JPH08242031A - Semiconductor laser drive circuit - Google Patents
Semiconductor laser drive circuitInfo
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 変位センサの投光部に用いる半導体レーザ駆
動回路において、レーザダイオードの発光強度を外部入
力により制御できるようにすること。
【構成】 スイッチング回路1で電源をパルス化し、そ
の電源をレーザ駆動部5を介して発光部6に供給する。
レーザダイオードLDの光出力はフォトダイオードPD
によってモニタされ、そのモニタ電圧が誤差増幅回路3
にフィードバックされる。演算増幅器OPは基準電圧発
生回路2の基準信号とモニタ電圧とを比較し、誤差信号
をトランジスタTr1に与える。このときFETのソー
スに制御信号が入力されると、その値がフォトダイオー
ドPDの出力端で加算される。ここでの加算値が基準信
号と等しくなるようフィードバック回路が動作するの
で、制御信号の増加又は減少により、レーザビームの強
度が減少又は増加する。
(57) [Abstract] [Purpose] To enable control of the emission intensity of a laser diode by an external input in a semiconductor laser drive circuit used for a light emitting section of a displacement sensor. [Structure] A power source is pulsed by a switching circuit 1, and the power source is supplied to a light emitting section 6 through a laser driving section 5.
The optical output of the laser diode LD is the photodiode PD.
Is monitored by, and the monitor voltage is monitored by the error amplification circuit 3
Be fed back to. The operational amplifier OP compares the reference signal of the reference voltage generating circuit 2 with the monitor voltage and gives an error signal to the transistor Tr1. At this time, when the control signal is input to the source of the FET, the value is added at the output end of the photodiode PD. Since the feedback circuit operates so that the added value here becomes equal to the reference signal, the intensity of the laser beam is decreased or increased by increasing or decreasing the control signal.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、レーザビームの強度を
外部入力により制御する半導体レーザ駆動回路に関する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser drive circuit for controlling the intensity of a laser beam by an external input.
【0002】[0002]
【従来の技術】検知物体の位置、移動、又は種類を検出
するために各種の変位センサが用いられている。変位セ
ンサは一般にレーザビームを出射する投光部と、検知物
体から反射光を受光する受光部とを含んで構成される。
そして投光部には半導体レーザが用いられ、これを駆動
するために半導体レーザ駆動回路が設けられている。2. Description of the Related Art Various displacement sensors are used to detect the position, movement, or type of a sensing object. The displacement sensor generally includes a light projecting unit that emits a laser beam and a light receiving unit that receives reflected light from a detection object.
A semiconductor laser is used in the light projecting section, and a semiconductor laser drive circuit is provided to drive the semiconductor laser.
【0003】半導体レーザ駆動回路も連続光(CW光)
を出力するものと、パルス光を出力するものがある。い
ずれもレーザダイオードLDの温度上昇による光出力変
化を防止するために、レーザダイオードLDを保持する
ステムにフォトダイオードPDを取付け、フォトダイオ
ードPDの出力電流をモニタすることにより、レーザダ
イオードLDの光出力の安定化を図る補償回路が設けら
れている。The semiconductor laser drive circuit is also continuous light (CW light)
There are those that output pulse light and those that output pulsed light. In either case, in order to prevent a change in light output due to a rise in temperature of the laser diode LD, a photodiode PD is attached to the stem holding the laser diode LD, and the output current of the photodiode PD is monitored, so that the light output of the laser diode LD is monitored. A compensation circuit is provided to stabilize the.
【0004】図6はこのような機能を有する従来の半導
体レーザ駆動回路の一例である。この半導体レーザ駆動
回路は大きく分けて、スイッチング回路1、基準電圧発
生回路2、誤差増幅回路3、充放電回路4、レーザ駆動
部5、発光部6を含んで構成される。FIG. 6 shows an example of a conventional semiconductor laser drive circuit having such a function. This semiconductor laser drive circuit is roughly divided into a switching circuit 1, a reference voltage generation circuit 2, an error amplification circuit 3, a charge / discharge circuit 4, a laser drive unit 5, and a light emitting unit 6.
【0005】発光部6からスイッチング回路1にかけて
その構成を説明する。発光部6は同一ステムに取付けら
れたレーザダイオードLDとフォトダイオードPD(受
光素子)を有し、レーザダイオードLDのカソード側に
保護抵抗R1が接続され、フォトダイオードPDのアノ
ード側にモニタ用抵抗R2が接続されている。これらの
抵抗R1,R2の片端は共にGNDラインに接続され、
レーザダイオードLDのアノード側とフォトダイオード
PDのカソード側は共通接続されている。The structure of the light emitting portion 6 to the switching circuit 1 will be described. The light emitting section 6 has a laser diode LD and a photodiode PD (light receiving element) attached to the same stem, a protection resistor R1 is connected to the cathode side of the laser diode LD, and a monitoring resistor R2 is connected to the anode side of the photodiode PD. Are connected. Both ends of these resistors R1 and R2 are connected to the GND line,
The anode side of the laser diode LD and the cathode side of the photodiode PD are commonly connected.
