JP3757622B2 - レーザダイオード駆動装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザダイオードを駆動するレーザダイオード駆動装置に係り、特に高速に自動光量制御動作を行うレーザダイオード駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来、レーザダイオードを駆動するレーザダイオード駆動装置においては、自動光量制御動作と称される期間に、レーザダイオードの光出力をホトダイオードなどの光検出器を用いてモニタ電圧に変換し、変換後のモニタ電圧と目標とする光量に対応する基準電圧とを誤差検出器によって比較することにより、レーザダイオードの光量として目標光量を得るための駆動電流制御電圧を得る。また、外部からの入力信号に基づいてレーザダイオードの変調を行う変調期間には、前記自動光量制御動作により設定された駆動電流制御電圧を用いてレーザダイオードの光出力を変調する。
【０００３】
ところで、図１２には、複数のフィードバックループを用いてレーザダイオード２０１の光量を異なる複数の目標レベルに調整するレーザダイオード駆動装置２００が示されている。このレーザダイオード駆動装置２００では、レーザダイオード２０１のしきい電流に応じて固定的に供給されるバイアス電流と、入力信号に応じて変調される変調電流の２種類の電流をそれぞれ自動調整するために、スイッチ手段２１４Ａ、２１４Ｂを用いて２つのフィードバックループを選択制御している。
【０００４】
ここで、図１２を用いて、スイッチ手段２１４Ａ、２１４Ｂの切替えにより選択される各動作モードについてそれぞれ説明する。
【０００５】
図１２に示すレーザダイオード２０１の最大光量を設定する第１の自動光量制御動作は、スイッチ手段２１４Ａを閉じスイッチ手段２１４Ｂを開くことにより実行される。この時、光検出器２０２が出力する光モニタ電流を可変抵抗器２２２により電流−電圧変換し、該変換で得られたモニタ電圧ＶＭをバッファ手段２１１Ａを介して誤差検出器２１２の反転入力端子に入力すると共に、基準電圧発生回路２０９Ａを構成する可変抵抗器２１０Ａにより発生した基準電圧ＶＲ１を、スイッチ手段２３０Ａ及びバッファ手段２１１Ｂを介して誤差検出器２１２の非反転入力端子に入力する。両端の電圧の比較により誤差検出器２１２が出力する誤差電圧ＶＣ１は、スイッチ手段２１４Ａ及びバッファ手段２１６Ａを介して駆動電流出力回路２１７Ａに入力され、該駆動電流出力回路２１７Ａにより電流に変換される。この変換後の電流は、駆動電流出力回路２１７Ｂが出力するバイアス電流に重畳され、重畳された合成電流でレーザダイオード２０１が駆動される。そして、レーザダイオード２０１の出力光が所望する最大光量で安定になった時に、サンプルホールド回路２１３Ａを構成するスイッチ手段２１４Ａを開き、最大光量に相当する駆動電流を設定するための変調電流制御電圧ＶＣ１をコンデンサ２１５Ａに保持する。
【０００６】
次に、レーザダイオード２０１のしきい電流に相当するバイアス電流を設定する第２の自動光量制御動作について説明する。第２の自動光量制御動作は、スイッチ手段２１４Ｂを閉じ、スイッチ手段２１４Ａを開くことにより実行される。この時、光検出器２０２が出力する光モニタ電流を可変抵抗器２２２により電流−電圧変換し、該変換で得られたモニタ電圧をバッファ手段２１１Ａを介して誤差検出器２１２の反転入力端子に入力すると共に、基準電圧発生回路２０９Ｂを構成する可変抵抗器２１０Ｂにより発生した基準電圧ＶＲ２を、スイッチ手段２３０Ｂ及びバッファ手段２１１Ｂを介して誤差検出器２１２の非反転入力端子に入力する。両端の電圧の比較により誤差検出器２１２が出力する誤差電圧ＶＣ２は、スイッチ手段２１４Ｂ及びバッファ手段２１６Ｂを介して駆動電流出力回路２１７Ｂに入力され、該駆動電流出力回路２１７Ｂにより電流に変換される。この変換後の電流は、駆動電流出力回路２１７Ａが出力する変調電流に重畳され、重畳された合成電流でレーザダイオード２０１が駆動される。そして、レーザダイオード２０１の出力光が所望する光量で安定になった時に、サンプルホールド回路２１３Ｂを構成するスイッチ手段２１４Ｂを開き、所望の光量に相当する駆動電流を設定するためのバイアス電流制御電圧ＶＣ２をコンデンサ２１５Ｂに保持する。
【０００７】
第１の自動光量制御動作と第２の自動光量制御動作とを繰り返し行うことにより、サンプルホールド回路２１３Ｂが保持するバイアス電流制御電圧ＶＣ２で制御されるバイアス電流は、レーザダイオード２０１のしきい電流に徐々に近似される。一方、サンプルホールド回路２１３Ａが保持する変調電流制御電圧ＶＣ１で制御される変調電流は最大光量に相当する電流に近似される。
【０００８】
ところで、演算増幅器から構成される誤差検出器２１２には、図１２に示すように例えば抵抗器２２４とコンデンサ２２５の直列回路で構成された位相補償回路２２３が設けられており、コンデンサ２２５の容量値は、レーザダイオード２０１とモニタ用の受光器２０２、受光器出力電流を電圧に変換する抵抗器２２２を含む負帰還ループの位相遅れとループゲインに応じて調整されている。このような位相補償回路２２３は、誤差検出器２１２の位相補償を行う。
【０００９】
このように負帰還の制御系において位相補償回路を設ける技術としては、特開平５−１１３８０２号公報に、駆動対象の動作状態を検出部により検出し、該検出出力を比較部にて基準値と比較して誤差信号を得て、該誤差信号を制御部へ印加して負帰還制御を行う際に、比較部と制御部との間に位相補償回路に相当する時間制御部を設け、該時間制御部によって時間特性を変えた誤差信号を制御部へ入力することにより、負帰還の制御系において時定数を充分大きな値に設定しても、自動調整時の負帰還の安定化を図る技術が開示されている。
【００１０】
しかしながら、図１２に示すレーザ駆動電流出力回路２００の場合、第１の自動光量制御動作から第２の自動光量制御動作に切り替わった際に、誤差検出器２１２の出力電圧は最大光量に相当する電圧ＶＣ１であり、整定すべき目標電圧が最小光量に相当する電圧ＶＣ２であるので、誤差検出器２１２の出力電圧が電圧ＶＣ１から電圧ＶＣ２に整定するまでに多くの時間を要する。特に、誤差検出器２１２の位相補償手段２２３に関して、対象となるフィードバックループが光−電流変換経路を含み、時定数が長い系であるので、安定化のため位相補償手段内部に数百ｐＦから数ｎＦの位相補償容量を備えなければならない。
【００１１】
このように位相補償容量が大きくなると、それだけ電圧ＶＣ１から電圧ＶＣ２に切り替わるのに位相補償容量を充電しなければならず、目標の制御状態に落ち着かせるには、第２の自動光量制御に数μ秒から数十μ秒の整定時間が必要となる。上記特開平５−１１３８０２号公報の技術でも、負帰還の制御系において時定数を充分大きな値に設定しているので、多くの整定時間を要するという同様の問題を有している。
【００１２】
また、変調動作から第１の自動光量制御動作に切り替わった際に、変調動作でレーザダイオード２０１が低光量で発光しているか又は消灯していた場合、誤差検出器２１２の非反転入力端子への入力電圧は反転入力端子への入力電圧に対して著しく低くなるので、誤差検出器２１２の出力電圧は電源電圧側に振り切れるおそれがある。従って、第１の自動光量制御動作に切り替わった際に、電源電圧に近い電圧から目標とする制御電圧ＶＣ１に整定するまでに多くの時間を要する上に、誤差検出器２１２の出力電圧が電源電圧側に振り切れた場合には、電流出力回路２１７Ａ、２１７Ｂから過大な電流がレーザダイオード２０１に流れるおそれがある。
【００１３】
ところで、単一のフィートバックループを用いてレーザダイオードの光量を単一の目標レベルに調整するレーザダイオード駆動装置においても、上記同様の問題があった。
【００１４】
図１３はレーザダイオードの光量を単一の目標レベルに調整するレーザダイオード駆動装置の回路ブロック図である。この図１３において、自動光量制御動作は、スイッチ手段２７０Ａ、２７０Ｂ、２６３を閉じ、スイッチ手段２７０Ｃ、２７０Ｄを開くことにより行う。この時、光検出器２５２が出力する光モニタ電流を可変抵抗器２６９により電流−電圧変換し、そのモニタ電圧ＶＭはバッファ手段２６０Ａ、スイッチ手段２７０Ａをそれぞれ介して誤差検出器２６１の反転入力端子に入力されると共に、基準電圧発生回路２５８を構成する可変抵抗器２５９により発生した基準電圧ＶＲはバッファ手段２６０Ｂ、スイッチ手段２７０Ｂをそれぞれ介して誤差検出器２６１の非反転入力端子に入力される。そして、誤差検出器２６１によりモニタ電圧ＶＭと基準電圧ＶＲとが比較される。誤差検出器２６１が出力する誤差電圧はスイッチ手段２６３及びバッファ手段２６５を介して入力される駆動電流出力回路２６７でレーザ駆動電流に変換され、バイアス電流と加算した駆動電流でレーザダイオード２５１を発光させる。レーザダイオード２５１の光量は、可変抵抗器２６９によるモニタ電圧ＶＭの調整もしくは基準電圧発生回路２５８で発生される基準電圧ＶＲ１の調整によって目標の光量に調整される。レーザダイオード２５１の光量が所望の光量で安定化した時にスイッチ手段２６３が開き、その時の制御電圧ＶＣがコンデンサ２６４に保持される。
【００１５】
しかしながら、自動光量制御の開始直前にレーザダイオードが消灯もしくは低光量で発光している場合、光検出器が出力する光モニタ電流が数十μＡ〜数百μＡと小さくこれを電圧に変換する負荷抵抗器の抵抗値を大きくする必要があるので、ＣＲ時定数により位相遅れが生じ、自動光量制御動作が開始され、レーザダイオードが最大光量で発光した場合に、それに対応するモニタ電圧に収束するまでの時間が長くなる。そのため、図１３に示す誤差検出器２６１の反転入力端子に入力されるモニタ電圧が基準電圧ＶＲと比較して低くなり、レーザダイオード２５１を駆動する制御電圧が高くなるので、レーザダイオード２５１に過大な駆動電流が流れたり、自動光量制御時間が長くなる要因になっていた。
【００１６】
図１４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はこれを説明するための波形図である。図１４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）において期間Ｐ１、Ｐ３は変調期間、期間Ｐ２、Ｐ４は自動光量制御期間をそれぞれ示し、図１４（Ａ）の波形は光検出器２５２により検出されるモニタ電圧ＶＭを、図１４（Ｂ）の波形はサンプルホールド回路２６２が出力する制御電圧ＶＨを、図１４（Ｃ）の波形はレーザダイオード２５１に流れる駆動電流Ｉを、それぞれ示している。
【００１７】
変調動作期間Ｐ３から自動光量制御動作期間Ｐ４に移行する際、モニタ電圧ＶＭはレーザダイオード２５１の出力に応じて変動する応答速度が遅いために自動光量制御動作期間Ｐ４の直前にレーザダイオード２５１が消灯していた場合、図１４（Ａ）のＰ４に示すように、自動光量制御動作が開始されてもモニタ電圧ＶＭが上がるのに時間がかかるので、誤差検出器２６１の出力電圧ＶＨは、基準電圧ＶＲとの比較により光量を増大させる方向に上昇し、図１４（Ｃ）に示すように、レーザ駆動電流Ｉも目標駆動電流を超えて上昇する。そのため、自動光量制御動作を完了するのに必要な時間も長くなる。
【００１８】
これを解決するために、自動光量制御動作の直前にレーザダイオードを最大光量で発光させる方法が考えられる。図１４（Ａ）のＰ１に示すように自動光量制御動作期間Ｐ２の直前にレーザダイオード２５１を最大光量で発光させれば、誤差検出器２６１の出力電圧ＶＨの変動を小さくすることができるので、図１４（Ｃ）に示すようにレーザ駆動電流Ｉの変動も小さくすることができる。
【００１９】
ところが、自動光量制御動作を開始する前にレーザダイオードを最大光量で発光させるシーケンスを必ず組み入れるということは、毎回必ず光モニタ電圧が整定する時間を自動光量制御動作の前に設けなければならず、その分、変調動作期間が短くなってしまう。
【００２０】
上記のようにレーザダイオードの出力光をフォトダイオードで受光し該受光量に応じた電圧出力をサンプルホールド回路により保持する技術としては、特開平９−４５９８０号公報に、レーザパワー調整期間の直前所定期間で演算増幅器によってバッファアンプを構成して仮の駆動電圧を入力することで演算増幅器の状態を能動状態に保持し、上記仮の駆動電圧をレーザパワー調整期間における駆動電圧の最終目標値に近いレベルに設定することで、レーザパワー調整期間で比較出力が発光開始レベルとなって正常なループ応答動作に移行するまでの時間を短縮する技術が開示されている。
【００２１】
また、特開昭６２−２４３１３７号公報には、光記憶媒体にデータを記録するためのレーザビームを発生するレーザダイオードの出力をフィードバックして該レーザダイオード素子の出力を所定値に制御する制御方式において、記録動作時以前には、フィードバック量を上記所定値に対応した値に固定することにより、レーザダイオードに過大な駆動電流が供給されることを防止する技術が開示されている。
【００２２】
上記のうち特開平９−４５９８０号公報記載の技術では、具体的には、演算増幅器により構成された図１５の比較器２９２の出力（レーザダイオード制御電圧）と仮の駆動電圧（サンプルホールド回路２９０の出力）とを略一致させるために、比較器２９２にフォトダイオード２９４の出力（サンプルホールド回路２９０の出力）を入力し、該比較器２９２の出力とフォトダイオード２９４の出力とを一致させる構成となっている。ところが、実際には自動光量制御動作時に比較器２９２は、フォトダイオード２９４の出力と基準電圧ＥRRとの差を増幅するため、比較器２９２の出力と自動光量制御動作の終了時のレーザダイオード制御電圧とは一致しなくなる。よって、精度の高い駆動制御は困難である。一方の特開昭６２−２４３１３７号公報記載の技術も、図１６のサンプルホールド回路２９６と比較器２９８の構成は上記と同様であるため、同様の問題点を有している。
【００２３】
本発明は、上記問題点を解消するために成されたものであり、変調動作から自動光量調整動作へ移行するときや、所定の光量基準値に基づく自動光量調整動作から他の光量基準値に基づく自動光量調整動作へ移行するときに、誤差増幅器の出力電圧の変動を小さくして、安定的な動作の移行及び自動光量調整動作に要する時間の短縮を図ることができるレーザダイオード駆動装置を提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載のレーザダイオード駆動装置は、レーザダイオードからのレーザ光を受光し該受光量に応じた検出値を出力する受光検出手段と、前記受光検出手段により出力された検出値と所定の基準値とを比較して誤差増幅する誤差増幅手段と、前記誤差増幅手段による誤差増幅後の出力値を保持する保持手段と、前記保持手段により保持された前記出力値に基づいて前記レーザダイオードを駆動する駆動手段と、を有するレーザダイオード駆動装置において、前記レーザダイオードの発光量の検出値が前記所定の基準値に等しくなるときの該レーザダイオードの駆動電流値を設定するための光量制御期間に、前記誤差増幅手段内の所定箇所に電気的に接続され位相補償を行うと共に該誤差増幅手段の内部電圧を保持する位相補償手段を設けたことを特徴とする。
【００２５】
上記請求項１記載のレーザダイオード駆動装置では、受光検出手段がレーザダイオードからのレーザ光を受光し該受光量に応じた検出値を出力し、出力された検出値が誤差増幅手段に入力される。そして、誤差増幅手段が該検出値と所定の基準値とを比較して誤差増幅し、保持手段が該誤差増幅後の出力値を保持する。なお、ここでの保持手段としては、例えばコンデンサを採用することができ、誤差増幅手段から出力された誤差増幅後の出力電圧を該コンデンサに保持すれば良い。
【００２６】
そして、駆動手段は、保持された出力値に基づいてレーザダイオードを駆動する。例えば、駆動手段は、コンデンサに保持された出力電圧をレーザダイオードの駆動電流に変換し、得られた駆動電流をレーザダイオードに供給することにより、該レーザダイオードを駆動する。
【００２７】
