JPH0516676B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、サーマルシヤツトオフ機能を改善し
た半導体レーザ素子駆動回路に関するものであ
る。

（従来の技術） 半導体レーザ素子の光出力は、素子温度の変動
により容易に変化する。そこで、温度が変化して
も一定の光出力が得られるようにするために、半
導体レーザ素子の光出力に応じて駆動電流を自動
調整するAPC（Automatic Poweu Control）機
能が駆動回路に設けられている。また、半導体レ
ーザ素子は温度上昇により光出力が低下し、これ
を補正すべくAPC機能により駆動電流を増加さ
せるとより一層温度が上昇する。そして、周囲温
度が異常に上昇する等により、半導体レーザ素子
が配置される放熱フインの発散熱量が半導体レー
ザ素子の発熱熱量より低下すると、半導体レーザ
素子は熱暴走を生じて破壊に至る。そこで、放熱
フインにサーミスタ等を付設し、周囲温度が所定
値以上となると半導体レーザ素子の駆動電流回路
を遮断して半導体レーザ素子の駆動を停止するサ
ーマルシヤツトオフ機能が駆動回路に設けられて
いる。

ここで、第２図の従来の半導体レーザ素子駆動
回路の一例の回路図を示す。第２図において、半
導体レーザ素子１とPINフオトダイオード２とが
近接して一対に配置され、半導体素子レーザ素子
１のアノードは接地されカソードはインビーダン
ス可変素子たる第１のトランジスタ３のコレクタ
に接続されている。PINフオトダイオード２のカ
ソードは接地されるとともに電流電圧変換回路た
る第１の比較増幅器４のプラス入力端子に接続さ
れ、アノードは第１の比較増幅器４のマイナス入
力端子に接続されている。この第１の比較増幅回
路４の出力端子は、第２の比較増幅器５のプラス
入力端子に接続されている。そして、この第２の
比較増幅器５のマイナス入力端子は第１の基準電
圧設定回路６を介してマイナス電源７に接続さ
れ、出力端子は第１のトランジスタ３のベースに
接続されている。さらに、この第１のトランジス
タ３のエミツタはスイツチング素子たる第２のト
ランジスタ８を介してマイナス電源７に接続され
ている。そして、第２のトランジスタ８のベース
は第３の比較増幅器９の出力端子に接続され、こ
の第３の比較増幅器９のマイナス入力端子は第２
の基準電圧設定回路１０を介してマイナス電源７
に接続され、プラス入力端子は抵抗１１とサーミ
スタ１２の接続点に接続されている。そして、抵
抗１１の他端は接地され、サーミスタ１２の他端
はマイナス電源７に接続されている。

かかる構成において、半導体レーザ素子１の温
度が何んらかの理由で上昇して光出力が低下する
と、その一部を受光するPINフオトダイオード２
の受光量が低下して起電流が低下する。このため
に、第１の比較増幅器４の出力電圧は上昇し、第
１の基準電圧設定回路６で設定される第１の基準
電圧と比較されて第２の比較増幅器５の出力電圧
も上昇して第１のトランジスタ３のインピーダン
ズが低下する。ここで、第２のトランジスタ８が
導通状態であれば、半導体レーザ素子１に流れる
電流は増加して光出力を上昇させる。このよう
に、PINフオトダイオード２の受光量に応じて、
半導体レーザ素子１の駆動電流回路に直列に介装
された第１とトランジスタ３のインピーダンズを
調整することで、半導体レーザ素子１の光出力が
一定に制御されている。なお、第１の基準電圧設
定回路６で設定される第１の基準電圧によつて光
出力の大きさは調整される。