【0006】レーザ駆動部5は発光部6に駆動電流を供
給する回路であり、NPN型のトランジスタTr1で構
成される。トランジスタTr1のエミッタは発光部6
に、コレクタはスイッチング回路1の出力端に、ベース
は誤差増幅回路3の出力端に夫々接続される。充放電回
路4は抵抗R3とコンデンサC1の並列接続体で構成さ
れ、コンデンサC1の充電及び放電によりレーザダイオ
ードLDのパルス電流の立ち上がり及び立ち下がり時定
数を規定する回路である。The laser drive section 5 is a circuit for supplying a drive current to the light emitting section 6, and is composed of an NPN type transistor Tr1. The emitter of the transistor Tr1 is the light emitting section 6
The collector is connected to the output end of the switching circuit 1 and the base is connected to the output end of the error amplification circuit 3. The charging / discharging circuit 4 is composed of a resistor R3 and a capacitor C1 connected in parallel, and is a circuit that regulates the rise and fall time constants of the pulse current of the laser diode LD by charging and discharging the capacitor C1.
【0007】誤差増幅回路3は、抵抗R2の両端から得
られるモニタ信号Vmと、基準電圧発生回路2で発生し
た基準信号Vrとが入力され、それらの差分値を増幅し
て補正信号を生成する回路である。誤差増幅回路3内の
演算増幅器OPは、その非反転入力端にモニタ信号Vm
が入力され、反転入力端に基準信号Vrが入力されると
それらの差分値を増幅し、誤差信号Veをトランジスタ
Tr2のベースに供給する。NPN型のトランジスタT
r2のコレクタとスイッチング回路1の出力端の間に
は、抵抗R4とダイオードD2とが直列に接続されてい
る。またトランジスタTr2のエミッタは抵抗R5を介
してGNDラインに接続されている。そしてダイオード
D2のカソード側とGNDライン間に充放電回路4が接
続される。尚、演算増幅器OPの出力端と反転入力端に
ノイズ防止用のコンデンサC2が接続されている。The error amplification circuit 3 receives the monitor signal Vm obtained from both ends of the resistor R2 and the reference signal Vr generated by the reference voltage generation circuit 2, and amplifies the difference value between them to generate a correction signal. Circuit. The operational amplifier OP in the error amplifier circuit 3 has a monitor signal Vm at its non-inverting input terminal.
Is input and the reference signal Vr is input to the inverting input terminal, the difference value between them is amplified and the error signal Ve is supplied to the base of the transistor Tr2. NPN type transistor T
A resistor R4 and a diode D2 are connected in series between the collector of r2 and the output terminal of the switching circuit 1. The emitter of the transistor Tr2 is connected to the GND line via the resistor R5. The charge / discharge circuit 4 is connected between the cathode side of the diode D2 and the GND line. A noise preventing capacitor C2 is connected to the output terminal and the inverting input terminal of the operational amplifier OP.
【0008】基準電圧発生回路2は誤差増幅回路3に対
して基準信号(パルス)Vrを発生する回路である。ス
イッチング回路1の出力端とGNDライン間に抵抗R8
と定電圧ダイオードD3が直列に接続され、定電圧ダイ
オードD3の基準電圧と等しい波高値を持つ電圧パルス
が定電圧ダイオードD3の両端に発生する。このパルス
は抵抗R6、R7で電圧が分圧され、演算増幅器OPの
反転入力端に基準信号Vrとして与えられる。The reference voltage generation circuit 2 is a circuit for generating a reference signal (pulse) Vr to the error amplification circuit 3. A resistor R8 is provided between the output end of the switching circuit 1 and the GND line.
And the constant voltage diode D3 are connected in series, and a voltage pulse having a peak value equal to the reference voltage of the constant voltage diode D3 is generated at both ends of the constant voltage diode D3. The voltage of this pulse is divided by the resistors R6 and R7, and is applied to the inverting input terminal of the operational amplifier OP as the reference signal Vr.
【0009】スイッチング回路1は電源(電圧+Vc)
を入力パルスSPに基づいて開閉する回路であり、スイ
ッチングのトランジスタTr3と抵抗R9により構成さ
れる。ここでは例えばトランジスタTr3をPNP型と
すると、入力パルスSPがLレベル時にオン状態にな
り、エミッタに接続された抵抗R9を介してコレクタ側
にパルス電圧が供給される。The switching circuit 1 is a power source (voltage + Vc)
Is a circuit that opens and closes based on the input pulse SP, and is configured by a switching transistor Tr3 and a resistor R9. Here, for example, when the transistor Tr3 is a PNP type, when the input pulse SP is at L level, it is turned on, and the pulse voltage is supplied to the collector side via the resistor R9 connected to the emitter.
【0010】このように構成された従来の半導体レーザ
駆動回路の動作について説明する。先ず電源電圧Vcを
トランジスタTr3でスイッチングすることにより、電
圧Vcを有するパルス電圧を基準電圧発生回路2、誤差
増幅回路3、レーザ駆動部5に供給する。入力パルスS
PがLレベルのとき、トランジスタTr3が導通し、抵
抗R4とダイオードD2とを介して充放電回路4のコン
デンサC1が充電される。このときの充電電流はトラン
ジスタTr2の導通状態によって変化するが、今仮に演
算増幅器OPの出力する誤差信号Veが0Vとすると、
トランジスタTr2はオフか、又はバイアス電流程度で
動作するものとする。この場合は充電完了後のトランジ
スタTr1のベース電圧Vb1は次の(1)式の値とな
る。 Vb1=(R3+r2)/(R3+R4+r2)・Vc・・・(1) 但しr2はダイオードD2のオン時の順方向抵抗とす
る。The operation of the conventional semiconductor laser drive circuit thus configured will be described. First, by switching the power supply voltage Vc by the transistor Tr3, a pulse voltage having the voltage Vc is supplied to the reference voltage generation circuit 2, the error amplification circuit 3, and the laser drive unit 5. Input pulse S
When P is at L level, the transistor Tr3 becomes conductive and the capacitor C1 of the charge / discharge circuit 4 is charged via the resistor R4 and the diode D2. The charging current at this time changes depending on the conduction state of the transistor Tr2. Now, assuming that the error signal Ve output from the operational amplifier OP is 0V,
The transistor Tr2 is turned off or operates with a bias current. In this case, the base voltage Vb1 of the transistor Tr1 after the completion of charging becomes the value of the following expression (1). Vb1 = (R3 + r2) / (R3 + R4 + r2) .Vc (1) where r2 is the forward resistance when the diode D2 is on.