このようなレーザダイオード駆動装置では、レーザダイオードの発光量の検出値が所定の基準値に等しくなるときの該レーザダイオードの駆動電流値を設定するための光量制御期間が設けられている。この光量制御期間に、位相補償手段は、誤差増幅手段内の所定箇所に電気的に接続され位相補償を行うと共に該誤差増幅手段の内部電圧を保持する。
【００２８】
よって、光量制御期間が終了した時点では、光量制御期間の終了直前の誤差増幅手段の内部電圧が位相補償手段に保持されている。その後、例えば画像データに基づくレーザ光の変調を行う変調期間を経て、再度光量制御期間になると、位相補償手段が誤差増幅手段内の所定箇所に電気的に接続されるが、このとき、該位相補償手段には前回の光量制御期間の終了時での誤差増幅手段の内部電圧が保持されている。
【００２９】
好ましくは、誤差増幅手段は、光量制御期間にオンとなる切替手段と、該切替手段を介して誤差増幅手段内の所定箇所に電気的に接続され位相補償を行うと共に該誤差増幅手段の内部電圧を保持する補償手段とを含んで構成するのが良い。
【００３０】
この場合、光量制御期間では、切替手段がオンとなり、補償手段が誤差増幅手段内の所定箇所に電気的に接続され位相補償を行う。なお、この補償手段としては、例えば、直列接続されたコンデンサと抵抗器により構成されたＣＲ回路を採用しても良いし、コンデンサのみで構成しても良い。最初の位相補償ではコンデンサに位相補償容量の電荷が充電される。そして、光量制御期間が終了すると、切替手段がオフとなり、補償手段が光量制御期間の終了時での誤差増幅手段の内部電圧を保持する。その後、再度光量制御期間になると、切替手段がオンとなり、補償手段が誤差増幅手段内の所定箇所に電気的に接続される。このとき、補償手段には既に前回の光量制御期間の終了時での誤差増幅手段の内部電圧が保持されている。
【００３１】
このように光量制御期間の開始時点で、位相補償手段は、前回の光量制御期間の終了時での誤差増幅手段の内部電圧を保持しているので、改めて位相補償容量と誤差増幅手段の内部電圧に応じた電荷の充電を行う必要が無い。これにより、光量制御動作に要する時間を短縮することができると共に、誤差増幅手段の出力電圧の変動を小さくして安定的な光量制御動作への移行を図ることができる。
【００３２】
なお、上記誤差増幅手段内の所定箇所としては、例えば、誤差増幅手段の出力段の入力と出力との間を採用することができる。この場合、内部電圧として光量制御期間の終了直前の前記出力段の電圧が保持される。但し、本発明は、例えば、図７に示すように、ゲインの重畳により誤差増幅器全体のゲインを増加させるべく、差動増幅器９０Ａ、シフト段９０Ｂ及び出力段９０Ｃの３段で構成された誤差増幅器９０にも適用可能であり、位相補償手段２３を、シフト段９０Ｂの出力Ｓ０と出力段９０Ｃの入力Ｎ０との間に設けても良い。このように本発明の適用範囲は、誤差増幅器の構成や位相補償手段の接続場所により限定されるものではない。
【００３３】
ところで、レーザダイオードの発光量の基準値として複数の基準値が設けられることがある。複数の基準値としては、例えば、レーザダイオードの最大光量と最小光量（しきい電流に対応する光量と最大光量との間の任意の光量）とを採用することが多い。
【００３４】
以下の請求項２記載のレーザダイオード駆動装置は、レーザダイオードの発光量の基準値として複数の基準値が設けられたレーザダイオード駆動装置である。この請求項２記載のレーザダイオード駆動装置は、レーザダイオードからのレーザ光を受光し該受光量に応じた検出値を出力する受光検出手段と、前記受光検出手段により出力された検出値と所定の複数の基準値の各々とを比較して誤差増幅する誤差増幅手段と、前記誤差増幅手段による誤差増幅後の出力値を保持する保持手段と、前記保持手段により保持された前記出力値に基づいて前記レーザダイオードを駆動する駆動手段と、を有するレーザダイオード駆動装置において、前記レーザダイオードの発光量の検出値が各基準値に等しくなるときの該レーザダイオードの駆動電流値を設定するための各基準値毎の光量制御期間に、前記誤差増幅手段内の所定箇所に電気的に接続され位相補償を行うと共に該誤差増幅手段の内部電圧を保持する各基準値毎の位相補償手段を設けたことを特徴とする。
【００３５】
この請求項２記載のレーザダイオード駆動装置では、上記請求項１記載のレーザダイオード駆動装置と同様に、１つの基準値に関する第１の光量制御期間に、該基準値に対応した位相補償手段が、誤差増幅手段内の所定箇所に電気的に接続され位相補償を行うと共に該誤差増幅手段の内部電圧を保持する。
【００３６】
その後、他の基準値に関する光量制御期間や、例えば画像データに基づくレーザ光の変調を行う変調期間を経て、再度第１の光量制御期間になると、該基準値に対応した位相補償手段が誤差増幅手段内の所定箇所に電気的に接続される。このとき、該位相補償手段には既に前回の光量制御期間の終了時での誤差増幅手段の内部電圧が保持されている。
【００３７】
好ましくは、誤差増幅手段は、各基準値毎の光量制御期間にオンとなる各基準値毎の切替手段と、各基準値毎の切替手段を介して該誤差増幅手段内の所定箇所に電気的に接続され位相補償を行うと共に該誤差増幅手段の内部電圧を保持する各基準値毎の補償手段と、を含んで構成するのが良い。
【００３８】
この場合、１つの基準値に関する第１の光量制御期間になると、該基準値に対応した切替手段がオンとなり、該基準値に対応した補償手段が誤差増幅手段内の所定箇所に電気的に接続され位相補償を行う。最初の位相補償では補償手段（コンデンサ等）に位相補償容量の電荷が充電される。そして、この第１の光量制御期間が終了すると、切替手段がオフとなり、補償手段が第１の光量制御期間の終了時での誤差増幅手段の内部電圧を保持する。その後、他の基準値に関する光量制御期間や、例えば画像データに基づくレーザ光の変調を行う変調期間を経て、再度第１の光量制御期間になると、上記切替手段がオンとなり、補償手段が誤差増幅手段内の所定箇所に電気的に接続される。このとき、補償手段には既に前回の光量制御期間の終了時での誤差増幅手段の内部電圧が保持されている。
【００３９】
以上のように、再度第１の光量制御期間になったときに、位相補償手段には既に前回の光量制御期間の終了時での誤差増幅手段の内部電圧が保持されているので、改めて位相補償容量と誤差増幅手段の内部電圧に応じた電荷の充電を行う必要が無く、光量制御動作に要する時間を短縮することができると共に、誤差増幅手段の出力電圧の変動を小さくして安定的な光量制御動作への移行を図ることができる。同様に、他の基準値に関する光量制御期間に関しても、光量制御動作に要する時間の短縮及び安定的な光量制御動作への移行を図ることができる。
【００５４】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
以下、図面を参照して、請求項１、２に記載の発明に係る第１実施形態を説明する。
【００５５】
図１には、複数のフィードバックループを用いてレーザダイオード１の光量を異なる複数の目標レベルへと各フィードバックループ毎に調整するレーザダイオード駆動装置３５の構成が示されている。
【００５６】
このレーザダイオード駆動装置３５には、２つの基準電圧発生回路９Ａ、９Ｂが設けられており、基準電圧発生回路９Ａは可変抵抗器１０Ａにより電源電圧を分圧し所望の基準電圧ＶＲ１を得、基準電圧発生回路９Ｂは可変抵抗器１０Ｂにより電源電圧を分圧し所望の基準電圧ＶＲ２を得ている（なお、基準電圧ＶＲ１、ＶＲ２は基準電圧ＶＲと総称する）。これら基準電圧ＶＲ１、ＶＲ２の何れかがスイッチ手段３０Ａ、３０Ｂの開閉により選択され、選択された基準電圧に応じた基準信号がバッファ手段１１Ｂを介して誤差増幅器１２の非反転入力端子に入力される。
【００５７】
また、レーザダイオード駆動装置３５にはレーザダイオード１が設けられており、このレーザダイオード１が出力するレーザ光は光検出器２により受光される。該光検出器２が出力する光モニタ電流は可変抵抗器２２により電流−電圧変換され、変換で得られたモニタ電圧ＶＭに応じたモニタ信号がバッファ手段１１Ａを介して誤差増幅器１２の反転入力端子に入力される。
【００５８】
誤差増幅器１２では、選択された基準電圧とモニタ電圧ＶＭとで誤差増幅が行われ、誤差増幅後の信号（以下、誤差増幅信号と称する）はサンプルホールド回路１３Ａ、１３Ｂに入力される。サンプルホールド回路１３Ａは、一端が誤差増幅器１２の出力端に接続されたスイッチ手段１４Ａと、該スイッチ手段１４Ａの他端に接続され且つ接地されたコンデンサ１５Ａとにより構成されており、スイッチ手段１４Ａが閉じた場合、誤差増幅器１２からの誤差増幅信号がバッファ手段１６Ａを介して駆動電流出力回路１７Ａに入力される。
【００５９】
また、サンプルホールド回路１３Ｂはサンプルホールド回路１３Ａと同様に構成され、サンプルホールド回路１３Ｂ内のスイッチ手段１４Ｂが閉じている場合に、誤差増幅器１２からの誤差増幅信号がバッファ手段１６Ｂを介して駆動電流出力回路１７Ｂに入力される。
【００６０】
駆動電流出力回路１７Ａで発生する駆動電流Ｉ１及び駆動電流出力回路１７Ｂで発生する駆動電流Ｉ２の各々は、異なる自動光量制御期間において、上記モニタ電圧ＶＭが基準電圧ＶＲに一致するよう調整することで任意のレーザ光量に設定される。一方、変調期間においては、駆動電流Ｉ１は信号入力端子３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄから入力される強度変調データ信号に応じて１６段階に強度変調され、他方の駆動電流Ｉ２と電流加算されて、加算後の駆動電流Ｉによってレーザダイオード１が発光駆動される。
【００６１】
ここで、駆動電流出力回路１７Ａの構成（図４）及び信号入力回路１９の構成（図５）を説明する。なお、図５において、入力信号ＩＮ１、ＩＮ２、ＩＮ３、ＩＮ４が図１、図４の入力端子３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄから信号入力回路１９へ入力される信号にそれぞれ対応し、入力信号ＰＷＭが入力端子４から信号入力回路１９へ入力されるパルス幅変調信号に対応する。また、正転信号ＯＵＴ１、ＯＵＴ２、ＯＵＴ３、ＯＵＴ４は、図１、図４の差動スイッチ信号群２０Ａに対応し、反転信号ＯＵＴ１’、ＯＵＴ２’、ＯＵＴ３’、ＯＵＴ４’は、図１、図４の差動スイッチ信号群２０Ｂに対応する。
【００６２】
図５に示す信号入力回路１９では、入力された強度変調信号ＩＮ１がインバータ１９Ａ、１９Ｂを介して論理積回路１９Ｃに入力される。また、入力されたパルス幅変調信号ＰＷＭもインバータ１９Ｊ、１９Ｋを介して論理積回路１９Ｃに入力される。論理積回路１９Ｃによる強度変調信号ＩＮ１とパルス幅変調信号ＰＷＭとの論理積結果を表す信号は、論理積回路１９Ｃの出力端で反転した後、インバータ１９Ｄ、１９Ｅ、１９Ｆを介して正転信号ＯＵＴ１として出力される。また、上記論理積結果を表す信号は、論理積回路１９Ｃの出力端で反転した後、インバータ１９Ｄ、１９Ｇ、１９Ｈ、１９Ｉを介して反転信号ＯＵＴ１’として出力される。
【００６３】
なお、他の強度変調信号ＩＮ２、ＩＮ３、ＩＮ４についても同様に、パルス幅変調信号ＰＷＭとの論理積が取られ、論理積結果に対応した正転信号、反転信号が出力される。また、出力される正転信号、反転信号は互いに反転している。
図４に示す駆動電流出力回路１７Ａには、一対のＭＯＳ型トランジスタで構成されたトランジスタ対４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄが設けられており、各トランジスタ対の図４において左側のトランジスタのドレインはレーザダイオード１に接続され、右側のトランジスタのドレインは電源ＶDDに接続されている。
【００６４】
左側のトランジスタのゲートには差動スイッチ信号群２０Ａの各信号が一対一対応でそれぞれ入力され、右側のトランジスタのゲートには差動スイッチ信号群２０Ｂの各信号が一対一対応でそれぞれ入力される。
【００６５】
トランジスタ対４１Ａの各トランジスタのソースは、電流源トランジスタ４０Ａ、抵抗器Ｒを介して接地されている。トランジスタ対４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄも同様に、電流源トランジスタ４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄにそれぞれ接続されている。
【００６６】
これら電流源トランジスタ４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄのトランジスタ比＝（ゲート幅／ゲート長）は、８：４：２：１の比率となるように構成されており、各電流源トランジスタ毎にオン／オフ制御することにより、全ての電流源トランジスタをオフする場合（電流が流れない場合）を含めて電流値を１６段階で切り替えられるよう構成されている。
【００６７】
例えば、差動スイッチ信号群２０ＡにおいてＯＵＴ１、ＯＵＴ４のみがオンの場合（このとき差動スイッチ信号群２０ＢではＯＵＴ２’、ＯＵＴ３’のみがオンとなる）、トランジスタ対４１Ａ、４１Ｄでは図４において左側のトランジスタがオンとなり、トランジスタ対４１Ｂ、４１Ｃでは図４において右側のトランジスタがオンとなる。このときレーザダイオード１には、電流源トランジスタ４０Ａ、４０Ｄにより設定される電流と駆動電流出力回路１７Ｂにより設定されるバイアス電流との合成電流が供給される。即ち、１６段階のうち９（＝８＋１）段階目の電流とバイアス電流との合成電流によりレーザダイオード１が駆動される。
【００６８】
駆動電流制御電圧４２は、図１のサンプルホールド回路１３Ａの出力電圧ＶＣ１に相当し、該駆動電流制御電圧４２で制御され電流源トランジスタ４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄにより設定される電流は、差動スイッチ信号２０Ａ、２０Ｂで１６段階に変調され、変調後の電流は駆動電流出力回路１７Ｂにより設定されるバイアス電流と電流加算され、加算後の電流によってレーザダイオード１を駆動する。
【００６９】
レーザダイオード駆動装置３５では、レーザダイオード１の最大光量を設定する第１の自動光量制御動作と、レーザダイオード１のしきい電流に相当するバイアス電流を設定する第２の自動光量制御動作とを交互に行い、２つのフィードバックループを１つの誤差増幅器１２を用いて電圧制御することで、レーザダイオード１の出力光が目標光量に設定される。図１の回路では、レーザダイオード１のしきい電流に応じて固定的に供給されるバイアス電流と、入力信号に応じて変調される変調電流の２種類の電流をそれぞれ自動調整するために、スイッチ手段を用いて２つのフィードバックループを選択制御している。駆動電流出力回路１７Ａは、所望する最大光量に対応する電流を外部信号入力により強度変調した変調電流を出力する。また、駆動電流出力回路１７Ｂは、レーザダイオード１のしきい電流から定められるバイアス電流をレーザダイオード１に定常的に供給する働きを持つ。このバイアス電流はレーザダイオードの点灯速度を速くする働きがある。
【００７０】
また、詳細は後述するが、レーザダイオード駆動装置３５の誤差増幅器１２は、図３に示すＣＭＯＳ演算増幅器の基本回路により構成されており、図１に示すように、この誤差増幅器１２には位相補償手段２３が接続されている。この位相補償手段２３は、位相補償回路として、抵抗２４、スイッチ手段２５Ａのオン抵抗及びコンデンサ２６Ａから成る回路と、抵抗２４、スイッチ手段２５Ｂのオン抵抗及びコンデンサ２６Ｂから成る回路とを含んでおり、スイッチ手段２５Ａ、２５Ｂの開閉により切り換えられる。なお、位相補償回路としては、上記のように抵抗及びコンデンサから成るＣＲ回路に代わり、コンデンサ単体を採用しても良い。
【００７１】
なお、図１において、基準電圧発生回路９Ａ、及び９Ｂは可変抵抗器１０Ａ、１０Ｂにより電源電圧を分圧し、所望する複数の基準電圧ＶＲを得ているが、この基準電圧発生回路９Ａ、９Ｂをディジタルアナログ変換回路（ＤＡコンバータ）で構成し、発生する基準電圧値をＣＰＵ等で自動的に制御できるよう構成してもよい。
【００７２】
また、図５に示す信号入力回路１９と同様の回路を駆動電流出力回路１７Ｂにも設け、駆動電流出力回路１７Ｂが出力する駆動電流を段階的に変調してもよい。
【００７３】
