導体レーザと並列に接続された抵抗に直列に接続された電圧源と、この電圧源に直列に接続され前記半導体レーザをオン／オフさせるスイッチ回路とを有し、このスイッチ回路のオン／オフに応じて前記電流源から前記抵抗及び前記電圧源に流す電流をオン／オフするものであり、半導体レーザの発光を高速にスイッチングすることが可能で、煩雑な処理を必要とせずに安価にできる。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の半導体レーザ駆動装置において、前記電圧源をツェナーダイオードとして該ツェナーダイオードのツェナー電圧を前記電圧源の電圧としたものであり、半導体レーザの発光を高速にスイッチングすることが可能で、煩雑な処理を必要とせずに安価にできる。
【０００８】
請求項３に係る発明は、請求項１記載の半導体レーザ駆動装置において、前記電圧源を１つもしくは複数のダイオードで構成して該ダイオードの順方向降下電圧を前記電圧源の電圧としたものであり、半導体レーザの発光を高速にスイッチングすることが可能で、煩雑な処理を必要とせずに安価にできる。
【０００９】
請求項４に係る発明は、請求項１、２または３記載の半導体レーザ駆動装置において、前記抵抗及び前記電圧源に前記電流源からの電流を流したときに前記半導体レーザに順方向電圧を印加するものであり、半導体レーザの発光を高速にスイッチングすることが可能で、煩雑な処理を必要とせずに安価にできる。
【００１０】
請求項５に係る発明は、請求項４記載の半導体レーザ駆動装置において、前記抵抗及び前記電圧源に前記電流源からの電流を流したときに前記半導体レーザに印加する順方向電圧は前記半導体レーザが発光しない電圧であるものであり、半導体レーザの発光を高速にスイッチングすることが可能で、煩雑な処理を必要とせずに安価にできる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図８はレーザダイオードからなる半導体レーザ（以下ＬＤと称する）の電圧−電流特性（Ｖ−Ｉ特性）を示し、図９はＬＤの電圧−光特性（Ｖ−Ｌ特性）を示す。ＬＤの発光光量を制御するときには、図７に示すようなＩ−Ｌ特性に従い、ＬＤに供給する電流量を制御し、所望のＬＤ発光光量制御精度を得る。ＬＤに供給する電流がＩｔｈ以下であれば、ＬＤは発光しない。ＬＤに供給する電流がＩｔｈ以上であれば、ＬＤは発光して発光光量が電流量に応じて急激に増加する。
【００１２】
ＬＤは、ダイオードであるため、そのＶ−Ｉ特性は一般のシリコンダイオードと同じく図８に示すように電圧を徐々に増加させていったときに、ある電圧から急激（指数関数的）に電流量が増加する。図７に示すようにＬＤは、Ｉｔｈ以上の電流が流れると発光する。したがって、ＬＤは図９に示すように電圧が閾値Ｖｆｌｄ以上になると発光するというＶ−Ｌ特性を持つので、ＬＤに与える電圧によってＬＤの点灯、消灯を制御することができる。Ｖｆｌｄを挟み込む２つの電圧を交互に高速度でＬＤに与えることによって、ＬＤの点灯、消灯が高速に行われる（ＬＤに流れる電流が高速にスイッチングする）。
【００１３】
しかし、ＬＤ電圧によるＬＤ発光のスイッチングは、ＬＤ電圧の変化に対するＬＤ電流の変化が大きいので、所望のＬＤ発光光量制御精度が得られない。
そこで、本発明の実施例では、ＬＤ発光のオン／オフ制御はＬＤの端子に印加する電圧で行うこととし、ＬＤの発光光量の制御はＬＤに供給する電流量を電流源で制御するようにすることで、光量が制御された高速なＬＤ発光のスイッチングを可能にする。
ＬＤ消灯時にＬＤに与える電圧がＶｆｌｄに近い方が、ＬＤの発光がより高速にスイッチングする。そのため、本発明の実施例では、ＬＤ消灯時にＶｆｌｄに近いバイアス電圧を電圧源によりＬＤに与えておく。
【００１４】