また、半導体レーザ素子１の放熱フイン等に付
設されたサーミスタ１２と抵抗１１によつて分圧
されて第３の比較増幅器９のプラス入力端子に印
加される電圧は、周囲温度が所定値以下であれば
第２の基準電圧設定回路１０によりマイナス入力
端子に印加される第２の基準電圧より高くなるよ
うに設定され、通常は第２トランジスタ８を導通
状態とする。そして、周囲温度の上昇に伴ないサ
ーミスタ１２の抵抗値は減少し、周囲温度が所定
値以上となると第３の比較増幅器９のプラス入力
端子に印加される電圧はマイナス入力端子に印加
される第２の基準電圧より低下して第２のトラン
ジスタ８は非導通に反転される。このように、周
囲温度の上昇により、半導体レーザ素子１の駆動
電流回路に直列に介装された第２のトランジスタ
８を非導通とすることで、半導体レーザ素子１に
流れる駆動電流が遮断され、半導体レーザ素子１
の駆動が停止されて破壊が防止される。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、上記した従来の半導体レーザ素子駆
動回路は、温度検査素子としてサーミスタ１２を
用いこのサーミスタ１２を半導体レーザ素子１の
放熱フイン等に付設するものである。このため
に、放熱フインが大きくなり、小型化しにくいと
いう問題点があつた。また、サーミスタ１２は半
導体レーザ素子１から離れた位置に取り付けら
れ、半導体レーザ素子１自体の温度を精度良く検
出することができず、周囲温度等の影響を大きく
受け易いという問題点があつた。

本発明の目的は、上記の従来の半導体レーザ素
子駆動回路の問題点を解決すべくなされたもの
で、半導体レーザ素子と近接して一対に配置され
るPINフオトダイオードで半導体レーザ素子の温
度を精度良く検出できて小型化に好適な半導体レ
ーザ素子駆動回路を提供することにある。

（問題を解決するための手段） かかる目的を達成するために、本発明の半導体
レーザ素子駆動回路は、半導体レーザ素子とPIN
フオトダイオードが近傍して一対に配置され、こ
のPINフオトダイオードの受光量に応じた起電流
を電流電圧変換回路で電圧信号に変換し、前記半
導体レーザ素子の駆動回路に直列に介装されたイ
ンピーダンス可変素子を前記電圧信号に応じて制
御して前記半導体レーザ素子の光出力が一定とな
るようにした半導体レーザ素子駆動回路におい
て、前記PINフオトダイオードに時分割で短時間
電流を流してこのPINフオトダイオードによる降
下電圧を検出し、この検出信号が基準値より小さ
いときに前記半導体レーザ素子の駆動回路に直列
に介装されたスイツチング素子を開成して前記半
導体レーザ素子の駆動を停止するように構成され
ている。

（作用） 半導体レーザ素子と近接して一対に配置される
PINフオトダイオードに時分割で短時間電流を流
してこのPINフオトダイオードによる降下電圧を
検出し、この検出信号が基準値より小さいときに
半導体レーザ素子の駆動電流回路に直列に介装さ
れたスイツチング素子を開成するようにしたの
で、半導体レーザ素子の温度変化に応じて最も精
度良く温度変化するPINフオトダイオードのイン
ピータンス変化によつて、半導体レーザ素子の温
度を検出でき、精度良く半導体レーザ素子の駆動
電流回路を遮断することができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を第１図を参照して説明
する。第１図は、本発明の半導体レーザ素子駆動
回路の一実施例の回路図である。第１図いおい
て、第２図と同一回路素子には同一符号を付して
重複する説明を省略する。

第１図において、PINフオトダイオード２のア
ノードは常開接点１３を介して定電流源１４に接
続され、常閉接点１５を介して第１の比較増幅器
４のマイナス入力端子に接続され、さらに常開接
点１６を介して第４の比較増幅器１７のプラス入
力端子に接続されている。第１の比較増幅器４の
出力端子は常閉接点１８を介して第２の比較増幅
器５のプラス入力端子に接続されている。この第
２の比較増幅器５のプラス入力端子は第１のコン
デンサ１９を介して接地されている、また、第４
の比較増幅器１７のマイナス入力端子は接地さ
れ、出力端子は常開接点２０を介して第３の比較
増幅器９のプラス入力端子に接続されている。こ
の第３の比較増幅器９のプラス入力端子は第２の
コンデンサ２１を介して接地されている。さら
に、常開接点１３，１６，２０および常閉接点１
５，１８は連動して制御回路２２によつて周期的
に短時間の切換動作が行われる。例えば、10〜50
ｍsecの周期で１ｍsecの間常開接点１３，１６，
２０が開成されるとともに常閉接点１５，１８が
開成される。なお、第２図に示したサーミスタ１
２が省かれている。