【0011】この場合の電圧Vb1の値は、エミッタ負
荷を持つトランジタTr1を導通させる値であり、レー
ザダイオードLDに駆動電流が供給される。レーザダイ
オードLDが発光すると、フォトダイオードPDにレー
ザ発光強度に比例したモニタ電流Imが流れる。この電
流Imは抵抗R2により電圧に変換され、次の(2)式
のモニタ信号Vmが演算増幅器OPの非反転入力端に入
力される。 Vm=Im・R2・・・(2)The value of the voltage Vb1 in this case is a value for making the transistor Tr1 having an emitter load conductive, and a drive current is supplied to the laser diode LD. When the laser diode LD emits light, a monitor current Im proportional to the laser emission intensity flows through the photodiode PD. This current Im is converted into a voltage by the resistor R2, and the monitor signal Vm of the following equation (2) is input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP. Vm = Im · R2 (2)
【0012】一方、入力パルスSPのLレベル時に、次
の(3)式で示すよな基準信号Vrが演算増幅器OPの
反転入力端に与えられている。 Vr=R6/(R6+R7)・Vz・・・(3) 但しVzはダイオードD3の基準電圧とする。On the other hand, when the input pulse SP is at the L level, the reference signal Vr as shown in the following equation (3) is applied to the inverting input terminal of the operational amplifier OP. Vr = R6 / (R6 + R7) .Vz (3) where Vz is the reference voltage of the diode D3.
【0013】一般に、演算増幅器OPがリニア領域で外
部回路を通して負帰還のかかった状態で動作していると
きは、非反転入力端と反転入力端の電圧が相等しくなる
ようその出力値が制御される。一方、トランジスタTr
2は演算増幅器OPの出力する誤差信号Veで動作する
ので、誤差信号Veの値が正であればトランジスタTr
2のエミッタ電流は増加する。誤差信号Veの値が負で
あればトランジスタTr2のエミッタ電流は減少する。
このためトランジスタTr1のベース電圧Vb1は、誤
差信号Veの値が正であれば下降し、負であれば上昇す
る。誤差信号Veの値が正とは、レーダダイオードLD
の発光強度が基準値より高いことを意味し、誤差信号V
eの値が負とは発光強度が基準値より低いことを意味す
る。従って基準信号Vrとモニタ信号Vmの値とのバラ
ンスが取れているときは、レーザダイオードLDの発光
強度は、基準信号発生回路2で生成される基準信号Vr
に比例した値に制御されることなる。Generally, when the operational amplifier OP operates in a linear region with negative feedback applied through an external circuit, its output value is controlled so that the voltages at the non-inverting input terminal and the inverting input terminal become equal to each other. It On the other hand, the transistor Tr
Since 2 operates with the error signal Ve output from the operational amplifier OP, if the value of the error signal Ve is positive, the transistor Tr
The emitter current of 2 increases. If the value of the error signal Ve is negative, the emitter current of the transistor Tr2 decreases.
Therefore, the base voltage Vb1 of the transistor Tr1 drops if the value of the error signal Ve is positive, and rises if the value of the error signal Ve is negative. The positive value of the error signal Ve means that the radar diode LD
Of the error signal V is higher than the reference value.
A negative e value means that the emission intensity is lower than the reference value. Therefore, when the values of the reference signal Vr and the monitor signal Vm are balanced, the emission intensity of the laser diode LD is the reference signal Vr generated by the reference signal generation circuit 2.
Will be controlled to a value proportional to.
【0014】[0014]
【発明が解決しようとする課題】以上のようにフォトダ
イオードPDから出力されるモニタ電流Imの値を一定
に保つことにより、レーザダイオードLDの発光強度を
一定値に制御している。ここでにレーザダイオードLD
の発光強度を変化させる場合を考える。変位センタの検
知物体の表面状態はその種類によって多様に変化する。
特に検知物体の種類が変わり、反射率が大幅に変化する
と、その都度発光部6の発光強度を調節しなければなら
ない。ところが図6に示すような構成であれば、レーザ
ダイオードLDの発光強度を変化させるには、誤差増幅
回路3に入力する基準信号Vrの値を変化させるか、ま
たはフォトダイオードPDによるモニタ信号Vmの値を
変化させなければならない。As described above, the emission intensity of the laser diode LD is controlled to a constant value by keeping the value of the monitor current Im output from the photodiode PD constant. Laser diode LD here
Consider the case where the emission intensity of is changed. The surface state of the detection object at the displacement center changes variously depending on its type.