ところで、ＬＤは経時で発光効率が変化し、ＬＤのＩ−Ｌ特性は図７に示す実線から矢印の方向へシフトして破線のように変化する（ＬＤが劣化する）ことが知られている。この変化により、ＬＤのＶ−Ｌ特性も図９に示すように矢印の方向に変化し、Ｖｆｌｄが（＋）方向にシフトしてしまう。このため、電圧源からＬＤに与えるバイアス電圧が一定のままであれば、ＬＤの発光のスイッチング特性が変化することになる。
【００１５】
ＬＤ消灯時は、バイアス電圧が変化していないから、ＬＤの発光効率の低下が起こったときにＬＤから所定の光量を得るために電流源からＬＤへの供給電流が増加すると、その電流の増加分はＬＤにバイアス電圧を与えている電圧源に流れ込む。この電圧源に直列に抵抗を接続しておけば、電圧源に流れ込む電流が増加するに従い、その抵抗の電圧降下が増加し、これによりＬＤの端子電圧が増加する。これは、ＬＤに電圧源から印加されるバイアス電圧がＬＤの発光効率の低下に伴い増加することであり、ＬＤの発光効率の低下によって引き起こされるスイッチング特性の劣化を和らげるものである。
【００１６】
図１は本発明の第１実施例を示す。この第１実施例は、請求項１に係る発明の実施例であり、ＬＤ１と直列に接続されＬＤ１の発光光量を制御する電流源２と、ＬＤ１に並列に接続された抵抗３と、この抵抗３に直列に接続された電圧源４と、この電圧源４に直列に接続されスイッチング信号によりオン／オフさせるスイッチ回路５とからなり、抵抗３の電圧降下Ｖｒと電圧源４の電圧Ｅとの合成電圧は図９に示すような電圧Ｖｆｌｄより小さい電圧である。
【００１７】
図２は第１実施例のＬＤ１点灯状態を示し、図３は第１実施例のＬＤ１消灯状態を示す。第１実施例においては、ＬＤ１が点灯している状態はスイッチ回路５が開いている（オフしている）状態である。このとき、ＬＤ１は、図２に示すように電流源２から所定の光量が得られるように電流が供給される。また、ＬＤ１が消灯している状態は、図３に示すようにスイッチ回路５が閉じている（オンしている）状態である。このとき、ＬＤ１の端子電圧Ｖｏｐは抵抗３の電圧降下Ｖｒと電圧源４の電圧Ｅとの合成電圧と等しくなる。ゆえに、ＬＤ１の端子電圧Ｖｏｐは図９に示すような電圧Ｖｆｌｄより小さい電圧である。
【００１８】
ＬＤ１の端子電圧ＶｏｐがＶｆｌｄより小さいときにはＬＤ１が発光するだけの電流がＬＤ１に流れず、ＬＤ１は発光しない。電流源２から供給されている電流は、図８に示すようなＬＤ１のＶ−Ｉ特性に従った電流量がＬＤ１に流れ、ＬＤ１に流れきらない電流が抵抗３と電圧源４に流れる。
【００１９】
ＬＤ１の発光効率の低下が起こったときは、ＬＤ１から所定の光量を得るために電流源２から供給される電流が増加する。この電流の増加分は抵抗３と電圧源４に流れ、抵抗３の電圧降下Ｖｒが増加する。これにより、ＬＤ１の端子にかかるバイアス電圧が増加する。
【００２０】
ＬＤ１の発光効率の低下により、ＬＤ１のＶｆｌｄが（＋）方向に変化するが、ＬＤ１の端子にかかるバイアス電圧が増加することで、Ｖｆｌｄとバイアス電圧との差の変化量はＶｆｌｄの変化量より小さくなり、抵抗３が無い場合に比べてＬＤ１発光のスイッチング特性の劣化は和らぐことになる。
【００２１】
このように、第１実施例は、請求項１に係る発明の実施例であって、ＬＤ１に直列に接続され該ＬＤ１に電流を供給して該ＬＤ１を所定の光量で発光させる電流源２と、前記ＬＤ１と並列に接続された抵抗３と、この抵抗３に直列に接続された電圧源４と、この電圧源４に直列に接続され前記ＬＤ１をオン／オフさせるスイッチ回路５とを有し、このスイッチ回路５のオン／オフに応じて前記電流源２から前記抵抗３及び前記電圧源４に流す電流をオン／オフするので、ＬＤの発光を高速にスイッチングすることが可能で、煩雑な処理を必要とせずに安価にでき、さらに経時によるＬＤ発光のスイッチング特性の劣化を和らげることができる。
【００２２】