かかる構成において、常開接点１３，１６，２
０が開成状態で常閉接点１５，１８が開成状態で
あれば、PINフオトダイオード２の受光量に応じ
た起電流が第１の比較増幅器で電圧信号に変換さ
れ、常閉接点１８を介して第２の比較増幅器５の
プラス入力端子に印加されるとともに、第１のコ
ンデンサ１９に充電される。そして、第２図に示
す従来回路と同時に、PINフオトダイオード２の
受光量に応じた電圧信号が第１の基準電圧設定回
路６で設定された第１の基準電圧と比較され第１
のトランジスタ３のインピーダンスが制御され
る。そして、半導体レーザ素子１に流れる電流値
が制御されて、半導体レーザ素子１の光出力が一
定となる。なお、第２のコンデンサ２１には所定
の電圧が充電されており、第２のトランジスタ８
は導通状態に維持されている。

そして、制御回路２２により常開接点１３，１
６，２０が閉成され、常閉接点１５，１８が開成
されると、定電流源１４からPINフオトダイオー
ド２に順方向に所定の定電流が流れる。このPIN
フオトダイオード２は半導体レーザ素子１に近接
して一対に配置されており、半導体レーザ素子１
の温度に連動して温度が変動する。そして、IN
フオトダイオード２は温度上昇によりインピーダ
ンスが低下し、温度に応じた降下電圧を生じる。
このPINフオトダイオード２のアノードに出力さ
れる降下電圧が閉成された常開接点１６を介して
第４の比較増幅器１７で増幅される。さらに、こ
の増幅出力電圧が閉成された常開接点２０を介し
て第３の比較増幅器９で第２の基準電圧と比較さ
れるとともに、第２のコンデンサ２１に充電され
る。

ここで、第４の比較増幅器１７の増幅出力電圧
が第２の基準電圧より高ければ、半導体レーザ素
子１は所定の温度まで達してしないとして第２の
トランジスタ８を導通状態に維持する。なお、こ
の常閉接点１５，１８が開成されている間は、第
１のコンデンサ１９に充電されて保持された電圧
が第２の比較増幅器５に印加されており、第１の
インピーダンスが変化する等の不都合な動作は生
じない。

また、第４の比較増幅器１７の増幅出力電圧が
第２の基準電圧より低くなければ、半導体レーザ
素子１は所定の温度以上に達しており、第２のト
ランジスタ８を非導通として、半導体レーザ素子
１の駆動電流回路を遮断して半導体レーザ素子１
の駆動が停止される。

なお、第１と第２のコンデンサ１９，２１はそ
れぞれ動作開始時に適宜な電圧で充電されてい
る。また、常開接点１３，１６，２０および常閉
接点１５，１８はアナログスイツチまたは電界効
果トランジスタ等を用いて構成し、制御回路２２
はロジツク回路やマイクロコンピユータ等を用い
て構成すれば良い。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の半導体レーザ素
子駆動回路によれば、半導体レーザ素子に近接し
て一対で配置されるPINフオトダイオードにより
温度を検出するようにしたので、半導体レーザ素
子の温度を精度良く検出することができる。ま
た、半導体レーザ素子の光出力の一部を受光する
PINフオトダイオードを時分割で温度検出素子と
して用いるので、従来のサーミスタのごとき他の
温度検出素子を必要とせず、それだけ小型化およ
び軽量化することができるという優れた効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の半導体レーザ素子駆動回路
の一実施例の回路図であり、第２図は、従来の半
導体レーザ素子駆動回路の一例の回路図である。 １：半導体レーザ素子、２：PINフオトダイオ
ード、３，８：トランジスタ、４，５，９，１
７：比較増幅器、６，１０：基準電圧設定回路、
１３，１６，２０：常開接点、１４：定電流源、
１５，１８：常閉接点、２２：制御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 半導体レーザ素子とPINフオトダイオードが
   近接して一対に配置され、このPINフオトダイオ
   ードの受光量に応じた起電流を電流電圧変換回路
   で電圧信号に変換し、前記半導体レーザ素子の駆
   動電流回路に直列に介装されたインビーダンス可
   変素子を前記電圧信号に応じて制御して前記半導
   体レーザ素子の光出力が一定となるようにした半
   導体レーザ素子駆動回路において、前記PINフオ
   トダイオードに時分割で短時間電流を流してこの
   PINフオトダイオードによる降下電圧を検出し、
   この検出信号が基準値より小さいときに前記半導
   体レーザ素子の駆動電流回路に直列に介装された
   スイツチング素子を開成して前記半導体レーザ素
   子の駆動を停止することを特徴とする半導体レー
   ザ素子駆動回路。