次に、第１の自動光量制御動作、第２の自動光量制御動作及び変調動作の各動作モードについて説明する。なお、スイッチ手段１４Ａ、１４Ｂ、３０Ａ、３０Ｂ、２５Ａ、２５Ｂの開閉動作は、図示しない制御装置が出力するスイッチ信号により制御される。
【００７４】
最初に、第１の自動光量制御動作について説明する。図１において、レーザダイオード１の最大光量を設定する第１の自動光量制御動作は、スイッチ手段１４Ａを閉じ、スイッチ手段１４Ｂを開くことにより実行される。この時、光検出器２が出力する光モニタ電流を可変抵抗器２２により電流−電圧変換し、該変換で得られたモニタ電圧ＶＭをバッファ手段１１Ａを介して誤差増幅器１２の反転入力端子に入力すると共に、基準電圧発生回路９Ａを構成する可変抵抗器１０Ａにより発生した基準電圧ＶＲ１を、スイッチ手段３０Ａ及びバッファ手段１１Ｂを介して誤差増幅器１２の非反転入力端子に入力する。両端の電圧の比較により誤差増幅器１２が出力する誤差電圧ＶＣ１は、スイッチ手段１４Ａ及びバッファ手段１６Ａを介して駆動電流出力回路１７Ａに入力され、該駆動電流出力回路１７Ａにより電流に変換される。この変換後の電流は、駆動電流出力回路１７Ｂが出力するバイアス電流に重畳され、重畳された合成電流でレーザダイオード１が駆動される。そして、レーザダイオード１の出力光が所望する最大光量で安定になった時に、サンプルホールド回路１３Ａを構成するスイッチ手段１４Ａを開き、最大光量に相当する駆動電流を設定するための変調電流制御電圧ＶＣ１をコンデンサ１５Ａに保持する。この場合、駆動電流出力回路１７Ｂが出力するバイアス電流は次に述べる第２の自動光量制御動作によりサンプルホールド回路１３Ｂにバイアス電流制御電圧が既に保持されており、そのバイアス電流制御電圧により電流値が設定される。
【００７５】
次に、レーザダイオード１のしきい電流に相当するバイアス電流を設定する第２の自動光量制御動作について説明する。第２の自動光量制御動作は、スイッチ手段１４Ｂを閉じ、スイッチ手段１４Ａを開くことにより実行される。この時、光検出器２が出力する光モニタ電流を可変抵抗器２２により電流−電圧変換し、該変換で得られたモニタ電圧をバッファ手段１１Ａを介して誤差増幅器１２の反転入力端子に入力すると共に、基準電圧発生回路９Ｂを構成する可変抵抗器１０Ｂにより発生した基準電圧ＶＲ２を、スイッチ手段３０Ｂ及びバッファ手段１１Ｂを介して誤差増幅器１２の非反転入力端子に入力する。両端の電圧の比較により誤差増幅器１２が出力する誤差電圧ＶＣ２は、スイッチ手段１４Ｂ及びバッファ手段１６Ｂを介して駆動電流出力回路１７Ｂに入力され、該駆動電流出力回路１７Ｂにより電流に変換される。この変換後の電流は、駆動電流出力回路１７Ａが出力する変調電流に重畳され、重畳された合成電流でレーザダイオード１が駆動される。そして、レーザダイオード１の出力光が所望する光量で安定になった時に、サンプルホールド回路１３Ｂを構成するスイッチ手段１４Ｂを開き、所望の光量に相当する駆動電流を設定するための変調電流制御電圧ＶＣ２をコンデンサ１５Ｂに保持する。
【００７６】
この場合、駆動電流出力回路１７Ａが出力する変調電流は、信号入力端子３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄにより入力されるディジタル信号値Ｄｉｎを１以上１４以下の整数に設定し、基準電圧発生回路９により発生する基準電圧ＶＲ２を以下のようにしてディジタル信号値Ｄｉｎに応じて設定する。
【００７７】
例えば、Ｄｉｎを１０に設定した場合、基準電圧発生回路９Ｂが発生する電圧ＶＲ２は、最大光量を規定する基準電圧発生回路９Ａが最大値Ｄｉｎ（ｍａｘ）において発生する基準電圧ＶＲ１を基準として、以下の式（１）のように設定される。
【００７８】
ＶＲ２＝ＶＲ１×１０／Ｄｉｎ（ｍａｘ） ・・・（１）
上記のような第１の自動光量制御動作と第２の自動光量制御動作を繰り返し行うことにより、サンプルホールド回路１３Ｂが保持するバイアス電流制御電圧ＶＣ２で制御されるバイアス電流は、レーザダイオード１のしきい電流に徐々に近似される。一方、サンプルホールド回路１３Ａが保持する変調電流制御電圧ＶＣ１で制御される変調電流は、最大光量に相当する電流に近似される。
【００７９】
例えば、初期状態として駆動電流出力回路１７Ａの出力電流Ｉ１＝０、駆動電流出力回路１７Ｂの出力電流Ｉ２＝０の状態で、自動光量制御動作を繰り返した場合について説明する。ここで、目標の最大変調電流をＩｓ、目標のバイアス電流をＩｂ、第２の自動光量制御での信号入力端子３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄからのディジタル入力信号Ｄｉｎ＝５とする。１度目の第１の自動光量制御動作では、バイアス電流Ｉ２＝０であるので、変調電流Ｉ1-1 は以下の式（２）のように設定される。
【００８０】
Ｉ1-1 ＝（Ｉｓ＋Ｉｂ） ・・・（２）
第２の自動光量制御では、バイアス電流Ｉ2-1 は、目標駆動電流（Ｉｂ＋Ｉｓ／３）から、ディジタル信号入力Ｄｉｎ＝５により設定される変調電流５／１５・Ｉ1-1 を差し引いて、以下の式（３）のように設定される。
【００８１】
次に、２度目の自動光量制御において、変調電流Ｉ1-2 は、変調電流Ｉ1-1 からバイアス電流Ｉ2-1 を差し引いて、以下の式（４）のように設定される。
【００８２】
また、バイアス電流Ｉ2-2 は、目標駆動電流から、ディジタル信号入力Ｄｉｎ＝５により設定される変調電流５／１５・Ｉ1-2 を差し引いて、以下の式（５）のように設定される。
【００８３】
以降、同様にして自動光量制御動作を繰り返すことにより、変調電流Ｉ１，ｎは目標とする変調電流Ｉｓに、バイアス電流Ｉ２，ｎは目標とするバイアス電流Ｉｂに、それぞれ近づいていく。
【００８４】
次に、変調動作期間について説明する。変調動作期間では、スイッチ手段１４Ａを開くことにより、コンデンサ１５Ａに蓄積された駆動電流制御電圧ＶＣ１により変調電流が発生し、該変調電流の電流値は信号入力端子３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄより入力されるデジタル信号値Ｄｉｎにより１６段階に変調される。また、スイッチ手段１４Ｂを開くことにより、コンデンサ１５Ｂに蓄積されたバイアス電流制御電圧ＶＣ２によりバイアス電流が発生する。このバイアス電流と前記変調後の変調電流とが重畳され、重畳された電流によりレーザダイオード１が発光駆動される。
【００８５】
さて、ここで、誤差増幅器１２及び位相補償手段２３の動作を説明する。図３には、誤差増幅器１２を構成するＣＭＯＳ演算増幅器の回路構成が示されている。この図３において、ＩＮ−は反転入力端子、ＩＮ＋は非反転入力端子を示し、Ｖ０は電源に接続された定電流源トランジスタの電流値を決めるバイアス電圧である。位相補償手段２３はこの回路構成の場合、出力電圧ＯＵＴと内部制御電圧Ｎ０の間に接続される。図１と対比すると、出力電圧ＯＵＴは端子８Ａから取り出され、内部制御電圧Ｎ０は端子８Ｅから取り出される。
【００８６】
図３の誤差増幅器１２において、非反転入力端子ＩＮ＋からＰＭＯＳ１２Ａに入力された基準電圧ＶＲと、図１のフィードバックループＲＰを経由して反転入力端子ＩＮ−よりＰＭＯＳ１２Ｂに入力された出力電圧ＯＵＴとが比較され、ここで例えば出力電圧ＯＵＴが基準電圧ＶＲよりも大きければ、内部制御電圧Ｎ０は内部電圧Ｎ１よりも大きくなり、ＮＭＯＳ１２Ｃにより出力電圧ＯＵＴが下げられる。このようにして出力電圧ＯＵＴが基準電圧ＶＲに等しくなるように制御される。
【００８７】
次に、位相補償について説明する。
【００８８】
一般的に演算増幅器の発振条件は以下の２つである。
【００８９】
(1) フィードバック内の利得が１以上であること。
【００９０】
(2) フィードバック内を１回りした時の位相のずれが３６０°以上であること。
【００９１】
本実施形態のレーザダイオード駆動装置３５では、負帰還（負のフィードバック）をかけており、この構成だけで１８０°の遅れが発生するため、演算増幅器の発振を回避するための余裕分は１８０°となる。
【００９２】
図３の誤差増幅器１２は、差動増幅器１２Ｓと出力段１２Ｔの２段で構成されているので、１段目の遅れに２段目の遅れが重畳される。これをボード線図上に表すと図６（Ａ）、（Ｂ）のようになる。このうち図６（Ａ）では、特性Ａ１が１段目のゲインの周波数特性を、特性Ａ２が２段目のゲインの周波数特性を、それぞれ示しており、演算増幅器全体のゲインの周波数特性は太い破線のような周波数特性となる。また、演算増幅器全体の位相の周波数特性は図６（Ｂ）の太い破線のような周波数特性となる。なお、周波数ｆ１は１段目のポールの位置を、周波数ｆ２は２段目のポールの位置を、それぞれ示している。
【００９３】
特性Ａ１、Ａ２においてゲインはポール以降、（−２０ｄｂ／ｄｅｃ）の傾きで低下するので、周波数ｆ２以上では、演算増幅器全体のゲインは図６（Ａ）の太い破線の特性より明らかなように数十ｄｂとなり、演算増幅器全体の位相遅れも図６（Ｂ）の太い破線の特性より明らかなように１３５°以上なので、演算増幅器が発振する。
【００９４】
ここで、本実施形態では、位相遅れを改善するために容量の大きなコンデンサ２６Ａ、２６Ｂにより位相を大きく進ませている。これにより、１段目のポールの位置を低周波側ｆ１’にずらすことにより、演算増幅器全体のゲインは図６（Ａ）の太い実線のような周波数特性となり、周波数ｆ２（２段目のポールの位置）でゲインを０ｄｂにすることができ、発振を回避することができる。
【００９５】
具体的に図１のレーザダイオード駆動装置３５において、第１の自動光量制御動作では、スイッチ手段２５Ａを閉じ、スイッチ手段２５Ｂを開くことにより、抵抗２４、スイッチ手段２５Ａのオン抵抗及びコンデンサ２６Ａによって上述した位相補償を行う。そして、第１の自動光量制御動作が終了した時、サンプルホールド回路１３Ａを構成するスイッチ手段１４Ａを開くのと同じタイミングでスイッチ手段２５Ａを開くことにより、第１の自動光量制御動作で位相補償を行っていた時の誤差増幅器１２の内部電圧がコンデンサ２６Ａに保持される。
【００９６】
次に第２の自動光量制御動作では、スイッチ手段２５Ａを開き、スイッチ手段２５Ｂを閉じることにより、抵抗２４、スイッチ手段２５Ｂのオン抵抗及びコンデンサ２６Ｂによって上述した位相補償を行う。そして、第２の自動光量制御動作が終了した時、サンプルホールド回路１３Ｂを構成するスイッチ手段１４Ｂを開くのと同じタイミングでスイッチ手段２５Ｂを開くことにより、第２の自動光量制御動作で位相補償を行っていた時の誤差増幅器１２の内部電圧がコンデンサ２６Ｂに保持される。
【００９７】
その後、再度第１の自動光量制御動作の実行時になると、スイッチ手段２５Ａが再度閉じられるが、このときコンデンサ２６Ａには、前回の第１の自動光量制御動作時の内部電圧が既に保持されているので、コンデンサ２６Ａに改めて位相補償容量と誤差増幅器１２の内部電圧に応じた電荷のチャージ等を行う必要が無く、第１の自動光量制御動作に要する時間を短縮することができる。また、誤差増幅器１２の出力電圧の変動を小さくすることができ、安定的な第１の自動光量制御動作への移行を図ることができる。
【００９８】
また、その後、第２の自動光量制御動作に移行したときも、上記と同様に、コンデンサ２６Ｂには、前回の第２の自動光量制御動作時の内部電圧が既に保持されているので、コンデンサ２６Ｂに改めて位相補償容量と誤差増幅器１２の内部電圧に応じた電荷のチャージ等を行う必要が無く、第２の自動光量制御動作に要する時間を短縮できると共に、誤差増幅器１２の出力電圧の変動を小さくして安定的な第２の自動光量制御動作への移行を図ることができる。
【００９９】
なお、上記実施形態では、誤差増幅器１２が図３のようにＣＭＯＳ演算増幅器の基本回路により構成され、位相補償手段２３が誤差増幅器１２の出力段の入力Ｎ０と出力ＯＵＴとの間に設けられた例を説明したが、本発明は、上記以外の構成の誤差増幅器にも適用可能であり、位相補償手段の設置場所も限定されるものではない。
【０１００】
例えば、図７に示すように、ゲインの重畳により誤差増幅器全体のゲインを増加させるべく、差動増幅器９０Ａ、シフト段９０Ｂ及び出力段９０Ｃの３段で構成され、位相補償手段２３がシフト段９０Ｂの出力Ｓ０と出力段９０Ｃの入力Ｎ０との間に設けられた誤差増幅器９０に対しても、本発明は適用可能である。
【０１０１】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態として、第１実施形態のレーザダイオード駆動装置３５（図１）を更に安定化するために、変調動作期間において、誤差増幅器１２の入出力電圧を一定にするための回路を付与したレーザダイオード駆動装置を説明する。
【０１０２】
図２に示すように、本実施形態に係るレーザダイオード駆動装置３５Ｓでは、バッファ手段１６Ａの出力側がスイッチ手段２１Ｄを介して、バッファ手段１６Ｂの出力側がスイッチ手段２１Ｅを介して、それぞれ誤差増幅器１２の非反転入力端子に接続されており、誤差増幅器１２の出力側がスイッチ手段２１Ｃを介して該誤差増幅器１２の反転入力端子に接続されている。
【０１０３】
また、位相補償手段２３には、位相補償回路として、抵抗２４、スイッチ手段２５Ｃのオン抵抗及びコンデンサ２６Ｃから成る回路と、抵抗２４、スイッチ手段２５Ｄのオン抵抗及びコンデンサ２６Ｄから成る回路とが追加されている。
【０１０４】
なお、レーザダイオード駆動装置３５Ｓでは、第１の自動光量制御動作、変調動作、第２の自動光量制御動作、変調動作が順に繰り返し実行される。ここで、便宜上、第１の自動光量制御動作の直後の変調動作を第１の変調動作と、第２の自動光量制御動作の直後の変調動作を第２の変調動作と、それぞれ称する。
【０１０５】
このようなレーザダイオード駆動装置３５Ｓにおいて、第１の自動光量制御動作時には、スイッチ手段１４Ａ、スイッチ手段２１Ａ、２１Ｂ、及びスイッチ手段２５Ａが閉じ、スイッチ手段１４Ｂ、スイッチ手段２１Ｃ、２１Ｄ、２１Ｅ、及びスイッチ手段２５Ｂ、２５Ｃ、２５Ｄが開く。第１の自動光量制御におけるフィードバックループの動作は図１の場合と同じである。また、位相補償手段２３による誤差増幅器１２の位相補償は、スイッチ手段２５Ａを介してコンデンサ２６Ａを用いて行われる。
【０１０６】
そして、レーザダイオード１の出力パワーが目標とする最大光量で安定になり、第１の自動光量制御動作から第１の変調動作へ切り替わると、まず、スイッチ手段１４Ａ、２５Ａを開く。その後、スイッチ手段２１Ａ、２１Ｂを開くと共に、スイッチ手段２１Ｃ、２１Ｅ、２５Ｃを閉じる。第１の変調動作では、サンプルホールド回路１３Ａ、１３Ｂに充電された変調電流制御電圧、バイアス電流制御電圧を用いてレーザダイオード１を発光駆動する。誤差増幅器１２はボルテージ・フォロワ構成となり、スイッチ手段２１Ｅを介して該誤差増幅器１２に入力されるバイアス電流制御電圧が該誤差増幅器１２から出力される状態に設定される。また、誤差増幅器１２の位相補償は、スイッチ手段２５Ｃを介してコンデンサ２６Ｃを用いて行われる。
【０１０７】
上記で、スイッチ手段１４Ａ、２５Ａをその他のスイッチ手段に先んじて開くことにより、他のスイッチ手段の開閉により生じる制御電圧の変動、及びフィードバックループの切断による誤差増幅器１２の内部電圧の変動によるコンデンサ１５Ａ、２６Ａの保持電圧の変動を低減することができる。
【０１０８】
そして、第１の変調動作から第２の自動光量制御動作へ切り替わった時、スイッチ手段１４Ｂ、２１Ａ、２１Ｂ、２５Ｂを閉じ、スイッチ手段１４Ａ、２１Ｃ、２１Ｅ、２５Ｃを開く。第２の自動光量制御におけるフィードバックループの動作は図１（第１実施形態）の場合と同じである。また、位相補償手段２３による誤差増幅器１２の位相補償は、スイッチ手段２５Ｂを介してコンデンサ２６Ｂを用いて行われる。
【０１０９】
さらに、レーザダイオード１の出力パワーが目標とする光量で安定になり、第２の自動光量制御動作から第２の変調動作へ切り替わると、まず、スイッチ手段１４Ｂ、２５Ｂを開く。その後、スイッチ手段２１Ａ、２１Ｂを開くと共に、スイッチ手段２１Ｃ、２１Ｄ、２５Ｄを閉じる。第２の変調動作でも、駆動電流を変調出力する動作に関しては第１の変調動作と同様である。誤差増幅器１２はボルテージ・フォロワ構成となり、スイッチ手段２１Ｄを介して該誤差増幅器１２に入力される変調電流制御電圧が該誤差増幅器１２から出力される状態に設定される。また、誤差増幅器１２の位相補償は、スイッチ手段２５Ｄを介してコンデンサ２６Ｄを用いて行われる。