In particular, when the type of the detected object changes and the reflectance changes significantly, the emission intensity of the light emitting unit 6 must be adjusted each time. However, with the configuration shown in FIG. 6, in order to change the emission intensity of the laser diode LD, the value of the reference signal Vr input to the error amplification circuit 3 is changed or the monitor signal Vm of the photodiode PD is changed. You have to change the value.
【0015】ここで基準信号Vrの値を変化させる方法
について簡単に説明する。発光部6の発光強度を大きく
するには基準信号Vrの値を大きくし、発光強度を小さ
くするには基準信号Vrの値を小さくすればよい。しか
し基準信号Vrの電圧は通常1V前後であり、1Vより
大きくすると制御が困難になる。又基準信号Vrの電圧
を小さくすると、演算増幅器OPのオフセット電圧の影
響を受け易くなる。このため基準信号Vrの値を変化さ
せて発光強度を制御する場合、制御範囲が限定されると
いう欠点があった。Here, a method of changing the value of the reference signal Vr will be briefly described. The value of the reference signal Vr may be increased to increase the light emission intensity of the light emitting unit 6, and the value of the reference signal Vr may be decreased to reduce the light emission intensity. However, the voltage of the reference signal Vr is usually around 1V, and if it exceeds 1V, control becomes difficult. Further, if the voltage of the reference signal Vr is reduced, it becomes easy to be affected by the offset voltage of the operational amplifier OP. Therefore, when the emission intensity is controlled by changing the value of the reference signal Vr, the control range is limited.
【0016】次にモニタ信号Vmの値を変化させる方法
であるが、基本的には抵抗R2を固定抵抗から可変抵抗
に代えればよい。しかしこの場合、抵抗R2の抵抗値を
変えるためには、調整ねじを直接手で操作しなければな
らず、小型の変位センサに取り付けられる半導体レーザ
駆動装置においては調整の作業性に問題がある。又電源
の電圧Vcを制御することも考えられるが、変位センサ
に用いる電源電圧は規定の値になっており、この部分で
の調整は実際上不可能であった。Next, there is a method of changing the value of the monitor signal Vm. Basically, the resistance R2 may be changed from a fixed resistance to a variable resistance. However, in this case, in order to change the resistance value of the resistor R2, the adjusting screw must be directly operated by hand, and there is a problem in the workability of adjustment in the semiconductor laser driving device attached to the small displacement sensor. It is also conceivable to control the voltage Vc of the power supply, but the power supply voltage used for the displacement sensor has a specified value, and adjustment in this part was practically impossible.
【0017】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたものであって、電気信号によってレーザダイオ
ードLDの発光強度を設定でき、且つ温度補償や発光強
度の安定化のための補償回路のついた半導体レーザ駆動
回路を実現することを目的とする。The present invention has been made in view of such conventional problems, and a compensation circuit for setting the emission intensity of the laser diode LD by an electric signal and for temperature compensation and stabilization of the emission intensity. It is an object of the present invention to realize a semiconductor laser driving circuit with a mark.
【0018】[0018]
【課題を解決するための手段】本発明はレーザ光を出力
するレーザ発光素子と、レーザ発光素子の発光強度をモ
ニタする受光素子と、レーザ発光素子を駆動するレーザ
駆動部と、基準信号を生成する基準電圧発生部と、基準
電圧発生部の基準信号と受光素子のモニタ信号とが入力
され、これらの信号を差動増幅し、その差分信号を制御
信号としてレーザ駆動部に出力する誤差増幅部と、を具
備する半導体レーザ駆動回路であって、レーザ発光素子
の発光強度を調整する発光強度制御信号が入力され、誤
差増幅部に入力されるモニタ信号に、発光強度制御信号
を重畳させる発光強度制御部を設けたことを特徴とする
ものである。According to the present invention, a laser light emitting element for outputting a laser beam, a light receiving element for monitoring the light emission intensity of the laser light emitting element, a laser driving section for driving the laser light emitting element, and a reference signal are generated. The reference voltage generator, the reference signal of the reference voltage generator, and the monitor signal of the light receiving element are input, the signals are differentially amplified, and the difference signal is output to the laser driver as a control signal. And a light emission intensity control signal for adjusting the light emission intensity of the laser light emitting element is input, and the light emission intensity control signal is superimposed on the monitor signal input to the error amplification unit. It is characterized in that a control unit is provided.
【0019】[0019]
【作用】このような特徴を有する本発明によれば、レー
ザ発光素子がレーザ駆動部によりレーザ光を出力する
と、受光素子はレーザ発光素子の発光強度に比例したモ
ニタ信号を発生する。誤差増幅部は基準電圧発生部の基
準信号と受光素子のモニタ信号とが入力されると、これ
らの信号を差動増幅してその差分信号を制御信号として
レーザ駆動部に出力する。このとき発光強度制御部によ
りレーザ発光素子の発光強度を調整する発光強度制御信
号が入力されると、誤差増幅部に入力されるモニタ信号
に発光強度制御信号を重畳させる。こうすると外部入力
により、レーザ発光素子の発光強度を制御することがで
きる。According to the present invention having such a feature, when the laser light emitting element outputs the laser beam by the laser driving section, the light receiving element generates a monitor signal proportional to the light emission intensity of the laser light emitting element. When the reference signal of the reference voltage generator and the monitor signal of the light receiving element are input, the error amplifier differentially amplifies these signals and outputs the difference signal as a control signal to the laser driver. At this time, when the emission intensity control signal for adjusting the emission intensity of the laser light emitting element is input by the emission intensity control unit, the emission intensity control signal is superimposed on the monitor signal input to the error amplification unit. This makes it possible to control the light emission intensity of the laser light emitting element by an external input.