図４は本発明の第２実施例を示す。この第２実施例は、請求項２に係る発明の実施例であり、上記第１実施例において、電圧源４をツェナーダイオード６に置き換えてツェナーダイオード６のツェナー電圧ＶｚをＶｆｌｄより小さく設定したものである。スイッチ回路５が閉じているときには、ツェナーダイオード６は電流源２から電流が流れてツェナー電圧Ｖｚを発生し、抵抗３の電圧降下Ｖｒとツェナーダイオード６のツェナー電圧Ｖｚとの合成電圧がＬＤ１の端子電圧Ｖｏｐと等しくなる。ゆえに、ＬＤ１の端子電圧Ｖｏｐは図９に示すような電圧Ｖｆｌｄより小さい電圧である。
【００２３】
このように、第２実施例は、請求項２に係る発明の実施例であって、請求項１記載の半導体レーザ駆動装置において、前記電圧源４をツェナーダイオード６として該ツェナーダイオード６のツェナー電圧Ｖｚを前記電圧源４の電圧としたので、ＬＤの発光を高速にスイッチングすることが可能で、煩雑な処理を必要とせずに安価にでき、さらに経時によるＬＤ発光のスイッチング特性の劣化を和らげることができる。
【００２４】
図５は本発明の第３実施例を示す。この第３実施例は、請求項３に係る発明の実施例であり、上記第１実施例において、前記電圧源４をダイオード７に置き換えてダイオード７の順方向降下電圧Ｖｆを前記電圧源４の電圧としたものである。ダイオード７の順方向降下電圧ＶｆはＶｆｌｄより小さく設定されている。スイッチ回路５が閉じているときには、ダイオード７は電流源２から電流が流れて順方向降下電圧Ｖｆを発生し、抵抗３の電圧降下Ｖｒとダイオード７の順方向降下電圧Ｖｆとの合成電圧がＬＤ１の端子電圧Ｖｏｐと等しくなる。ゆえに、ＬＤ１の端子電圧Ｖｏｐは図９に示すような電圧Ｖｆｌｄより小さい電圧である。
【００２５】
図６は本発明の第４実施例を示す。この第４実施例は、請求項３に係る発明の他の実施例であり、上記第１実施例において、スイッチ回路５をトランジスタ８で構成し、電流源２をトランジスタ９及び抵抗１０〜１２からなる電流源で構成したものである。電流源２は電流指示信号に応じた電流を出力し、トランジスタ８はスイッチング信号によりオン／オフされる。
なお、上記第３実施例及び第４実施例は、ダイオード７が１つであるが、これを同方向に向けて直列に接続した複数のダイオードとしてもよい。
【００２６】
このように、第３実施例及び第４実施例は、請求項３に係る発明の実施例であって、請求項１記載の半導体レーザ駆動装置において、前記電圧源４を１つもしくは複数のダイオード７で構成して該ダイオード７の順方向降下電圧を前記電圧源４の電圧としたので、ＬＤの発光を高速にスイッチングすることが可能で、煩雑な処理を必要とせずに安価にでき、さらに経時によるＬＤ発光のスイッチング特性の劣化を和らげることができる。
【００２７】
また、上記第１実施例乃至第４実施例は、請求項４に係る発明の実施例でもあって、請求項１、２または３記載の半導体レーザ駆動装置において、前記抵抗３及び前記電圧源４、６、７に前記電流源２からの電流を流したときに前記ＬＤ１に順方向電圧を印加するものであり、上記第１実施例乃至第４実施例と同様にＬＤの発光を高速にスイッチングすることが可能で、煩雑な処理を必要とせずに安価にでき、さらに経時によるＬＤ発光のスイッチング特性の劣化を和らげることができる。
【００２８】
さらに、上記第１実施例乃至第４実施例は、請求項５に係る発明の実施例でもあって、請求項４記載の半導体レーザ駆動装置において、前記抵抗３及び前記電圧源４、６、７に前記電流源２からの電流を流したときに前記ＬＤ１に印加する順方向電圧は前記ＬＤ１が発光しない電圧であり、上記第１実施例乃至第４実施例と同様にＬＤの発光を高速にスイッチングすることが可能で、煩雑な処理を必要とせずに安価にでき、さらに経時によるＬＤ発光のスイッチング特性の劣化を和らげることができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように請求項１に係る発明によれば、半導体レーザに直列に接続され該半導体レーザに電流を供給して該半導体レーザを所定の光量で発光させる電流源と、前記半導体レーザと並列に接続された抵抗に直列に接続された電圧源と、この電圧源に直列に接続され前記半導体レーザをオン／オフさせるスイッチ回路とを有し、このスイッチ回路のオン／オフに応じて前記電流源から前記抵抗及び前記電圧源に流す電流をオン／オフするので、半導体レーザの発光を高速にスイッチングすることが可能で、煩雑な処理を必要とせずに安価にでき、さらに経時によるＬＤ発光のスイッチング特性の劣化を和らげることができる。
【００３０】
請求項２に係る発明によれば、請求項１記載の半導体レーザ駆動装置において、前記電圧源をツェナーダイオードとして該ツェナーダイオードのツェナー電圧を前記電圧源の電圧としたので、半導体レーザの発光を高速にスイッチングすることが可能で、煩雑な処理を必要とせずに安価にでき、さらに経時によるＬＤ発光のスイッチング特性の劣化を和らげることができる。
【００３１】
請求項３に係る発明によれば、請求項１記載の半導体レーザ駆動装置において、前記電圧源を１つもしくは複数のダイオードで構成して該ダイオードの順方向降下電圧を前記電圧源の電圧としたので、半導体レーザの発光を高速にスイッチングすることが可能で、煩雑な処理を必要とせずに安価にでき、さらに経時によるＬＤ発光のスイッチング特性の劣化を和らげることができる。
【００３２】
請求項４に係る発明によれば、請求項１、２または３記載の半導体レーザ駆動装置において、前記抵抗及び前記電圧源に前記電流源からの電流を流したときに前記半導体レーザに順方向電圧を印加するので、半導体レーザの発光を高速にスイッチングすることが可能で、煩雑な処理を必要とせずに安価にでき、さらに経時によるＬＤ発光のスイッチング特性の劣化を和らげることができる。
【００３３】
請求項５に係る発明によれば、請求項４記載の半導体レーザ駆動装置において、前記抵抗及び前記電圧源に前記電流源からの電流を流したときに前記半導体レーザに印加する順方向電圧は前記半導体レーザが発光しない電圧であるので、半導体レーザの発光を高速にスイッチングすることが可能で、煩雑な処理を必要とせずに安価にでき、さらに経時によるＬＤ発光のスイッチング特性の劣化を和らげることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す回路図である。
【図２】同第１実施例の半導体レーザ点灯状態を示す等価回路図である。
【図３】同第１実施例の半導体レーザ消灯状態を示す等価回路図である。
【図４】本発明の第２実施例を示す回路図である。
【図５】本発明の第３実施例を示す回路図である。
【図６】本発明の第４実施例を示す回路図である。
【図７】半導体レーザの電流−光特性を示す特性図である。
【図８】半導体レーザの電圧−電流特性を示す特性図である。
【図９】半導体レーザの電圧−光特性を示す特性図である。
【図１０】従来の半導体レーザ駆動装置の一例を示す回路図である。
【図１１】同半導体レーザ駆動装置の動作特性を示す特性図である。
【符号の説明】
１      半導体レーザ
２      電流源
３      抵抗
４      電圧源
５      スイッチ回路
６      ツェナーダイオード
７      ダイオード
８、９      トランジスタ
１０〜１２      抵抗
１３      バイアス電流源
１４      スイッチング電流源
【図１】
0003806464.tif 000002
【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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