【０１１０】
上記で、スイッチ手段１４Ｂ、２５Ｂをその他のスイッチ手段に先んじて開くことにより、他のスイッチ手段の開閉により生じる制御電圧の変動、及びフィードバックループの切断による誤差増幅器１２の内部電圧の変動によるコンデンサ１５Ｂ、２６Ｂの保持電圧の変動を低減することができる。
【０１１１】
以上のシーケンスにより、位相補償手段２３のコンデンサについて、第１及び第２の自動光量制御動作期間、もしくは第１及び第２の変調期間でスイッチ手段２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ、２５Ｄにより個別に接続を切り替えることにより、各動作の切り替わり時において位相補償手段２３のコンデンサを再充電する必要がなくなる。これにより、自動光量制御動作に要する時間を大幅に短縮することができる。
【０１１２】
その上、第１の変調動作時に、スイッチ手段２１Ｅを介して誤差増幅器１２に入力されるバイアス電流制御電圧が該誤差増幅器１２から出力される状態に設定されているので、第１の変調動作から第２の自動光量制御動作に移行したときに、誤差増幅器１２の出力電圧が連続的な電圧値で推移することとなる。また、第２の変調動作時に、スイッチ手段２１Ｄを介して誤差増幅器１２に入力される変調電流制御電圧が該誤差増幅器１２から出力される状態に設定されているので、第２の変調動作から第１の自動光量制御動作に移行したときに、誤差増幅器１２の出力電圧が連続的な電圧値で推移することとなる。
【０１１３】
これにより、変調動作から自動光量制御動作に移行した場合について、誤差増幅器１２の出力電圧の変動を低減し、自動光量制御動作に要する時間をさらに短縮することができる。
【０１１４】
ところで、上記第１、第２実施形態で説明した図１及び図２に示す回路は、１つの誤差増幅器を共用してバイアス電流と変調電流とを自動的に調整する回路の一例であり、この他にも１つの誤差増幅器を共用してバイアス電流と変調電流とを自動的に調整する回路が知られている。本発明は、このように１つの誤差増幅器を共用して複数の電流値（例えば、バイアス電流値と変調電流値）を順番に自動的に調整する回路に対して適用可能であり、上記と同様の効果を得ることができる。
【０１１５】
また、図１及び図２において、鎖線２７で囲った回路が集積化の対象となる回路に相当する。但し、位相補償手段２３は、誤差増幅器１２に内蔵しても良いし、誤差増幅器１２に外部接続して構成しても良い。ここでは、外部接続による外付け部品の増加やアッセンブリを考慮した場合、位相補償手段２３の抵抗、スイッチ手段、コンデンサを全て内蔵した方が好ましい。ところが、コンデンサは通常ポリシリコンもしくは金属配線で酸化膜を挟み込むことにより作成されるので、上記のようにコンデンサを内蔵した場合、単位面積当たりの保持容量が小さくなり、トランジスタなどの他の機能素子に比較して集積化率を著しく低下させることがある。このためコンデンサで保持するべき電気容量が大きい場合には、コンデンサを外付けにした方が好ましいケースもある。
【０１１６】
図１には、位相補償手段２３の抵抗、スイッチ手段、コンデンサを全て外付けとした場合の例を示しており、図２には、コンデンサのみを外付けとして抵抗及びスイッチ手段を内蔵させた場合の例を示している。コンデンサについては、受光器の負荷抵抗の大きさ及びフィードバックループ内の系の違いに応じてフィードバックループの周波数特性が変化するので、要求される機器の仕様に応じて、容量値を調整する必要がある。図２のようにコンデンサのみを外付けとしスイッチ手段を内蔵させれば、該コンデンサの容量値の切替えを行うスイッチ手段をスイッチング制御する制御回路も誤差増幅器１２に内蔵させることができ、実装する際の部品点数を削減できる、という利点が有る。
【０１１７】
［第３実施形態］
以下、図面を参照して、第３実施形態を説明する。図８には、単一のフィードバックループを用いてレーザダイオード１０１の光量を単一の目標レベルに調整するレーザダイオード駆動装置１００の構成が示されている。
【０１１８】
このレーザダイオード駆動装置１００には、基準電圧発生回路１０８が設けられており、この基準電圧発生回路１０８は可変抵抗器１０９により電源電圧を分圧し所望の基準電圧ＶＲを得ている。この基準電圧ＶＲに応じた基準信号はバッファ手段１１０Ｂ、スイッチ手段１２０Ｂを介して誤差増幅器１１１の非反転入力端子に入力される。
【０１１９】
また、レーザダイオード駆動装置１００にはレーザダイオード１０１が設けられており、このレーザダイオード１０１が出力するレーザ光は光検出器１０２により受光される。該光検出器１０２が出力する光モニタ電流は可変抵抗器１１９により電流−電圧変換され、変換で得られたモニタ電圧ＶＭに応じたモニタ信号が、サンプルホールド回路１０５、バッファ手段１１０Ａ、スイッチ手段１２０Ａを介して誤差増幅器１１１の反転入力端子に入力される。上記サンプルホールド回路１０５は、一端が可変抵抗器１１９の出力端に接続されたスイッチ手段１０６と、該スイッチ手段１０６の他端に接続され且つ接地されたコンデンサ１０７とにより構成されている。
【０１２０】
誤差増幅器１１１では、基準電圧ＶＲとモニタ電圧ＶＭとで誤差増幅が行われ、誤差増幅後の信号（誤差増幅信号）はサンプルホールド回路１１２に入力される。サンプルホールド回路１１２は、一端が誤差増幅器１１１の出力端に接続されたスイッチ手段１１３と、該スイッチ手段１１３の他端に接続され且つ接地されたコンデンサ１１４とにより構成されている。
【０１２１】
スイッチ手段１１３が閉じている場合、誤差増幅器１１１からの誤差増幅信号はバッファ手段１１５の非反転入力端子に入力される。このバッファ手段１１５の出力側は、該バッファ手段１１５の反転入力端子に接続されていると共に、スイッチ手段１２０Ｄを介して誤差増幅器１１１の非反転入力端子に接続されている。また、バッファ手段１１５の出力側は駆動電流出力回路１１７の入力端に接続されている。なお、誤差増幅器１１１の出力側は、スイッチ手段１２０Ｃを介して該誤差増幅器１１１の反転入力端子に接続されている。
【０１２２】
駆動電流出力回路１１７の構成は、第１実施形態の駆動電流出力回路１７Ａの構成（図４）と同様であり、信号入力回路１１６の構成は、第１実施形態の信号入力回路１９の構成（図５）と同様であるので、説明を省略する。
【０１２３】
駆動電流出力回路１１７で発生する駆動電流は、自動光量制御期間において、上記モニタ電圧ＶＭが基準電圧ＶＲに一致するよう調整することで任意のレーザ光量に相当するよう設定される。一方、変調期間においては、駆動電流は信号入力端子１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ、１０３Ｄから入力される強度変調データ信号に応じて１６段階に強度変調され、バイアス電流出力回路１１８により供給されるバイアス電流と電流加算されて、加算後の駆動電流によってレーザダイオード１が発光駆動される。
【０１２４】
次に、スイッチ手段の切替えにより選択される各動作モードについてそれぞれ説明する。なお、スイッチ手段１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄ、１０６、１１３の開閉動作は、図示しない制御装置が出力するスイッチ信号により制御される。
【０１２５】
最初に、自動光量制御動作について説明する。
【０１２６】
自動光量制御動作は、スイッチ手段１２０Ａ、１２０Ｂ、１０６、１１３を閉じ、スイッチ手段１２０Ｃ、１２０Ｄを開くことにより選択される。光検出器１０２はレーザダイオード１０１が出力する光出力を受光して、それに準じた光電流を出力する。この光電流を可変抵抗器１１９により電流−電圧変換し、そのモニタ電圧ＶＭは、スイッチ手段１０６、バッファ手段１１０Ａ、スイッチ手段１２０Ａを介して誤差増幅器１１１の反転入力端子に入力される。一方、基準電圧発生回路１０８で発生した基準電圧ＶＲは、バッファ手段１１０Ｂ、スイッチ手段１２０Ｂを介して誤差増幅器１１１の非反転入力端子に入力される。
【０１２７】
誤差増幅器１１１は、モニタ電圧ＶＭと基準電圧ＶＲとを比較し、その差に応じた電圧ＶＳを出力し、スイッチ手段１１３を介して、コンデンサ１１４を充電する。コンデンサ１１４に充電される電圧ＶＣはバッファ手段１１５を介して、レーザ駆動電流出力回路１１７に入力され、以下のようにして電流源を流れる電流を制御する。
【０１２８】
例えば、バッファ手段１１５の出力電圧ＶＣ’は、図４に示されるレーザ駆動電流出力回路の端子４２に入力され、信号入力回路１９により、スイッチ信号群２０Ａをすべて「Ｈ」、スイッチ信号群２０Ｂをすべて「Ｌ」にすることで、差動スイッチ手段４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄを介して、電流源４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄを流れる電流がすべてレーザダイオード１０１（図８）を流れるように制御する。
【０１２９】
実際にレーザダイオード１０１には、駆動電流出力回路１１７が出力する電流とバイアス電流出力回路１１８が出力する電流とを重畳した電流が流れ、該重畳した電流によりレーザダイオード１０１が駆動され発光する。この出力光は光検出器１０２により受光され、負帰還することにより、レーザダイオード１０１の光量が、目標とする光量に調整される。なお、目標とする光量は、基準電圧発生回路１０８が発生する基準電圧ＶＲを調整するか、もしくは電流−電圧変換回路を構成する可変抵抗器１１９の抵抗値を調整することにより、調整可能とされている。レーザダイオード１０１を流れる駆動電流が安定になったところで、スイッチ１１３が開放され、その時の駆動電流制御電圧ＶＣがコンデンサ１１４に保持される。
【０１３０】
自動光量制御動作から変調動作に移行する場合には、スイッチ手段１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄが切断することにより生じる誤差増幅器１１１の出力電圧変動の影響を防ぐべく、スイッチ手段１１３をスイッチ手段１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄよりも先に開放することで、駆動電流制御電圧ＶＣをコンデンサ１１４に保持することが望ましい。
【０１３１】
また、スイッチ手段１１３と同時にサンプルホールド回路１０５のスイッチ手段１０６が開放され、自動光量制御動作終了時に光検出器１０２が出力していたモニタ電圧ＶＭがコンデンサ１０７に保持される。スイッチ手段１１３と同時にサンプルホールド回路１０５のスイッチ手段１０６を開放することで、モニタ電圧ＶＭの変動を防ぐことができる。
【０１３２】
次に、変調動作について説明する。変調動作は、コンデンサ１１４に保持された駆動電流制御電圧ＶＣを用いて以下のように行われる。この制御電圧ＶＣはバッファ手段１１５を介して駆動電流出力回路１１７に入力され、強度変調信号１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ、１０３Ｄ、およびパルス幅変調信号１０４の外部制御信号により、１６段階の変調電流に変換され、前記バイアス電流と加算されて、レーザダイオード１０１に流れる駆動電流を自在に変調する。
【０１３３】
この変調動作を行う期間において、スイッチ手段１２０Ａ、１２０Ｂ、１０６、１１３がそれぞれ開き、スイッチ手段１２０Ｃとスイッチ手段１２０Ｄがそれぞれ閉じる。そのため誤差増幅器１１１は、バッファ手段１１５が出力する制御電圧ＶＣ’を入力とするボルテージ・フォロワ回路として動作する。即ち、バッファ手段１１５が出力する制御電圧ＶＣがスイッチ手段１２０Ｄを介して誤差増幅器１１１に入力され、スイッチ手段１２０Ｃを閉じたことで、制御電圧ＶＣが誤差増幅器１１１から出力される状態に設定される。また、サンプルホールド回路１０５のコンデンサ１０７には、目標とするモニタ電圧ＶＭに略一致する電圧が保持される。
【０１３４】
そして、変調動作から自動光量制御動作に移行したとき、コンデンサ１０７には、目標とするモニタ電圧ＶＭに略一致する電圧が保持されているため、例えば自動光量制御動作に入る直前にレーザダイオード１０１が消灯もしくは低光量で発光していて、光検出器１０２から出力される光電流が少ない場合においても、誤差増幅器１１１に入力されるモニタ電圧は目標とするモニタ電圧ＶＭに略一致する電圧となり、目標とするモニタ電圧ＶＭとの電圧差が非常に少ないので、モニタ電圧の立ち上がりの遅れを小さくすることができる。また、コンデンサ１０７に蓄積されたモニタ電圧ＶＭ１がスイッチ手段１０５Ａを介して光検出器１０２と可変抵抗器１１９の接続端の電圧をチャージするので、長い収束時間を必要とする光モニタ電流−モニタ電圧変換部の収束を早める効果がある。
【０１３５】
図１１（Ａ）〜（Ｃ）はレーザダイオード駆動装置１００の動作を説明するための波形図である。図１１（Ａ）〜（Ｃ）において期間Ｐ２、Ｐ４は自動光量制御動作期間を示し、期間Ｐ１、Ｐ３は変調動作期間を示している。
【０１３６】
自動光量制御動作期間Ｐ２から変調動作期間Ｐ３に移行する際、図１１（Ａ）のモニタ電圧波形に示されるように、自動光量制御により安定化した光検出器１０２のモニタ信号がサンプルホールド回路１０５により保持され、変調動作期間Ｐ３でも引続き出力される。これにより、変調動作期間Ｐ３から自動光量制御動作期間Ｐ４に移行する場合において、コンデンサ１０７の保持電圧ＶＭがスイッチ手段１０６を介して、光検出器１０２と可変抵抗器１１９の接続端の電圧を保持電圧ＶＭでチャージし、かつ、誤差増幅器１１１に入力されるモニタ電圧が目標とするモニタ電圧ＶＭに略一致するので、モニタ電圧の立ち上がりの遅れを防止できる。
【０１３７】
また、サンプルホールド回路１１２が保持した制御電圧ＶＣを入力としボルテージ・フォロワ構成となった誤差増幅器１１１の出力（図１１（Ｂ））は、自動光量制御動作期間Ｐ２から変調動作期間Ｐ３にかけて制御電圧ＶＣのまま維持される。
【０１３８】
従って、変調動作期間Ｐ３から自動光量制御動作期間Ｐ４に移行する際の誤差増幅器１１１の入出力端子電圧の変動量が少なくなるので、レーザ光量が目標光量に高速に整定されることとなり、かつモニタ電圧の立ち上がりの遅れによるレーザ駆動電流のオーバーシュートを大幅に低減することができる。
【０１３９】
また、図１１に示す変調動作期間Ｐ１から自動光量制御動作期間Ｐ２への移行は、図１１（Ｃ）より明らかなように、レーザダイオード１０１を自動光量制御期間Ｐ２の直前に最大光量で発光させた場合であるが、サンプルホールド回路１０５により前回の自動光量制御動作時のモニタ電圧ＶＭが変調動作時においても保持されているので、レーザダイオード１０１の出力光量の大小にかかわらず、誤差増幅器１１１の出力電圧の変動を低減することができる。
【０１４０】
［第４実施形態］
次に、第４実施形態として、レーザダイオードを駆動するための駆動電流出力回路が複数設けられたレーザダイオード駆動装置を説明する。なお、上記レーザダイオード駆動装置としては、光ディスク駆動装置のように、再生光量と書き込み光量の異なる２種類のレーザダイオード出力光を必要とし、各駆動電流出力回路が異なる光出力を出力するレーザダイオード駆動装置等が挙げられる。
【０１４１】
図９に示すレーザダイオード駆動装置１００Ｓは、前述した図８のレーザダイオード駆動装置１００と同様な構成であるが、このレーザダイオード駆動装置１００Ｓには、２つの駆動電流出力回路１１７、１１７Ｓが設けられており、このうち駆動電流出力回路１１７で発生する駆動電流Ｉ１を設定するために、基準電圧発生回路１０８Ａ、サンプルホールド回路１１２Ａ、１０５Ａが設けられ、駆動電流出力回路１１７Ｓで発生する駆動電流Ｉ２を設定するために、基準電圧発生回路１０８Ｂ、サンプルホールド回路１１２Ｂ、１０５Ｂが設けられている。
【０１４２】