【0020】[0020]
【実施例】本発明の第1実施例における半導体レーザ駆
動回路について図1〜図3を参照しつつ説明する。尚、
従来例と同一ブロック及び同一信号名は同一の符号をつ
け、それらの詳細な説明は省略する。図1は第1実施例
の半導体レーザ駆動回路を基本構成を示すブロック図で
ある。本図に示すように半導体レーザ駆動回路は、スイ
ッチング回路1、基準電圧発生回路2、レーザ駆動部
5、発光部6を有することは従来例と同様である。従来
例と異なる部分は、発光強度制御部7Aが設けられ、そ
の出力である第1の制御電流IdがフォトダイオードP
Dのモニタ電流Imに加算され、その加算電流が第2の
制御電流Ipとして誤差増幅回路3に与えられることで
ある。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A semiconductor laser drive circuit according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. still,
The same blocks and the same signal names as those in the conventional example are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. FIG. 1 is a block diagram showing the basic configuration of the semiconductor laser drive circuit of the first embodiment. As shown in this figure, the semiconductor laser drive circuit has a switching circuit 1, a reference voltage generation circuit 2, a laser drive unit 5, and a light emitting unit 6 as in the conventional example. The portion different from the conventional example is provided with a light emission intensity control unit 7A, and the output of the first control current Id is the photodiode P.
This is to be added to the monitor current Im of D, and the added current is given to the error amplification circuit 3 as the second control current Ip.
【0021】発光強度制御部7Aは電界効果型トランジ
スタ(以下、FETという)で構成される。FETのド
レイン電極はスイッチング回路1の出力端に接続され、
ソース電極は加算回路に接続されている。そしてゲート
電極に発光強度を調整するための発光強度制御信号Vg
が入力される。The emission intensity control section 7A is composed of a field effect transistor (hereinafter referred to as FET). The drain electrode of the FET is connected to the output terminal of the switching circuit 1,
The source electrode is connected to the adding circuit. Then, the emission intensity control signal Vg for adjusting the emission intensity to the gate electrode
Is entered.
【0022】図2はFETの入出力特性を示したグラフ
である。本図に示すように、FETのゲート・ソース間
電圧である制御信号Vgを変化させることにより、ドレ
イン電流である制御電流Idを制御することができる。FIG. 2 is a graph showing the input / output characteristics of the FET. As shown in the figure, the control current Id, which is the drain current, can be controlled by changing the control signal Vg, which is the gate-source voltage of the FET.
【0023】FETがオフ状態であると、ドレイン電流
である制御電流Idは流れず、次の(4)式が成り立
つ。 Ip=Im・・・(4) FETがオン状態になって制御電流Idが流れ、モニタ
電流がIm’に変化したとすると、次の(5)式が成り
立つ。 Ip=Im’+Id・・・(5)When the FET is off, the control current Id which is the drain current does not flow, and the following equation (4) is established. Ip = Im (4) When the FET is turned on and the control current Id flows and the monitor current changes to Im ′, the following equation (5) is established. Ip = Im '+ Id ... (5)
【0024】基準電圧発生回路2の出力(基準信号V
r)が変化しない限り、誤差増幅回路3の動作原理によ
り制御電流Ipの値は変化しない。このためモニタ電流
Im’は次の(6)式に示すようにImに比べて制御電
流Idの値分だけ減少する。 Im’=Ip−Id・・・(6) このためレーザダイオードLDの発光強度は制御電流I
dの相当分だけ小さくなる。こうして制御信号Vgの変
化により、レーザダイオードLDの発光強度を制御する
ことができる。Output of reference voltage generating circuit 2 (reference signal V
As long as r) does not change, the value of the control current Ip does not change due to the operation principle of the error amplification circuit 3. Therefore, the monitor current Im 'is reduced by the control current Id as compared with Im as shown in the following equation (6). Im ′ = Ip−Id (6) Therefore, the emission intensity of the laser diode LD is controlled by the control current I.
It becomes smaller by the amount corresponding to d. Thus, the emission intensity of the laser diode LD can be controlled by changing the control signal Vg.
【0025】以上のような動作原理を有する半導体レー
ザ駆動回路の具体例を図3に示す。本図において、従来
例の図6と異なる部分は、スイッチング回路1の出力端
とフォトダイオードPDのアノード側との間に、前述し
たFETを設けたことである。図1の場合と同様にFE
Tのゲート電極に制御信号Vgを与えると、スイッチン
グ回路1が導通しているときドレイン電流が流れる。こ
の電流を制御電流Idとすると、フォトダイオードPD
のモニタ電流Imと加算され、抵抗R2を介してGND
側に流れる。従って抵抗R2の端子電圧をモニタ電圧V
mとすると、この電圧が演算増幅器OPの非反転入力端
に入力される。A concrete example of the semiconductor laser drive circuit having the above-described operation principle is shown in FIG. In this figure, the difference from FIG. 6 of the conventional example is that the above-mentioned FET is provided between the output end of the switching circuit 1 and the anode side of the photodiode PD. FE as in the case of FIG.
When the control signal Vg is applied to the gate electrode of T, the drain current flows when the switching circuit 1 is conducting. When this current is taken as the control current Id, the photodiode PD
Is added to the monitor current Im of, and is connected to GND via the resistor R2.
Flowing to the side. Therefore, the terminal voltage of the resistor R2 is set to the monitor voltage V
If m, this voltage is input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP.
【0026】外部から入力される制御信号Vgを大きく
すると、FETのドレイン電流が大きくなるので、演算
増幅器OPに入力されるモニタ信号Vmの値は次の
(7)式のようになる。 Vm=R2・(Im+Id)・・・(7) 前述したように演算増幅器OPの正及び負の入力が同じ
になるように帰還回路が動作するので、モニタ信号Vm
の値が増加すれば、演算増幅器OPの出力する誤差信号
Veの値は大きくなる。従ってトランジスタTr1のベ
ース電圧が低下し、レーザダイオードLDの発光強度は
低下する。このように制御信号Vgの値を変化させるこ
とにより、発光部6の発光強度を制御することができ
る。本実施例の場合、制御信号Vgが大きくなれば発光
部6の発光強度は小さくなる。When the control signal Vg input from the outside is increased, the drain current of the FET is increased, so that the value of the monitor signal Vm input to the operational amplifier OP is expressed by the following equation (7). Vm = R2 · (Im + Id) (7) Since the feedback circuit operates so that the positive and negative inputs of the operational amplifier OP are the same as described above, the monitor signal Vm
The value of the error signal Ve output from the operational amplifier OP is increased as the value of is increased. Therefore, the base voltage of the transistor Tr1 drops, and the emission intensity of the laser diode LD drops. By changing the value of the control signal Vg in this manner, the light emission intensity of the light emitting unit 6 can be controlled. In the case of the present embodiment, the light emission intensity of the light emitting unit 6 decreases as the control signal Vg increases.
【0027】このように第1実施例によれば、遠隔から
制御信号Vgを操作して発光強度を制御することがで
き、近接センサそのものを調整しなくて済む。また付加
する回路もFETだけであり、使用実績の高い従来の回
路をそのまま活かすことができる。As described above, according to the first embodiment, the emission intensity can be controlled by operating the control signal Vg from a remote location, and it is not necessary to adjust the proximity sensor itself. Further, the circuit to be added is only the FET, and the conventional circuit having a high use record can be used as it is.
【0028】次に本発明の第2実施例における半導体レ
ーザ駆動回路について図4、図5を参照しつつ説明す
る。尚、第1実施例と同一ブロック及び同一信号名は同
一の符号をつけ、それらの詳細な説明は省略する。図4
は第2実施例の半導体レーザ駆動回路を基本構成を示す
ブロック図ある。本図に示すように半導体レーザ駆動回
路は、スイッチング回路1、基準電圧発生回路2、誤差
増幅回路3、レーザ駆動部5、発光部6、発光強度制御
部7Bを有することは第1実施例と同様である。Next, a semiconductor laser drive circuit according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The same blocks and the same signal names as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. FIG.
FIG. 6 is a block diagram showing a basic configuration of a semiconductor laser drive circuit of a second embodiment. As shown in this figure, the semiconductor laser drive circuit has a switching circuit 1, a reference voltage generation circuit 2, an error amplification circuit 3, a laser drive unit 5, a light emission unit 6, and a light emission intensity control unit 7B as in the first embodiment. It is the same.
【0029】発光強度制御部7BはFETで構成され、
そのソース電極はGNDに接続され、ドレイン電極は誤
差増幅回路3の非反転入力端に接続されている。又ゲー
ト電極に発光強度を制御する制御信号Vh(発光強度制
御信号)が入力される。フォトダイオードPDから得ら
れるモニタ電流Imから、FETのドレイン電流である
第1の制御電流Idが減算され、その減算結果である第
2の制御電流Ipが誤差増幅回路3に供給されること
が、本実施例の特徴である。The emission intensity control section 7B is composed of a FET,
The source electrode is connected to GND, and the drain electrode is connected to the non-inverting input terminal of the error amplification circuit 3. Further, a control signal Vh (emission intensity control signal) for controlling the emission intensity is input to the gate electrode. The first control current Id that is the drain current of the FET is subtracted from the monitor current Im obtained from the photodiode PD, and the second control current Ip that is the subtraction result is supplied to the error amplification circuit 3. This is a feature of this embodiment.
【0030】さてFETがオフ状態であると、制御電流
Idは流れず、次の(8)式が成り立つ。 Ip=Im・・・(8) FETがオン状態になって制御電流Idが流れ、モニタ
電流がIm’に変化したとすると、次の(9)式が成り
立つ。 Ip=Im’−Id・・・(9)When the FET is off, the control current Id does not flow and the following equation (8) is established. Ip = Im (8) When the FET is turned on and the control current Id flows and the monitor current changes to Im ′, the following expression (9) is established. Ip = Im'-Id (9)
【0031】基準電圧発生回路2の出力(基準信号V
r)が変化しない限り、誤差増幅回路3の動作原理によ
り制御電流Ipの値は変化しない。このためモニタ電流
Im’は次の(10)式に示すように、Imに比べて制
御電流Idの値分だけ増加する。 Im’=Ip+Id・・・(10) このためレーザダイオードLDの発光強度は制御電流I
dの相当分だけ大きくなる。Output of the reference voltage generating circuit 2 (reference signal V
As long as r) does not change, the value of the control current Ip does not change due to the operation principle of the error amplification circuit 3. Therefore, the monitor current Im 'increases by the value of the control current Id as compared with Im, as shown in the following expression (10). Im ′ = Ip + Id (10) Therefore, the emission intensity of the laser diode LD is controlled by the control current I.