即ち、レーザダイオード駆動装置１００Ｓでは、駆動電流出力回路１１７で発生する駆動電流Ｉ１を設定する第１の自動光量制御動作と、駆動電流出力回路１１７Ｓで発生する駆動電流Ｉ２を設定する第２の自動光量制御動作とが行われる。
【０１４３】
第１の自動光量設定動作では、スイッチ手段１２０Ａ、１２０Ｂ、１０６Ａ、１１３Ａ、１２２Ａ、１２３Ａを閉じ、それ以外のスイッチ手段を開くことにより、モニタ電圧ＶＭと基準電圧発生回路１０８Ａが発生する基準電圧ＶＲ１とが誤差増幅器１１１により比較され、可変抵抗器１１９の抵抗値と上記基準電圧ＶＲ１とで規定されるレーザ光量が負帰還フィードバック制御により設定される。
【０１４４】
この時、誤差増幅器１１１の出力電圧がサンプルホールド回路１１２Ａのコンデンサ１１４Ａに充電されると共に、光検出器１０２に係るモニタ出力電圧がサンプルホールド回路１０５Ａのコンデンサ１０７Ａに充電される。
【０１４５】
そして、レーザダイオード１０１の光量が第１の目標光量で安定した時に、スイッチ手段１０６Ａ、１１３Ａをそれぞれ開き、第１の目標光量に対応する光検出器１０２のモニタ電圧ＶＭ１をサンプルホールド回路１０５Ａに保持し、第１の目標光量に対応するレーザ光量が得られる制御電圧ＶＣ１をサンプルホールド回路１１２Ａに保持する。
【０１４６】
第２の自動光量制御動作でも上記同様に、スイッチ手段１２０Ａ、１２０Ｂ、１０６Ｂ、１１３Ｂ、１２２Ｂ、１２３Ｂを閉じ、それ以外のスイッチ手段を開くことにより、モニタ電圧ＶＭと基準電圧発生回路１０８Ｂが発生する基準電圧ＶＲ２とが誤差増幅器１１１により比較され、可変抵抗器１１９の抵抗値と上記基準電圧ＶＲ２とで規定されるレーザ光量が負帰還フィードバック制御により設定される。
【０１４７】
この時、誤差増幅器１１１の出力電圧がサンプルホールド回路１１２Ｂのコンデンサ１１４Ｂに充電されると共に、光検出器１０２に係るモニタ出力電圧がサンプルホールド回路１０５Ｂのコンデンサ１０７Ｂに充電される。
【０１４８】
そして、レーザダイオード１０１の光量が第２の目標光量で安定した時に、スイッチ手段１０６Ｂ、１１３Ｂをそれぞれ開き、第２の目標光量に対応する光検出器１０２のモニタ電圧ＶＭ２をサンプルホールド回路１０５Ｂに保持し、第２の目標光量に対応するレーザ光量が得られる制御電圧ＶＣ２をサンプルホールド回路１１２Ｂに保持する。
【０１４９】
変調期間中の駆動電流は、第１の自動光量制御動作で得られた制御電圧ＶＣ１を用いてレーザ駆動電流出力回路１１７が出力する駆動電流Ｉｓ１、もしくは第２の自動光量制御動作で得られた制御電圧ＶＣ２を用いてレーザ駆動電流出力回路１１７Ｓが出力する駆動電流Ｉｓ２のいずれか一方を選択してレーザダイオード１０１を駆動する場合と、両者の合成電流（Ｉｓ１＋Ｉｓ２）でレーザダイオード１０１を駆動する場合がある。
【０１５０】
変調動作では、スイッチ手段１２０Ｃを閉じると共に、スイッチ手段１２０Ｄ１またはスイッチ手段１２０Ｄ２のいずれか一方を閉じ、これら以外のスイッチ手段を開く。
【０１５１】
ここで、変調動作後に第１の自動光量制御動作が行われるケースであれば、スイッチ手段１２０Ｃ、１２０Ｄ１を閉じ、第１の自動光量制御動作直前の変調動作期間において、誤差増幅器１１１の出力電圧を、サンプルホールド回路１１２Ａに保持された電圧（＝第１の目標光量に対応する制御電圧ＶＣ１）に略一致させておく。
【０１５２】
そして、第１の自動光量制御動作時になると、スイッチ手段１０６Ａ、１２２Ａを閉じ、スイッチ手段１０６Ｂ、１２２Ｂを開くことにより、バッファ手段１１０Ａの入力電圧は、第１の自動光量制御動作での目標光量に対応するモニタ電圧ＶＭ１に略一致した電圧となり、モニタ電圧の立ち上がりの遅れを小さくすることができる。また、コンデンサ１０７に蓄積されたモニタ電圧ＶＭ１がスイッチ手段１０５Ａを介して光検出器１０２と可変抵抗器１１９の接続端の電圧をチャージするので、長い収束時間を必要とする光モニタ電流−モニタ電圧変換部の収束を早める効果がある。
【０１５３】
これにより、変調動作期間の終了時のレーザ光量が低く、それに対応してモニタ電圧が小さい場合においても、第１の自動光量制御動作開始時では、バッファ手段１１０Ａ、スイッチ手段１２０Ａを介して誤差増幅器１１１の反転入力端子に入力される電圧は、前回の第１の自動光量制御動作での目標光量に対応するモニタ電圧ＶＭ１に略一致した電圧となり、スイッチ手段１２３Ａを閉じることにより選択される基準電圧ＶＲ１と略一致することになるので、第１の自動光量制御動作に要する時間を大幅に短縮できる。
【０１５４】
また、変調動作後に第２の自動光量制御動作が行われるケースについても、同様に動作することで、同様の効果を得ることができる。
【０１５５】
このように、誤差増幅器１１１の反転入力端子に入力されるモニタ電圧の収束性が悪いことにより引き起こされる誤差増幅器１１１の出力電圧の変動を大幅に低減でき、モニタ電圧の収束時間の短縮とオーバーシュートの低減に大きな効果がある。
【０１５６】
［第５実施形態］
次に、第５実施形態として、図１０を用いて、第４実施形態のレーザダイオード駆動装置１００Ｓ（図９）の自動光量制御期間を更に短縮するために好適なレーザダイオード駆動装置の回路を説明する。
【０１５７】
前述した図９に示す回路構成では、変調動作から自動光量制御動作に切り替わる瞬間にスイッチ手段１０６Ａ、１０６Ｂを閉じて、光検出器１０２の出力端と保持コンデンサ１０７Ａ、１０７Ｂの端子とを接続するために、自動光量制御動作を開始した瞬間のモニタ電圧が若干不安定になるケースがあったが、図１０に示す回路は、このモニタ電圧を安定化するものである。
【０１５８】
図１０の回路の動作は、スイッチ信号１８３Ａ、１８３Ｂ、１８３Ｃ、１８３Ｄにより選択されるスイッチ手段１８２Ａ、１８２Ｂ、１８２Ｃ、１８２Ｄの切替えによって決定される。
【０１５９】
第１の自動光量制御動作時には、スイッチ手段１８２Ａ、１８２Ｂ、１８２Ｄは開き、スイッチ手段１８２Ｃは閉じる。レーザダイオードの出力光は光検出器１０２で受光され、可変抵抗器１１９により発生するモニタ電圧ＶＭ１は、スイッチ手段１８２Ｃを介してコンデンサ１７１にサンプリングされる。
【０１６０】
一方、演算増幅器１８４によりＭＯＳトランジスタ１８６のゲート電圧が制御され抵抗１８５とＭＯＳトランジスタ１８６との接続端子１９０の電圧はモニタ電圧ＶＭ１に一致する。また、ＭＯＳトランジスタ１８６と抵抗１８７との接続端子１９１は図９の電圧端子ＶＭ、バッファ手段１１０Ａを介してスイッチ手段１２０Ａに接続されており、接続端子１９１の電圧ＶＭ１’は誤差増幅器１１１に入力される。レーザダイオードの出力光が目標値に達したときにスイッチ手段１８２Ｃは切断され、コンデンサ１７１に第１の自動光量制御期間の最終モニタ電圧ＶＭ１が保持される。
【０１６１】
次の第１の自動光量制御動作の直前の変調期間では、スイッチ手段１８２Ａ、１８２Ｂ、１８２Ｃが開き、スイッチ手段１８２Ｄが閉じることにより、コンデンサ１７１に保持されている最終モニタ電圧ＶＭ１が、演算増幅器１８１Ａから出力され、スイッチ手段１８２Ｄを介して演算増幅器１８４に入力される。演算増幅器１８４によりＭＯＳトランジスタ１８６のゲート電圧が制御されるので、抵抗１８５とＭＯＳトランジスタ１８６との接続端子１９０の電圧はモニタ信号ＶＭ１に一致し、ＭＯＳトランジスタ１８６と抵抗１８７との接続端子１９１の電圧は前記モニタ信号ＶＭ１’に一致する。
【０１６２】
そして、変調動作から第１の自動光量制御動作に移行する際に、再度スイッチ手段１８２Ｄが開き、代わってスイッチ手段１８２Ｃが閉じる。この時、図９におけるモニタ電圧端子ＶＭから見たモニタ電圧の変動は、図９に示す回路構成の場合よりも図１０に示す回路構成の場合の方が少なくなる（詳細は以下に記載）。このため、オーバーシュートを更に低減することが可能である。
以下、具体的に、変調動作時にレーザダイオードが消灯している状態から自動光量制御動作に移行したケースを例にとって、図９、図１０の各回路でのモニタ電圧の変動を説明する。
【０１６３】
図９の回路の場合、変調動作でレーザダイオード１０１が消灯しているとき、光検出器１０２に流れる電流（ＰＤ電流）も０であるので、可変抵抗器１１９と光検出器１０２との接続端は５Ｖ（＝電源電圧）となり、この状態から自動光量制御動作へと移行する。自動光量制御動作時のＰＤ電流を０．１ｍＡ、可変抵抗器１１９の抵抗値を１０ｋΩとすると、最終的にモニタ電圧ＶＭは４Ｖ（＝５−１０ｋΩ×０．１ｍＡ）に整定する。
【０１６４】
ここで、コンデンサ１０７Ａの容量を１ｎＦとし、充電すべき光検出器１０２の容量と寄生容量の和を１０ｐＦと仮定すれば、５Ｖと４Ｖとの１Ｖの電位差を充電した場合、０．０１Ｖ（＝１Ｖ×１０ｐＦ／１ｎＦ）の誤差が生じる。即ち、光検出器１０２のカソード部の電圧（＝可変抵抗器１１９と光検出器１０２との接続端の電圧）は、変調動作時の５Ｖから、自動光量制御動作への切り替わり時に４．０１Ｖとなり、その後自動光量制御動作により４Ｖに収束する。
【０１６５】
一方、図１０の回路では、変調動作時には、例えば、ボルテージフォロワ構成の演算増幅器１８１Ａとスイッチ手段１８２Ｄにより可変抵抗器１１９と光検出器１０２との接続端に、コンデンサ１７１に保持された電圧（＝前回の自動光量制御動作時の最終モニタ電圧ＶＭ１）が出力されるので、光検出器１０２に流れる電流（ＰＤ電流）が０であっても、光検出器１０２のカソード部の電圧（＝可変抵抗器１１９と光検出器１０２との接続端の電圧）は上記最終モニタ電圧ＶＭ１で一定となる。即ち、光検出器１０２のカソード部の電圧は、変調動作時、自動光量制御動作への切り替わり時、自動光量制御動作時を通して、４Ｖでほぼ一定に維持される。
【０１６６】
このように図９におけるモニタ電圧端子ＶＭから見たモニタ電圧の変動は、図９に示す回路構成の場合よりも図１０に示す回路構成の場合の方が少なくなる。
【０１６７】
なお、第２の自動光量制御動作についても、上記と同様にスイッチ手段１８２Ａ、１８２Ｂを開閉することにより、同様の効果を得ることができる。
【０１６８】
また、図１０に示す回路１８９を取り去ることにより、図１０に示す回路を図８の回路に対応させることができる。
【０１６９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、再度光量制御期間になったとき、位相補償手段には既に前回の光量制御期間の終了時での誤差増幅手段の内部電圧が保持されているので、改めて位相補償容量と誤差増幅手段の内部電圧に応じた電荷の充電を行う必要が無く、光量制御動作に要する時間を短縮することができると共に、誤差増幅手段の出力電圧の変動を小さくして安定的な光量制御動作への移行を図ることができる。
【０１７０】
また、請求項２記載の発明によれば、複数の基準値の各々に関する光量制御期間において、光量制御動作に要する時間の短縮及び安定的な光量制御動作への移行を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１実施形態に係るレーザダイオード駆動装置の構成を示すブロック図である。
【図２】 第２実施形態に係るレーザダイオード駆動装置の構成を示すブロック図である。
【図３】 誤差増幅器の回路構成例を示す概略図である。
【図４】 駆動電流出力回路の回路構成例を示す概略図である。
【図５】 信号入力回路の回路構成例を示す概略図である。
【図６】 （Ａ）は周波数−ゲイン特性を示すボード線図であり、（Ｂ）は周波数−位相特性を示すボード線図である。
【図７】 誤差増幅器の他の回路構成例を示す概略図である。
【図８】 第３実施形態に係るレーザダイオード駆動装置の構成を示すブロック図である。
【図９】 第４実施形態に係るレーザダイオード駆動装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】 第５実施形態に係るレーザダイオード駆動装置の要部の構成を示すブロック図である。
【図１１】 第３実施形態に係るレーザダイオード駆動装置の動作を説明するためのグラフであり、（Ａ）はモニタ電圧ＶＭの推移を、（Ｂ）は誤差増幅器の出力電圧ＶＨの推移を、（Ｃ）はレーザ駆動電流Ｉの推移を、それぞれ示すグラフである。
【図１２】 レーザダイオードの光量を異なる複数の目標レベルに調整する従来のレーザダイオード駆動装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】 レーザダイオードの光量を単一の目標レベルに調整する従来のレーザダイオード駆動装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】 図１３のレーザダイオード駆動装置の動作を説明するためのグラフであり、（Ａ）はモニタ電圧ＶＭの推移を、（Ｂ）は誤差増幅器の出力電圧ＶＨの推移を、（Ｃ）はレーザ駆動電流Ｉの推移を、それぞれ示すグラフである。
【図１５】 特開平９−４５９８０号公報のレーザ駆動回路の概略構成図である。
【図１６】 特開昭６２−２４３１３７号公報のレーザ駆動回路の概略構成図である。
【符号の説明】
１、１０１ レーザダイオード
２、１０２ 光検出器
１２、１１１ 誤差増幅器
１３Ａ、１３Ｂ、１０５、１１２ サンプルホールド回路
１４Ａ、１４Ｂ、２１Ａ〜２１Ｅ、２５Ａ〜２５Ｄ スイッチ手段
１０６、１１３、１２０Ａ〜１２０Ｄ スイッチ手段
１５Ａ、１５Ｂ、２６Ａ〜２６Ｄ、１０７、１１４ コンデンサ
１７Ａ、１７Ｂ、１１７ 駆動電流出力回路
１９、１１６ 信号入力回路
２３ 位相補償手段
３５、３５Ｓ、１００、１００Ｓ レーザダイオード駆動装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザダイオードを駆動するレーザダイオード駆動装置に係り、特に高速に自動光量制御動作を行うレーザダイオード駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来、レーザダイオードを駆動するレーザダイオード駆動装置においては、自動光量制御動作と称される期間に、レーザダイオードの光出力をホトダイオードなどの光検出器を用いてモニタ電圧に変換し、変換後のモニタ電圧と目標とする光量に対応する基準電圧とを誤差検出器によって比較することにより、レーザダイオードの光量として目標光量を得るための駆動電流制御電圧を得る。また、外部からの入力信号に基づいてレーザダイオードの変調を行う変調期間には、前記自動光量制御動作により設定された駆動電流制御電圧を用いてレーザダイオードの光出力を変調する。
【０００３】
ところで、図１２には、複数のフィードバックループを用いてレーザダイオード２０１の光量を異なる複数の目標レベルに調整するレーザダイオード駆動装置２００が示されている。このレーザダイオード駆動装置２００では、レーザダイオード２０１のしきい電流に応じて固定的に供給されるバイアス電流と、入力信号に応じて変調される変調電流の２種類の電流をそれぞれ自動調整するために、スイッチ手段２１４Ａ、２１４Ｂを用いて２つのフィードバックループを選択制御している。
【０００４】
ここで、図１２を用いて、スイッチ手段２１４Ａ、２１４Ｂの切替えにより選択される各動作モードについてそれぞれ説明する。
【０００５】
図１２に示すレーザダイオード２０１の最大光量を設定する第１の自動光量制御動作は、スイッチ手段２１４Ａを閉じスイッチ手段２１４Ｂを開くことにより実行される。この時、光検出器２０２が出力する光モニタ電流を可変抵抗器２２２により電流−電圧変換し、該変換で得られたモニタ電圧ＶＭをバッファ手段２１１Ａを介して誤差検出器２１２の反転入力端子に入力すると共に、基準電圧発生回路２０９Ａを構成する可変抵抗器２１０Ａにより発生した基準電圧ＶＲ１を、スイッチ手段２３０Ａ及びバッファ手段２１１Ｂを介して誤差検出器２１２の非反転入力端子に入力する。両端の電圧の比較により誤差検出器２１２が出力する誤差電圧ＶＣ１は、スイッチ手段２１４Ａ及びバッファ手段２１６Ａを介して駆動電流出力回路２１７Ａに入力され、該駆動電流出力回路２１７Ａにより電流に変換される。この変換後の電流は、駆動電流出力回路２１７Ｂが出力するバイアス電流に重畳され、重畳された合成電流でレーザダイオード２０１が駆動される。そして、レーザダイオード２０１の出力光が所望する最大光量で安定になった時に、サンプルホールド回路２１３Ａを構成するスイッチ手段２１４Ａを開き、最大光量に相当する駆動電流を設定するための変調電流制御電圧ＶＣ１をコンデンサ２１５Ａに保持する。
【０００６】
次に、レーザダイオード２０１のしきい電流に相当するバイアス電流を設定する第２の自動光量制御動作について説明する。第２の自動光量制御動作は、スイッチ手段２１４Ｂを閉じ、スイッチ手段２１４Ａを開くことにより実行される。この時、光検出器２０２が出力する光モニタ電流を可変抵抗器２２２により電流−電圧変換し、該変換で得られたモニタ電圧をバッファ手段２１１Ａを介して誤差検出器２１２の反転入力端子に入力すると共に、基準電圧発生回路２０９Ｂを構成する可変抵抗器２１０Ｂにより発生した基準電圧ＶＲ２を、スイッチ手段２３０Ｂ及びバッファ手段２１１Ｂを介して誤差検出器２１２の非反転入力端子に入力する。両端の電圧の比較により誤差検出器２１２が出力する誤差電圧ＶＣ２は、スイッチ手段２１４Ｂ及びバッファ手段２１６Ｂを介して駆動電流出力回路２１７Ｂに入力され、該駆動電流出力回路２１７Ｂにより電流に変換される。この変換後の電流は、駆動電流出力回路２１７Ａが出力する変調電流に重畳され、重畳された合成電流でレーザダイオード２０１が駆動される。そして、レーザダイオード２０１の出力光が所望する光量で安定になった時に、サンプルホールド回路２１３Ｂを構成するスイッチ手段２１４Ｂを開き、所望の光量に相当する駆動電流を設定するためのバイアス電流制御電圧ＶＣ２をコンデンサ２１５Ｂに保持する。
【０００７】
第１の自動光量制御動作と第２の自動光量制御動作とを繰り返し行うことにより、サンプルホールド回路２１３Ｂが保持するバイアス電流制御電圧ＶＣ２で制御されるバイアス電流は、レーザダイオード２０１のしきい電流に徐々に近似される。一方、サンプルホールド回路２１３Ａが保持する変調電流制御電圧ＶＣ１で制御される変調電流は最大光量に相当する電流に近似される。
【０００８】
ところで、演算増幅器から構成される誤差検出器２１２には、図１２に示すように例えば抵抗器２２４とコンデンサ２２５の直列回路で構成された位相補償回路２２３が設けられており、コンデンサ２２５の容量値は、レーザダイオード２０１とモニタ用の受光器２０２、受光器出力電流を電圧に変換する抵抗器２２２を含む負帰還ループの位相遅れとループゲインに応じて調整されている。このような位相補償回路２２３は、誤差検出器２１２の位相補償を行う。
【０００９】
このように負帰還の制御系において位相補償回路を設ける技術としては、特開平５−１１３８０２号公報に、駆動対象の動作状態を検出部により検出し、該検出出力を比較部にて基準値と比較して誤差信号を得て、該誤差信号を制御部へ印加して負帰還制御を行う際に、比較部と制御部との間に位相補償回路に相当する時間制御部を設け、該時間制御部によって時間特性を変えた誤差信号を制御部へ入力することにより、負帰還の制御系において時定数を充分大きな値に設定しても、自動調整時の負帰還の安定化を図る技術が開示されている。
【００１０】
しかしながら、図１２に示すレーザ駆動電流出力回路２００の場合、第１の自動光量制御動作から第２の自動光量制御動作に切り替わった際に、誤差検出器２１２の出力電圧は最大光量に相当する電圧ＶＣ１であり、整定すべき目標電圧が最小光量に相当する電圧ＶＣ２であるので、誤差検出器２１２の出力電圧が電圧ＶＣ１から電圧ＶＣ２に整定するまでに多くの時間を要する。特に、誤差検出器２１２の位相補償手段２２３に関して、対象となるフィードバックループが光−電流変換経路を含み、時定数が長い系であるので、安定化のため位相補償手段内部に数百ｐＦから数ｎＦの位相補償容量を備えなければならない。
【００１１】
このように位相補償容量が大きくなると、それだけ電圧ＶＣ１から電圧ＶＣ２に切り替わるのに位相補償容量を充電しなければならず、目標の制御状態に落ち着かせるには、第２の自動光量制御に数μ秒から数十μ秒の整定時間が必要となる。上記特開平５−１１３８０２号公報の技術でも、負帰還の制御系において時定数を充分大きな値に設定しているので、多くの整定時間を要するという同様の問題を有している。
【００１２】
また、変調動作から第１の自動光量制御動作に切り替わった際に、変調動作でレーザダイオード２０１が低光量で発光しているか又は消灯していた場合、誤差検出器２１２の非反転入力端子への入力電圧は反転入力端子への入力電圧に対して著しく低くなるので、誤差検出器２１２の出力電圧は電源電圧側に振り切れるおそれがある。従って、第１の自動光量制御動作に切り替わった際に、電源電圧に近い電圧から目標とする制御電圧ＶＣ１に整定するまでに多くの時間を要する上に、誤差検出器２１２の出力電圧が電源電圧側に振り切れた場合には、電流出力回路２１７Ａ、２１７Ｂから過大な電流がレーザダイオード２０１に流れるおそれがある。
【００１３】
ところで、単一のフィートバックループを用いてレーザダイオードの光量を単一の目標レベルに調整するレーザダイオード駆動装置においても、上記同様の問題があった。
【００１４】
図１３はレーザダイオードの光量を単一の目標レベルに調整するレーザダイオード駆動装置の回路ブロック図である。この図１３において、自動光量制御動作は、スイッチ手段２７０Ａ、２７０Ｂ、２６３を閉じ、スイッチ手段２７０Ｃ、２７０Ｄを開くことにより行う。この時、光検出器２５２が出力する光モニタ電流を可変抵抗器２６９により電流−電圧変換し、そのモニタ電圧ＶＭはバッファ手段２６０Ａ、スイッチ手段２７０Ａをそれぞれ介して誤差検出器２６１の反転入力端子に入力されると共に、基準電圧発生回路２５８を構成する可変抵抗器２５９により発生した基準電圧ＶＲはバッファ手段２６０Ｂ、スイッチ手段２７０Ｂをそれぞれ介して誤差検出器２６１の非反転入力端子に入力される。そして、誤差検出器２６１によりモニタ電圧ＶＭと基準電圧ＶＲとが比較される。誤差検出器２６１が出力する誤差電圧はスイッチ手段２６３及びバッファ手段２６５を介して入力される駆動電流出力回路２６７でレーザ駆動電流に変換され、バイアス電流と加算した駆動電流でレーザダイオード２５１を発光させる。レーザダイオード２５１の光量は、可変抵抗器２６９によるモニタ電圧ＶＭの調整もしくは基準電圧発生回路２５８で発生される基準電圧ＶＲ１の調整によって目標の光量に調整される。レーザダイオード２５１の光量が所望の光量で安定化した時にスイッチ手段２６３が開き、その時の制御電圧ＶＣがコンデンサ２６４に保持される。
【００１５】
しかしながら、自動光量制御の開始直前にレーザダイオードが消灯もしくは低光量で発光している場合、光検出器が出力する光モニタ電流が数十μＡ〜数百μＡと小さくこれを電圧に変換する負荷抵抗器の抵抗値を大きくする必要があるので、ＣＲ時定数により位相遅れが生じ、自動光量制御動作が開始され、レーザダイオードが最大光量で発光した場合に、それに対応するモニタ電圧に収束するまでの時間が長くなる。そのため、図１３に示す誤差検出器２６１の反転入力端子に入力されるモニタ電圧が基準電圧ＶＲと比較して低くなり、レーザダイオード２５１を駆動する制御電圧が高くなるので、レーザダイオード２５１に過大な駆動電流が流れたり、自動光量制御時間が長くなる要因になっていた。
【００１６】
図１４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はこれを説明するための波形図である。図１４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）において期間Ｐ１、Ｐ３は変調期間、期間Ｐ２、Ｐ４は自動光量制御期間をそれぞれ示し、図１４（Ａ）の波形は光検出器２５２により検出されるモニタ電圧ＶＭを、図１４（Ｂ）の波形はサンプルホールド回路２６２が出力する制御電圧ＶＨを、図１４（Ｃ）の波形はレーザダイオード２５１に流れる駆動電流Ｉを、それぞれ示している。
【００１７】
変調動作期間Ｐ３から自動光量制御動作期間Ｐ４に移行する際、モニタ電圧ＶＭはレーザダイオード２５１の出力に応じて変動する応答速度が遅いために自動光量制御動作期間Ｐ４の直前にレーザダイオード２５１が消灯していた場合、図１４（Ａ）のＰ４に示すように、自動光量制御動作が開始されてもモニタ電圧ＶＭが上がるのに時間がかかるので、誤差検出器２６１の出力電圧ＶＨは、基準電圧ＶＲとの比較により光量を増大させる方向に上昇し、図１４（Ｃ）に示すように、レーザ駆動電流Ｉも目標駆動電流を超えて上昇する。そのため、自動光量制御動作を完了するのに必要な時間も長くなる。
【００１８】
これを解決するために、自動光量制御動作の直前にレーザダイオードを最大光量で発光させる方法が考えられる。図１４（Ａ）のＰ１に示すように自動光量制御動作期間Ｐ２の直前にレーザダイオード２５１を最大光量で発光させれば、誤差検出器２６１の出力電圧ＶＨの変動を小さくすることができるので、図１４（Ｃ）に示すようにレーザ駆動電流Ｉの変動も小さくすることができる。
【００１９】
ところが、自動光量制御動作を開始する前にレーザダイオードを最大光量で発光させるシーケンスを必ず組み入れるということは、毎回必ず光モニタ電圧が整定する時間を自動光量制御動作の前に設けなければならず、その分、変調動作期間が短くなってしまう。
【００２０】
上記のようにレーザダイオードの出力光をフォトダイオードで受光し該受光量に応じた電圧出力をサンプルホールド回路により保持する技術としては、特開平９−４５９８０号公報に、レーザパワー調整期間の直前所定期間で演算増幅器によってバッファアンプを構成して仮の駆動電圧を入力することで演算増幅器の状態を能動状態に保持し、上記仮の駆動電圧をレーザパワー調整期間における駆動電圧の最終目標値に近いレベルに設定することで、レーザパワー調整期間で比較出力が発光開始レベルとなって正常なループ応答動作に移行するまでの時間を短縮する技術が開示されている。
【００２１】
また、特開昭６２−２４３１３７号公報には、光記憶媒体にデータを記録するためのレーザビームを発生するレーザダイオードの出力をフィードバックして該レーザダイオード素子の出力を所定値に制御する制御方式において、記録動作時以前には、フィードバック量を上記所定値に対応した値に固定することにより、レーザダイオードに過大な駆動電流が供給されることを防止する技術が開示されている。
【００２２】
上記のうち特開平９−４５９８０号公報記載の技術では、具体的には、演算増幅器により構成された図１５の比較器２９２の出力（レーザダイオード制御電圧）と仮の駆動電圧（サンプルホールド回路２９０の出力）とを略一致させるために、比較器２９２にフォトダイオード２９４の出力（サンプルホールド回路２９０の出力）を入力し、該比較器２９２の出力とフォトダイオード２９４の出力とを一致させる構成となっている。ところが、実際には自動光量制御動作時に比較器２９２は、フォトダイオード２９４の出力と基準電圧ＥRRとの差を増幅するため、比較器２９２の出力と自動光量制御動作の終了時のレーザダイオード制御電圧とは一致しなくなる。よって、精度の高い駆動制御は困難である。一方の特開昭６２−２４３１３７号公報記載の技術も、図１６のサンプルホールド回路２９６と比較器２９８の構成は上記と同様であるため、同様の問題点を有している。
【００２３】
本発明は、上記問題点を解消するために成されたものであり、変調動作から自動光量調整動作へ移行するときや、所定の光量基準値に基づく自動光量調整動作から他の光量基準値に基づく自動光量調整動作へ移行するときに、誤差増幅器の出力電圧の変動を小さくして、安定的な動作の移行及び自動光量調整動作に要する時間の短縮を図ることができるレーザダイオード駆動装置を提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載のレーザダイオード駆動装置は、レーザダイオードからのレーザ光を受光し該受光量に応じた検出値を出力する受光検出手段と、前記受光検出手段により出力された検出値と所定の基準値とを比較して誤差増幅する誤差増幅手段と、前記誤差増幅手段による誤差増幅後の出力値を保持する保持手段と、前記保持手段により保持された前記出力値に基づいて前記レーザダイオードを駆動する駆動手段と、を有するレーザダイオード駆動装置において、前記レーザダイオードの発光量の検出値が前記所定の基準値に等しくなるときの該レーザダイオードの駆動電流値を設定するための光量制御期間に、前記誤差増幅手段内の所定箇所に電気的に接続され位相補償を行うと共に該誤差増幅手段の内部電圧を保持する位相補償手段を設けたことを特徴とする。
【００２５】
上記請求項１記載のレーザダイオード駆動装置では、受光検出手段がレーザダイオードからのレーザ光を受光し該受光量に応じた検出値を出力し、出力された検出値が誤差増幅手段に入力される。そして、誤差増幅手段が該検出値と所定の基準値とを比較して誤差増幅し、保持手段が該誤差増幅後の出力値を保持する。なお、ここでの保持手段としては、例えばコンデンサを採用することができ、誤差増幅手段から出力された誤差増幅後の出力電圧を該コンデンサに保持すれば良い。
【００２６】
そして、駆動手段は、保持された出力値に基づいてレーザダイオードを駆動する。例えば、駆動手段は、コンデンサに保持された出力電圧をレーザダイオードの駆動電流に変換し、得られた駆動電流をレーザダイオードに供給することにより、該レーザダイオードを駆動する。
【００２７】
このようなレーザダイオード駆動装置では、レーザダイオードの発光量の検出値が所定の基準値に等しくなるときの該レーザダイオードの駆動電流値を設定するための光量制御期間が設けられている。この光量制御期間に、位相補償手段は、誤差増幅手段内の所定箇所に電気的に接続され位相補償を行うと共に該誤差増幅手段の内部電圧を保持する。
【００２８】
よって、光量制御期間が終了した時点では、光量制御期間の終了直前の誤差増幅手段の内部電圧が位相補償手段に保持されている。その後、例えば画像データに基づくレーザ光の変調を行う変調期間を経て、再度光量制御期間になると、位相補償手段が誤差増幅手段内の所定箇所に電気的に接続されるが、このとき、該位相補償手段には前回の光量制御期間の終了時での誤差増幅手段の内部電圧が保持されている。
【００２９】
好ましくは、誤差増幅手段は、光量制御期間にオンとなる切替手段と、該切替手段を介して誤差増幅手段内の所定箇所に電気的に接続され位相補償を行うと共に該誤差増幅手段の内部電圧を保持する補償手段とを含んで構成するのが良い。
【００３０】
この場合、光量制御期間では、切替手段がオンとなり、補償手段が誤差増幅手段内の所定箇所に電気的に接続され位相補償を行う。なお、この補償手段としては、例えば、直列接続されたコンデンサと抵抗器により構成されたＣＲ回路を採用しても良いし、コンデンサのみで構成しても良い。最初の位相補償ではコンデンサに位相補償容量の電荷が充電される。そして、光量制御期間が終了すると、切替手段がオフとなり、補償手段が光量制御期間の終了時での誤差増幅手段の内部電圧を保持する。その後、再度光量制御期間になると、切替手段がオンとなり、補償手段が誤差増幅手段内の所定箇所に電気的に接続される。このとき、補償手段には既に前回の光量制御期間の終了時での誤差増幅手段の内部電圧が保持されている。
【００３１】
このように光量制御期間の開始時点で、位相補償手段は、前回の光量制御期間の終了時での誤差増幅手段の内部電圧を保持しているので、改めて位相補償容量と誤差増幅手段の内部電圧に応じた電荷の充電を行う必要が無い。これにより、光量制御動作に要する時間を短縮することができると共に、誤差増幅手段の出力電圧の変動を小さくして安定的な光量制御動作への移行を図ることができる。
【００３２】
なお、上記誤差増幅手段内の所定箇所としては、例えば、誤差増幅手段の出力段の入力と出力との間を採用することができる。この場合、内部電圧として光量制御期間の終了直前の前記出力段の電圧が保持される。但し、本発明は、例えば、図７に示すように、ゲインの重畳により誤差増幅器全体のゲインを増加させるべく、差動増幅器９０Ａ、シフト段９０Ｂ及び出力段９０Ｃの３段で構成された誤差増幅器９０にも適用可能であり、位相補償手段２３を、シフト段９０Ｂの出力Ｓ０と出力段９０Ｃの入力Ｎ０との間に設けても良い。このように本発明の適用範囲は、誤差増幅器の構成や位相補償手段の接続場所により限定されるものではない。
【００３３】
ところで、レーザダイオードの発光量の基準値として複数の基準値が設けられることがある。複数の基準値としては、例えば、レーザダイオードの最大光量と最小光量（しきい電流に対応する光量と最大光量との間の任意の光量）とを採用することが多い。
【００３４】
以下の請求項２記載のレーザダイオード駆動装置は、レーザダイオードの発光量の基準値として複数の基準値が設けられたレーザダイオード駆動装置である。この請求項２記載のレーザダイオード駆動装置は、レーザダイオードからのレーザ光を受光し該受光量に応じた検出値を出力する受光検出手段と、前記受光検出手段により出力された検出値と所定の複数の基準値の各々とを比較して誤差増幅する誤差増幅手段と、前記誤差増幅手段による誤差増幅後の出力値を保持する保持手段と、前記保持手段により保持された前記出力値に基づいて前記レーザダイオードを駆動する駆動手段と、を有するレーザダイオード駆動装置において、前記レーザダイオードの発光量の検出値が各基準値に等しくなるときの該レーザダイオードの駆動電流値を設定するための各基準値毎の光量制御期間に、前記誤差増幅手段内の所定箇所に電気的に接続され位相補償を行うと共に該誤差増幅手段の内部電圧を保持する各基準値毎の位相補償手段を設けたことを特徴とする。
【００３５】
この請求項２記載のレーザダイオード駆動装置では、上記請求項１記載のレーザダイオード駆動装置と同様に、１つの基準値に関する第１の光量制御期間に、該基準値に対応した位相補償手段が、誤差増幅手段内の所定箇所に電気的に接続され位相補償を行うと共に該誤差増幅手段の内部電圧を保持する。
【００３６】
その後、他の基準値に関する光量制御期間や、例えば画像データに基づくレーザ光の変調を行う変調期間を経て、再度第１の光量制御期間になると、該基準値に対応した位相補償手段が誤差増幅手段内の所定箇所に電気的に接続される。このとき、該位相補償手段には既に前回の光量制御期間の終了時での誤差増幅手段の内部電圧が保持されている。
【００３７】
好ましくは、誤差増幅手段は、各基準値毎の光量制御期間にオンとなる各基準値毎の切替手段と、各基準値毎の切替手段を介して該誤差増幅手段内の所定箇所に電気的に接続され位相補償を行うと共に該誤差増幅手段の内部電圧を保持する各基準値毎の補償手段と、を含んで構成するのが良い。
【００３８】
この場合、１つの基準値に関する第１の光量制御期間になると、該基準値に対応した切替手段がオンとなり、該基準値に対応した補償手段が誤差増幅手段内の所定箇所に電気的に接続され位相補償を行う。最初の位相補償では補償手段（コンデンサ等）に位相補償容量の電荷が充電される。そして、この第１の光量制御期間が終了すると、切替手段がオフとなり、補償手段が第１の光量制御期間の終了時での誤差増幅手段の内部電圧を保持する。その後、他の基準値に関する光量制御期間や、例えば画像データに基づくレーザ光の変調を行う変調期間を経て、再度第１の光量制御期間になると、上記切替手段がオンとなり、補償手段が誤差増幅手段内の所定箇所に電気的に接続される。このとき、補償手段には既に前回の光量制御期間の終了時での誤差増幅手段の内部電圧が保持されている。
【００３９】
以上のように、再度第１の光量制御期間になったときに、位相補償手段には既に前回の光量制御期間の終了時での誤差増幅手段の内部電圧が保持されているので、改めて位相補償容量と誤差増幅手段の内部電圧に応じた電荷の充電を行う必要が無く、光量制御動作に要する時間を短縮することができると共に、誤差増幅手段の出力電圧の変動を小さくして安定的な光量制御動作への移行を図ることができる。同様に、他の基準値に関する光量制御期間に関しても、光量制御動作に要する時間の短縮及び安定的な光量制御動作への移行を図ることができる。
【００５４】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
以下、図面を参照して、請求項１、２に記載の発明に係る第１実施形態を説明する。
【００５５】
図１には、複数のフィードバックループを用いてレーザダイオード１の光量を異なる複数の目標レベルへと各フィードバックループ毎に調整するレーザダイオード駆動装置３５の構成が示されている。
【００５６】
このレーザダイオード駆動装置３５には、２つの基準電圧発生回路９Ａ、９Ｂが設けられており、基準電圧発生回路９Ａは可変抵抗器１０Ａにより電源電圧を分圧し所望の基準電圧ＶＲ１を得、基準電圧発生回路９Ｂは可変抵抗器１０Ｂにより電源電圧を分圧し所望の基準電圧ＶＲ２を得ている（なお、基準電圧ＶＲ１、ＶＲ２は基準電圧ＶＲと総称する）。これら基準電圧ＶＲ１、ＶＲ２の何れかがスイッチ手段３０Ａ、３０Ｂの開閉により選択され、選択された基準電圧に応じた基準信号がバッファ手段１１Ｂを介して誤差増幅器１２の非反転入力端子に入力される。
【００５７】
また、レーザダイオード駆動装置３５にはレーザダイオード１が設けられており、このレーザダイオード１が出力するレーザ光は光検出器２により受光される。該光検出器２が出力する光モニタ電流は可変抵抗器２２により電流−電圧変換され、変換で得られたモニタ電圧ＶＭに応じたモニタ信号がバッファ手段１１Ａを介して誤差増幅器１２の反転入力端子に入力される。
【００５８】
誤差増幅器１２では、選択された基準電圧とモニタ電圧ＶＭとで誤差増幅が行われ、誤差増幅後の信号（以下、誤差増幅信号と称する）はサンプルホールド回路１３Ａ、１３Ｂに入力される。サンプルホールド回路１３Ａは、一端が誤差増幅器１２の出力端に接続されたスイッチ手段１４Ａと、該スイッチ手段１４Ａの他端に接続され且つ接地されたコンデンサ１５Ａとにより構成されており、スイッチ手段１４Ａが閉じた場合、誤差増幅器１２からの誤差増幅信号がバッファ手段１６Ａを介して駆動電流出力回路１７Ａに入力される。
【００５９】
また、サンプルホールド回路１３Ｂはサンプルホールド回路１３Ａと同様に構成され、サンプルホールド回路１３Ｂ内のスイッチ手段１４Ｂが閉じている場合に、誤差増幅器１２からの誤差増幅信号がバッファ手段１６Ｂを介して駆動電流出力回路１７Ｂに入力される。
【００６０】
駆動電流出力回路１７Ａで発生する駆動電流Ｉ１及び駆動電流出力回路１７Ｂで発生する駆動電流Ｉ２の各々は、異なる自動光量制御期間において、上記モニタ電圧ＶＭが基準電圧ＶＲに一致するよう調整することで任意のレーザ光量に設定される。一方、変調期間においては、駆動電流Ｉ１は信号入力端子３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄから入力される強度変調データ信号に応じて１６段階に強度変調され、他方の駆動電流Ｉ２と電流加算されて、加算後の駆動電流Ｉによってレーザダイオード１が発光駆動される。
【００６１】
ここで、駆動電流出力回路１７Ａの構成（図４）及び信号入力回路１９の構成（図５）を説明する。なお、図５において、入力信号ＩＮ１、ＩＮ２、ＩＮ３、ＩＮ４が図１、図４の入力端子３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄから信号入力回路１９へ入力される信号にそれぞれ対応し、入力信号ＰＷＭが入力端子４から信号入力回路１９へ入力されるパルス幅変調信号に対応する。また、正転信号ＯＵＴ１、ＯＵＴ２、ＯＵＴ３、ＯＵＴ４は、図１、図４の差動スイッチ信号群２０Ａに対応し、反転信号ＯＵＴ１’、ＯＵＴ２’、ＯＵＴ３’、ＯＵＴ４’は、図１、図４の差動スイッチ信号群２０Ｂに対応する。
【００６２】
図５に示す信号入力回路１９では、入力された強度変調信号ＩＮ１がインバータ１９Ａ、１９Ｂを介して論理積回路１９Ｃに入力される。また、入力されたパルス幅変調信号ＰＷＭもインバータ１９Ｊ、１９Ｋを介して論理積回路１９Ｃに入力される。論理積回路１９Ｃによる強度変調信号ＩＮ１とパルス幅変調信号ＰＷＭとの論理積結果を表す信号は、論理積回路１９Ｃの出力端で反転した後、インバータ１９Ｄ、１９Ｅ、１９Ｆを介して正転信号ＯＵＴ１として出力される。また、上記論理積結果を表す信号は、論理積回路１９Ｃの出力端で反転した後、インバータ１９Ｄ、１９Ｇ、１９Ｈ、１９Ｉを介して反転信号ＯＵＴ１’として出力される。
【００６３】
なお、他の強度変調信号ＩＮ２、ＩＮ３、ＩＮ４についても同様に、パルス幅変調信号ＰＷＭとの論理積が取られ、論理積結果に対応した正転信号、反転信号が出力される。また、出力される正転信号、反転信号は互いに反転している。
図４に示す駆動電流出力回路１７Ａには、一対のＭＯＳ型トランジスタで構成されたトランジスタ対４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄが設けられており、各トランジスタ対の図４において左側のトランジスタのドレインはレーザダイオード１に接続され、右側のトランジスタのドレインは電源ＶDDに接続されている。
【００６４】
左側のトランジスタのゲートには差動スイッチ信号群２０Ａの各信号が一対一対応でそれぞれ入力され、右側のトランジスタのゲートには差動スイッチ信号群２０Ｂの各信号が一対一対応でそれぞれ入力される。
【００６５】
トランジスタ対４１Ａの各トランジスタのソースは、電流源トランジスタ４０Ａ、抵抗器Ｒを介して接地されている。トランジスタ対４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄも同様に、電流源トランジスタ４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄにそれぞれ接続されている。
【００６６】
これら電流源トランジスタ４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄのトランジスタ比＝（ゲート幅／ゲート長）は、８：４：２：１の比率となるように構成されており、各電流源トランジスタ毎にオン／オフ制御することにより、全ての電流源トランジスタをオフする場合（電流が流れない場合）を含めて電流値を１６段階で切り替えられるよう構成されている。
【００６７】
例えば、差動スイッチ信号群２０ＡにおいてＯＵＴ１、ＯＵＴ４のみがオンの場合（このとき差動スイッチ信号群２０ＢではＯＵＴ２’、ＯＵＴ３’のみがオンとなる）、トランジスタ対４１Ａ、４１Ｄでは図４において左側のトランジスタがオンとなり、トランジスタ対４１Ｂ、４１Ｃでは図４において右側のトランジスタがオンとなる。このときレーザダイオード１には、電流源トランジスタ４０Ａ、４０Ｄにより設定される電流と駆動電流出力回路１７Ｂにより設定されるバイアス電流との合成電流が供給される。即ち、１６段階のうち９（＝８＋１）段階目の電流とバイアス電流との合成電流によりレーザダイオード１が駆動される。
【００６８】
駆動電流制御電圧４２は、図１のサンプルホールド回路１３Ａの出力電圧ＶＣ１に相当し、該駆動電流制御電圧４２で制御され電流源トランジスタ４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄにより設定される電流は、差動スイッチ信号２０Ａ、２０Ｂで１６段階に変調され、変調後の電流は駆動電流出力回路１７Ｂにより設定されるバイアス電流と電流加算され、加算後の電流によってレーザダイオード１を駆動する。
【００６９】
レーザダイオード駆動装置３５では、レーザダイオード１の最大光量を設定する第１の自動光量制御動作と、レーザダイオード１のしきい電流に相当するバイアス電流を設定する第２の自動光量制御動作とを交互に行い、２つのフィードバックループを１つの誤差増幅器１２を用いて電圧制御することで、レーザダイオード１の出力光が目標光量に設定される。図１の回路では、レーザダイオード１のしきい電流に応じて固定的に供給されるバイアス電流と、入力信号に応じて変調される変調電流の２種類の電流をそれぞれ自動調整するために、スイッチ手段を用いて２つのフィードバックループを選択制御している。駆動電流出力回路１７Ａは、所望する最大光量に対応する電流を外部信号入力により強度変調した変調電流を出力する。また、駆動電流出力回路１７Ｂは、レーザダイオード１のしきい電流から定められるバイアス電流をレーザダイオード１に定常的に供給する働きを持つ。このバイアス電流はレーザダイオードの点灯速度を速くする働きがある。
【００７０】
また、詳細は後述するが、レーザダイオード駆動装置３５の誤差増幅器１２は、図３に示すＣＭＯＳ演算増幅器の基本回路により構成されており、図１に示すように、この誤差増幅器１２には位相補償手段２３が接続されている。この位相補償手段２３は、位相補償回路として、抵抗２４、スイッチ手段２５Ａのオン抵抗及びコンデンサ２６Ａから成る回路と、抵抗２４、スイッチ手段２５Ｂのオン抵抗及びコンデンサ２６Ｂから成る回路とを含んでおり、スイッチ手段２５Ａ、２５Ｂの開閉により切り換えられる。なお、位相補償回路としては、上記のように抵抗及びコンデンサから成るＣＲ回路に代わり、コンデンサ単体を採用しても良い。
【００７１】
なお、図１において、基準電圧発生回路９Ａ、及び９Ｂは可変抵抗器１０Ａ、１０Ｂにより電源電圧を分圧し、所望する複数の基準電圧ＶＲを得ているが、この基準電圧発生回路９Ａ、９Ｂをディジタルアナログ変換回路（ＤＡコンバータ）で構成し、発生する基準電圧値をＣＰＵ等で自動的に制御できるよう構成してもよい。
【００７２】
また、図５に示す信号入力回路１９と同様の回路を駆動電流出力回路１７Ｂにも設け、駆動電流出力回路１７Ｂが出力する駆動電流を段階的に変調してもよい。
【００７３】
次に、第１の自動光量制御動作、第２の自動光量制御動作及び変調動作の各動作モードについて説明する。なお、スイッチ手段１４Ａ、１４Ｂ、３０Ａ、３０Ｂ、２５Ａ、２５Ｂの開閉動作は、図示しない制御装置が出力するスイッチ信号により制御される。
【００７４】
最初に、第１の自動光量制御動作について説明する。図１において、レーザダイオード１の最大光量を設定する第１の自動光量制御動作は、スイッチ手段１４Ａを閉じ、スイッチ手段１４Ｂを開くことにより実行される。この時、光検出器２が出力する光モニタ電流を可変抵抗器２２により電流−電圧変換し、該変換で得られたモニタ電圧ＶＭをバッファ手段１１Ａを介して誤差増幅器１２の反転入力端子に入力すると共に、基準電圧発生回路９Ａを構成する可変抵抗器１０Ａにより発生した基準電圧ＶＲ１を、スイッチ手段３０Ａ及びバッファ手段１１Ｂを介して誤差増幅器１２の非反転入力端子に入力する。両端の電圧の比較により誤差増幅器１２が出力する誤差電圧ＶＣ１は、スイッチ手段１４Ａ及びバッファ手段１６Ａを介して駆動電流出力回路１７Ａに入力され、該駆動電流出力回路１７Ａにより電流に変換される。この変換後の電流は、駆動電流出力回路１７Ｂが出力するバイアス電流に重畳され、重畳された合成電流でレーザダイオード１が駆動される。そして、レーザダイオード１の出力光が所望する最大光量で安定になった時に、サンプルホールド回路１３Ａを構成するスイッチ手段１４Ａを開き、最大光量に相当する駆動電流を設定するための変調電流制御電圧ＶＣ１をコンデンサ１５Ａに保持する。この場合、駆動電流出力回路１７Ｂが出力するバイアス電流は次に述べる第２の自動光量制御動作によりサンプルホールド回路１３Ｂにバイアス電流制御電圧が既に保持されており、そのバイアス電流制御電圧により電流値が設定される。
【００７５】
次に、レーザダイオード１のしきい電流に相当するバイアス電流を設定する第２の自動光量制御動作について説明する。第２の自動光量制御動作は、スイッチ手段１４Ｂを閉じ、スイッチ手段１４Ａを開くことにより実行される。この時、光検出器２が出力する光モニタ電流を可変抵抗器２２により電流−電圧変換し、該変換で得られたモニタ電圧をバッファ手段１１Ａを介して誤差増幅器１２の反転入力端子に入力すると共に、基準電圧発生回路９Ｂを構成する可変抵抗器１０Ｂにより発生した基準電圧ＶＲ２を、スイッチ手段３０Ｂ及びバッファ手段１１Ｂを介して誤差増幅器１２の非反転入力端子に入力する。両端の電圧の比較により誤差増幅器１２が出力する誤差電圧ＶＣ２は、スイッチ手段１４Ｂ及びバッファ手段１６Ｂを介して駆動電流出力回路１７Ｂに入力され、該駆動電流出力回路１７Ｂにより電流に変換される。この変換後の電流は、駆動電流出力回路１７Ａが出力する変調電流に重畳され、重畳された合成電流でレーザダイオード１が駆動される。そして、レーザダイオード１の出力光が所望する光量で安定になった時に、サンプルホールド回路１３Ｂを構成するスイッチ手段１４Ｂを開き、所望の光量に相当する駆動電流を設定するための変調電流制御電圧ＶＣ２をコンデンサ１５Ｂに保持する。