It is increased by a value corresponding to d.
【0032】以上のような動作原理を有する半導体レー
ザ駆動回路の具体例を図5に示す。本図において図3と
異なる部分は、フォトダイオードPDのアノード側とG
NDとの間にFETと抵抗R10を直列に設けたことで
ある。図3と同様にFETのゲート電極に制御信号Vh
を与えると、スイッチング回路1が導通している限り、
トランジスタTr1も導通する。フォトダイオードPD
のモニタ電流をImとすると、その電流の一部はFET
の方へ流れる。このため抵抗R2に流れる制御電流Ip
が減少し、その端子電圧(モニタ電圧Vm)は減少す
る。A concrete example of the semiconductor laser drive circuit having the above-described operation principle is shown in FIG. In this figure, the parts different from FIG. 3 are the anode side of the photodiode PD and the G side.
That is, the FET and the resistor R10 are provided in series with the ND. Similar to FIG. 3, the control signal Vh is applied to the gate electrode of the FET.
Is given, as long as the switching circuit 1 is conducting,
The transistor Tr1 also becomes conductive. Photodiode PD
If the monitor current of Im is Im, a part of the current is FET
Flows toward. Therefore, the control current Ip flowing through the resistor R2
Decreases, and the terminal voltage (monitor voltage Vm) decreases.
【0033】外部から入力される制御信号Vhを大きく
すると、FETのソース電流が大きくなるので、演算増
幅器OPに入力されるモニタ信号Vmの値は次の(1
1)式のようになる。 Vm=R2・(Im−Id)・・・(11) 前述したようには演算増幅器OPの正及び負の入力が同
じになるように帰還回路が動作するので、モニタ信号V
mの値が減少すれば、演算増幅器OPの出力する誤差信
号Veの値は小さくなる。従ってトランジスタTr1の
ベース電圧が上昇し、レーザダイオードLDの発光強度
は増加する。よって制御信号Vhの値を変化させること
により、発光部6の発光強度を制御することができる。
本実施例の場合、制御信号Vhの値と発光部6の発光強
度の関係はほぼ正比例する。When the control signal Vh input from the outside is increased, the source current of the FET is increased. Therefore, the value of the monitor signal Vm input to the operational amplifier OP is as follows (1)
It becomes like the formula 1). Vm = R2 · (Im−Id) (11) As described above, since the feedback circuit operates so that the positive and negative inputs of the operational amplifier OP are the same, the monitor signal V
When the value of m decreases, the value of the error signal Ve output from the operational amplifier OP decreases. Therefore, the base voltage of the transistor Tr1 rises and the light emission intensity of the laser diode LD increases. Therefore, the emission intensity of the light emitting unit 6 can be controlled by changing the value of the control signal Vh.
In the case of the present embodiment, the relationship between the value of the control signal Vh and the light emission intensity of the light emitting section 6 is almost directly proportional.
【0034】以上の第1及び第2実施例では、スイッチ
ング回路1の動作により、レーザダイオードLDをパル
ス駆動する場合を述べたが、直流変調方式の半導体レー
ザ駆動回路についても同様の効果が得られ。この場合、
スイッチング回路1の入力パルスSPがLレベルになっ
た場合の動作と同等と考えればよく、レーザダイオード
LDの直流発光強度は、制御信号Vg、Vhによって同
様の制御が可能である。従ってスイッチング回路1は本
発明の必須構成要素ではない。In the above-mentioned first and second embodiments, the case where the laser diode LD is pulse-driven by the operation of the switching circuit 1 has been described, but the same effect can be obtained also in the semiconductor laser drive circuit of the DC modulation system. . in this case,
It can be considered to be equivalent to the operation when the input pulse SP of the switching circuit 1 becomes L level, and the DC emission intensity of the laser diode LD can be similarly controlled by the control signals Vg and Vh. Therefore, the switching circuit 1 is not an essential component of the present invention.
【0035】[0035]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、従来の半
導体レーザ駆動回路に一部に発光強度制御部を付加する
だけで、レーザ発光素子の発光強度を外部の入力信号に
より制御することができる。この場合誤差増幅部のオフ
セット電圧の影響を受けることなく、レーザ発光素子の
発光強度を増加方向及び減少方向に調整できる。従って
この半導体レーザ駆動回路を変位センサに用いた場合、
検知物体の反射面の性質に併せてレーザ発光素子の強度
を遠隔から調整できる。As described above, according to the present invention, the light emission intensity of the laser light emitting element can be controlled by an external input signal only by adding a light emission intensity control unit to a part of the conventional semiconductor laser drive circuit. You can In this case, the emission intensity of the laser light emitting element can be adjusted in the increasing direction and the decreasing direction without being affected by the offset voltage of the error amplification section. Therefore, when this semiconductor laser drive circuit is used for a displacement sensor,
The intensity of the laser emitting element can be adjusted remotely in accordance with the property of the reflecting surface of the sensing object.
【図1】本発明の第1実施例における半導体レーザ駆動
回路の基本構成図である。FIG. 1 is a basic configuration diagram of a semiconductor laser drive circuit according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の各実施例に用いられるFETの入出力
特性図である。FIG. 2 is an input / output characteristic diagram of an FET used in each example of the present invention.
【図3】第1実施例の半導体レーザ駆動回路の具体例を
示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing a specific example of the semiconductor laser drive circuit of the first embodiment.
【図4】本発明の第2実施例における半導体レーザ駆動
回路の基本構成図である。FIG. 4 is a basic configuration diagram of a semiconductor laser drive circuit according to a second embodiment of the present invention.
【図5】第2実施例の半導体レーザ駆動回路の具体例を
示す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing a specific example of a semiconductor laser drive circuit according to a second embodiment.
【図6】従来例の半導体レーザ駆動回路の構成を示す回
路図である。FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional semiconductor laser drive circuit.
1 スイッチング回路 2 基準電圧発生回路 3 誤差増幅回路 4 充放電回路 5 レーザ駆動部 6 発光部 7A,7B 発光強度制御部 R1〜R10 抵抗 C1,C2 コンデンサ Tr1〜Tr3 トランジスタ LD レーザダイオード PD フォトダイオード D3 定電圧ダイオード Vm モニタ信号 Vr 基準信号 Ve 誤差信号 Vg,Vh 制御信号 Id 第1の制御電流 Ip 第2の制御電流 Im モニタ電流 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 switching circuit 2 reference voltage generation circuit 3 error amplification circuit 4 charge / discharge circuit 5 laser drive section 6 light emitting section 7A, 7B emission intensity control section R1 to R10 resistors C1 and C2 capacitors Tr1 to Tr3 transistor LD laser diode PD photodiode D3 constant Voltage diode Vm monitor signal Vr reference signal Ve error signal Vg, Vh control signal Id first control current Ip second control current Im monitor current
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 張 立岩 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Zhang Tateiwa, Omron Co., Ltd. 10 Hanazono Dodo-cho, Ukyo-ku, Kyoto City, Kyoto Prefecture
Claims (3)
と、 前記レーザ発光素子を駆動するレーザ駆動部と、 基準信号を生成する基準電圧発生部と、 前記基準電圧発生部の基準信号と前記受光素子のモニタ
信号とが入力され、これらの信号を差動増幅し、その差
分信号を制御信号として前記レーザ駆動部に出力する誤
差増幅部と、を具備する半導体レーザ駆動回路におい
て、 前記レーザ発光素子の発光強度を調整する発光強度制御
信号が入力され、前記誤差増幅部に入力されるモニタ信
号に、前記発光強度制御信号を重畳させる発光強度制御
部を設けたことを特徴とする半導体レーザ駆動回路。1. A laser light emitting element that emits laser light, a light receiving element that monitors the light emission intensity of the laser light emitting element, a laser drive unit that drives the laser light emitting element, and a reference voltage generation unit that generates a reference signal. A reference signal of the reference voltage generator and a monitor signal of the light receiving element are input, the signals are differentially amplified, and an error amplifier that outputs the difference signal to the laser driver as a control signal, In a semiconductor laser drive circuit comprising: a light emission intensity control signal for adjusting a light emission intensity of the laser light emitting element is input, and a light emission intensity control for superimposing the light emission intensity control signal on a monitor signal input to the error amplification unit. A semiconductor laser drive circuit having a portion.
れ、前記受光素子のモニタ端子にソース電極が接続され
た電界効果型トランジスタを含み、前記電界効果型トラ
ンジスタのゲート電極に前記レーザ発光素子の発光強度
を調整する発光強度制御信号が入力され、前記誤差増幅
部に入力するモニタ信号に前記発光強度制御信号を加算
するものであることを特徴とする請求項1記載の半導体
レーザ駆動回路。2. The light emission intensity control unit includes a field effect transistor having a drain electrode connected to a power supply line of the laser drive unit and a source electrode connected to a monitor terminal of the light receiving element. A light emission intensity control signal for adjusting the light emission intensity of the laser light emitting element is input to a gate electrode of a transistor, and the light emission intensity control signal is added to a monitor signal input to the error amplification unit. Item 2. The semiconductor laser drive circuit according to item 1.
れ、前記レーザ駆動部のグランドラインにソース電極が
接続された電界効果型トランジスタを含み、前記電界効
果型トランジスタのゲート電極に前記レーザ発光素子の
発光強度を調整する発光強度制御信号が入力され、前記
モニタ信号から前記発光強度制御信号を減算するもので
あることを特徴とする請求項1記載の半導体レーザ駆動
回路。3. The light emission intensity control unit includes a field effect transistor having a drain electrode connected to a monitor output end of the light receiving element and a source electrode connected to a ground line of the laser driving unit. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a light emission intensity control signal for adjusting the light emission intensity of the laser light emitting element is input to the gate electrode of the type transistor, and the light emission intensity control signal is subtracted from the monitor signal. Laser drive circuit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07057295A JP3428220B2 (en) | 1995-03-03 | 1995-03-03 | Semiconductor laser drive circuit for displacement sensor |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JPH08242031A true JPH08242031A (en) | 1996-09-17 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114361937A (en) * | 2022-03-18 | 2022-04-15 | 深圳市海创光学有限公司 | Laser driving circuit and laser |
| CN114636989A (en) * | 2020-12-16 | 2022-06-17 | 上海禾赛科技有限公司 | Transmitting end circuit of laser radar and method for detecting driving current of transmitting end circuit |
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1995
- 1995-03-03 JP JP07057295A patent/JP3428220B2/en not_active Expired - Fee Related
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| CN114636989B (en) * | 2020-12-16 | 2023-02-24 | 上海禾赛科技有限公司 | Transmitting end circuit of laser radar and method for detecting driving current of transmitting end circuit |
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