【００７６】
この場合、駆動電流出力回路１７Ａが出力する変調電流は、信号入力端子３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄにより入力されるディジタル信号値Ｄｉｎを１以上１４以下の整数に設定し、基準電圧発生回路９により発生する基準電圧ＶＲ２を以下のようにしてディジタル信号値Ｄｉｎに応じて設定する。
【００７７】
例えば、Ｄｉｎを１０に設定した場合、基準電圧発生回路９Ｂが発生する電圧ＶＲ２は、最大光量を規定する基準電圧発生回路９Ａが最大値Ｄｉｎ（ｍａｘ）において発生する基準電圧ＶＲ１を基準として、以下の式（１）のように設定される。
【００７８】
ＶＲ２＝ＶＲ１×１０／Ｄｉｎ（ｍａｘ） ・・・（１）
上記のような第１の自動光量制御動作と第２の自動光量制御動作を繰り返し行うことにより、サンプルホールド回路１３Ｂが保持するバイアス電流制御電圧ＶＣ２で制御されるバイアス電流は、レーザダイオード１のしきい電流に徐々に近似される。一方、サンプルホールド回路１３Ａが保持する変調電流制御電圧ＶＣ１で制御される変調電流は、最大光量に相当する電流に近似される。
【００７９】
例えば、初期状態として駆動電流出力回路１７Ａの出力電流Ｉ１＝０、駆動電流出力回路１７Ｂの出力電流Ｉ２＝０の状態で、自動光量制御動作を繰り返した場合について説明する。ここで、目標の最大変調電流をＩｓ、目標のバイアス電流をＩｂ、第２の自動光量制御での信号入力端子３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄからのディジタル入力信号Ｄｉｎ＝５とする。１度目の第１の自動光量制御動作では、バイアス電流Ｉ２＝０であるので、変調電流Ｉ1-1 は以下の式（２）のように設定される。
【００８０】
Ｉ1-1 ＝（Ｉｓ＋Ｉｂ） ・・・（２）
第２の自動光量制御では、バイアス電流Ｉ2-1 は、目標駆動電流（Ｉｂ＋Ｉｓ／３）から、ディジタル信号入力Ｄｉｎ＝５により設定される変調電流５／１５・Ｉ1-1 を差し引いて、以下の式（３）のように設定される。
【００８１】
【００８２】
【００８３】
【００８４】
次に、変調動作期間について説明する。変調動作期間では、スイッチ手段１４Ａを開くことにより、コンデンサ１５Ａに蓄積された駆動電流制御電圧ＶＣ１により変調電流が発生し、該変調電流の電流値は信号入力端子３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄより入力されるデジタル信号値Ｄｉｎにより１６段階に変調される。また、スイッチ手段１４Ｂを開くことにより、コンデンサ１５Ｂに蓄積されたバイアス電流制御電圧ＶＣ２によりバイアス電流が発生する。このバイアス電流と前記変調後の変調電流とが重畳され、重畳された電流によりレーザダイオード１が発光駆動される。
【００８５】
さて、ここで、誤差増幅器１２及び位相補償手段２３の動作を説明する。図３には、誤差増幅器１２を構成するＣＭＯＳ演算増幅器の回路構成が示されている。この図３において、ＩＮ−は反転入力端子、ＩＮ＋は非反転入力端子を示し、Ｖ０は電源に接続された定電流源トランジスタの電流値を決めるバイアス電圧である。位相補償手段２３はこの回路構成の場合、出力電圧ＯＵＴと内部制御電圧Ｎ０の間に接続される。図１と対比すると、出力電圧ＯＵＴは端子８Ａから取り出され、内部制御電圧Ｎ０は端子８Ｅから取り出される。
【００８６】
図３の誤差増幅器１２において、非反転入力端子ＩＮ＋からＰＭＯＳ１２Ａに入力された基準電圧ＶＲと、図１のフィードバックループＲＰを経由して反転入力端子ＩＮ−よりＰＭＯＳ１２Ｂに入力された出力電圧ＯＵＴとが比較され、ここで例えば出力電圧ＯＵＴが基準電圧ＶＲよりも大きければ、内部制御電圧Ｎ０は内部電圧Ｎ１よりも大きくなり、ＮＭＯＳ１２Ｃにより出力電圧ＯＵＴが下げられる。このようにして出力電圧ＯＵＴが基準電圧ＶＲに等しくなるように制御される。
【００８７】
次に、位相補償について説明する。
【００８８】
一般的に演算増幅器の発振条件は以下の２つである。
【００８９】
(1) フィードバック内の利得が１以上であること。
【００９０】
(2) フィードバック内を１回りした時の位相のずれが３６０°以上であること。
【００９１】
本実施形態のレーザダイオード駆動装置３５では、負帰還（負のフィードバック）をかけており、この構成だけで１８０°の遅れが発生するため、演算増幅器の発振を回避するための余裕分は１８０°となる。
【００９２】
図３の誤差増幅器１２は、差動増幅器１２Ｓと出力段１２Ｔの２段で構成されているので、１段目の遅れに２段目の遅れが重畳される。これをボード線図上に表すと図６（Ａ）、（Ｂ）のようになる。このうち図６（Ａ）では、特性Ａ１が１段目のゲインの周波数特性を、特性Ａ２が２段目のゲインの周波数特性を、それぞれ示しており、演算増幅器全体のゲインの周波数特性は太い破線のような周波数特性となる。また、演算増幅器全体の位相の周波数特性は図６（Ｂ）の太い破線のような周波数特性となる。なお、周波数ｆ１は１段目のポールの位置を、周波数ｆ２は２段目のポールの位置を、それぞれ示している。
【００９３】
特性Ａ１、Ａ２においてゲインはポール以降、（−２０ｄｂ／ｄｅｃ）の傾きで低下するので、周波数ｆ２以上では、演算増幅器全体のゲインは図６（Ａ）の太い破線の特性より明らかなように数十ｄｂとなり、演算増幅器全体の位相遅れも図６（Ｂ）の太い破線の特性より明らかなように１３５°以上なので、演算増幅器が発振する。
【００９４】
ここで、本実施形態では、位相遅れを改善するために容量の大きなコンデンサ２６Ａ、２６Ｂにより位相を大きく進ませている。これにより、１段目のポールの位置を低周波側ｆ１’にずらすことにより、演算増幅器全体のゲインは図６（Ａ）の太い実線のような周波数特性となり、周波数ｆ２（２段目のポールの位置）でゲインを０ｄｂにすることができ、発振を回避することができる。
【００９５】
具体的に図１のレーザダイオード駆動装置３５において、第１の自動光量制御動作では、スイッチ手段２５Ａを閉じ、スイッチ手段２５Ｂを開くことにより、抵抗２４、スイッチ手段２５Ａのオン抵抗及びコンデンサ２６Ａによって上述した位相補償を行う。そして、第１の自動光量制御動作が終了した時、サンプルホールド回路１３Ａを構成するスイッチ手段１４Ａを開くのと同じタイミングでスイッチ手段２５Ａを開くことにより、第１の自動光量制御動作で位相補償を行っていた時の誤差増幅器１２の内部電圧がコンデンサ２６Ａに保持される。
【００９６】
次に第２の自動光量制御動作では、スイッチ手段２５Ａを開き、スイッチ手段２５Ｂを閉じることにより、抵抗２４、スイッチ手段２５Ｂのオン抵抗及びコンデンサ２６Ｂによって上述した位相補償を行う。そして、第２の自動光量制御動作が終了した時、サンプルホールド回路１３Ｂを構成するスイッチ手段１４Ｂを開くのと同じタイミングでスイッチ手段２５Ｂを開くことにより、第２の自動光量制御動作で位相補償を行っていた時の誤差増幅器１２の内部電圧がコンデンサ２６Ｂに保持される。
【００９７】
その後、再度第１の自動光量制御動作の実行時になると、スイッチ手段２５Ａが再度閉じられるが、このときコンデンサ２６Ａには、前回の第１の自動光量制御動作時の内部電圧が既に保持されているので、コンデンサ２６Ａに改めて位相補償容量と誤差増幅器１２の内部電圧に応じた電荷のチャージ等を行う必要が無く、第１の自動光量制御動作に要する時間を短縮することができる。また、誤差増幅器１２の出力電圧の変動を小さくすることができ、安定的な第１の自動光量制御動作への移行を図ることができる。
【００９８】
また、その後、第２の自動光量制御動作に移行したときも、上記と同様に、コンデンサ２６Ｂには、前回の第２の自動光量制御動作時の内部電圧が既に保持されているので、コンデンサ２６Ｂに改めて位相補償容量と誤差増幅器１２の内部電圧に応じた電荷のチャージ等を行う必要が無く、第２の自動光量制御動作に要する時間を短縮できると共に、誤差増幅器１２の出力電圧の変動を小さくして安定的な第２の自動光量制御動作への移行を図ることができる。
【００９９】
なお、上記実施形態では、誤差増幅器１２が図３のようにＣＭＯＳ演算増幅器の基本回路により構成され、位相補償手段２３が誤差増幅器１２の出力段の入力Ｎ０と出力ＯＵＴとの間に設けられた例を説明したが、本発明は、上記以外の構成の誤差増幅器にも適用可能であり、位相補償手段の設置場所も限定されるものではない。
【０１００】
例えば、図７に示すように、ゲインの重畳により誤差増幅器全体のゲインを増加させるべく、差動増幅器９０Ａ、シフト段９０Ｂ及び出力段９０Ｃの３段で構成され、位相補償手段２３がシフト段９０Ｂの出力Ｓ０と出力段９０Ｃの入力Ｎ０との間に設けられた誤差増幅器９０に対しても、本発明は適用可能である。
【０１０１】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態として、第１実施形態のレーザダイオード駆動装置３５（図１）を更に安定化するために、変調動作期間において、誤差増幅器１２の入出力電圧を一定にするための回路を付与したレーザダイオード駆動装置を説明する。
【０１０２】
図２に示すように、本実施形態に係るレーザダイオード駆動装置３５Ｓでは、バッファ手段１６Ａの出力側がスイッチ手段２１Ｄを介して、バッファ手段１６Ｂの出力側がスイッチ手段２１Ｅを介して、それぞれ誤差増幅器１２の非反転入力端子に接続されており、誤差増幅器１２の出力側がスイッチ手段２１Ｃを介して該誤差増幅器１２の反転入力端子に接続されている。
【０１０３】
また、位相補償手段２３には、位相補償回路として、抵抗２４、スイッチ手段２５Ｃのオン抵抗及びコンデンサ２６Ｃから成る回路と、抵抗２４、スイッチ手段２５Ｄのオン抵抗及びコンデンサ２６Ｄから成る回路とが追加されている。
【０１０４】
なお、レーザダイオード駆動装置３５Ｓでは、第１の自動光量制御動作、変調動作、第２の自動光量制御動作、変調動作が順に繰り返し実行される。ここで、便宜上、第１の自動光量制御動作の直後の変調動作を第１の変調動作と、第２の自動光量制御動作の直後の変調動作を第２の変調動作と、それぞれ称する。
【０１０５】
このようなレーザダイオード駆動装置３５Ｓにおいて、第１の自動光量制御動作時には、スイッチ手段１４Ａ、スイッチ手段２１Ａ、２１Ｂ、及びスイッチ手段２５Ａが閉じ、スイッチ手段１４Ｂ、スイッチ手段２１Ｃ、２１Ｄ、２１Ｅ、及びスイッチ手段２５Ｂ、２５Ｃ、２５Ｄが開く。第１の自動光量制御におけるフィードバックループの動作は図１の場合と同じである。また、位相補償手段２３による誤差増幅器１２の位相補償は、スイッチ手段２５Ａを介してコンデンサ２６Ａを用いて行われる。
【０１０６】
そして、レーザダイオード１の出力パワーが目標とする最大光量で安定になり、第１の自動光量制御動作から第１の変調動作へ切り替わると、まず、スイッチ手段１４Ａ、２５Ａを開く。その後、スイッチ手段２１Ａ、２１Ｂを開くと共に、スイッチ手段２１Ｃ、２１Ｅ、２５Ｃを閉じる。第１の変調動作では、サンプルホールド回路１３Ａ、１３Ｂに充電された変調電流制御電圧、バイアス電流制御電圧を用いてレーザダイオード１を発光駆動する。誤差増幅器１２はボルテージ・フォロワ構成となり、スイッチ手段２１Ｅを介して該誤差増幅器１２に入力されるバイアス電流制御電圧が該誤差増幅器１２から出力される状態に設定される。また、誤差増幅器１２の位相補償は、スイッチ手段２５Ｃを介してコンデンサ２６Ｃを用いて行われる。
【０１０７】
上記で、スイッチ手段１４Ａ、２５Ａをその他のスイッチ手段に先んじて開くことにより、他のスイッチ手段の開閉により生じる制御電圧の変動、及びフィードバックループの切断による誤差増幅器１２の内部電圧の変動によるコンデンサ１５Ａ、２６Ａの保持電圧の変動を低減することができる。
【０１０８】
そして、第１の変調動作から第２の自動光量制御動作へ切り替わった時、スイッチ手段１４Ｂ、２１Ａ、２１Ｂ、２５Ｂを閉じ、スイッチ手段１４Ａ、２１Ｃ、２１Ｅ、２５Ｃを開く。第２の自動光量制御におけるフィードバックループの動作は図１（第１実施形態）の場合と同じである。また、位相補償手段２３による誤差増幅器１２の位相補償は、スイッチ手段２５Ｂを介してコンデンサ２６Ｂを用いて行われる。
【０１０９】
さらに、レーザダイオード１の出力パワーが目標とする光量で安定になり、第２の自動光量制御動作から第２の変調動作へ切り替わると、まず、スイッチ手段１４Ｂ、２５Ｂを開く。その後、スイッチ手段２１Ａ、２１Ｂを開くと共に、スイッチ手段２１Ｃ、２１Ｄ、２５Ｄを閉じる。第２の変調動作でも、駆動電流を変調出力する動作に関しては第１の変調動作と同様である。誤差増幅器１２はボルテージ・フォロワ構成となり、スイッチ手段２１Ｄを介して該誤差増幅器１２に入力される変調電流制御電圧が該誤差増幅器１２から出力される状態に設定される。また、誤差増幅器１２の位相補償は、スイッチ手段２５Ｄを介してコンデンサ２６Ｄを用いて行われる。
【０１１０】
上記で、スイッチ手段１４Ｂ、２５Ｂをその他のスイッチ手段に先んじて開くことにより、他のスイッチ手段の開閉により生じる制御電圧の変動、及びフィードバックループの切断による誤差増幅器１２の内部電圧の変動によるコンデンサ１５Ｂ、２６Ｂの保持電圧の変動を低減することができる。
【０１１１】
以上のシーケンスにより、位相補償手段２３のコンデンサについて、第１及び第２の自動光量制御動作期間、もしくは第１及び第２の変調期間でスイッチ手段２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ、２５Ｄにより個別に接続を切り替えることにより、各動作の切り替わり時において位相補償手段２３のコンデンサを再充電する必要がなくなる。これにより、自動光量制御動作に要する時間を大幅に短縮することができる。
【０１１２】
その上、第１の変調動作時に、スイッチ手段２１Ｅを介して誤差増幅器１２に入力されるバイアス電流制御電圧が該誤差増幅器１２から出力される状態に設定されているので、第１の変調動作から第２の自動光量制御動作に移行したときに、誤差増幅器１２の出力電圧が連続的な電圧値で推移することとなる。また、第２の変調動作時に、スイッチ手段２１Ｄを介して誤差増幅器１２に入力される変調電流制御電圧が該誤差増幅器１２から出力される状態に設定されているので、第２の変調動作から第１の自動光量制御動作に移行したときに、誤差増幅器１２の出力電圧が連続的な電圧値で推移することとなる。
【０１１３】
これにより、変調動作から自動光量制御動作に移行した場合について、誤差増幅器１２の出力電圧の変動を低減し、自動光量制御動作に要する時間をさらに短縮することができる。
【０１１４】
ところで、上記第１、第２実施形態で説明した図１及び図２に示す回路は、１つの誤差増幅器を共用してバイアス電流と変調電流とを自動的に調整する回路の一例であり、この他にも１つの誤差増幅器を共用してバイアス電流と変調電流とを自動的に調整する回路が知られている。本発明は、このように１つの誤差増幅器を共用して複数の電流値（例えば、バイアス電流値と変調電流値）を順番に自動的に調整する回路に対して適用可能であり、上記と同様の効果を得ることができる。
【０１１５】
また、図１及び図２において、鎖線２７で囲った回路が集積化の対象となる回路に相当する。但し、位相補償手段２３は、誤差増幅器１２に内蔵しても良いし、誤差増幅器１２に外部接続して構成しても良い。ここでは、外部接続による外付け部品の増加やアッセンブリを考慮した場合、位相補償手段２３の抵抗、スイッチ手段、コンデンサを全て内蔵した方が好ましい。ところが、コンデンサは通常ポリシリコンもしくは金属配線で酸化膜を挟み込むことにより作成されるので、上記のようにコンデンサを内蔵した場合、単位面積当たりの保持容量が小さくなり、トランジスタなどの他の機能素子に比較して集積化率を著しく低下させることがある。このためコンデンサで保持するべき電気容量が大きい場合には、コンデンサを外付けにした方が好ましいケースもある。
【０１１６】
図１には、位相補償手段２３の抵抗、スイッチ手段、コンデンサを全て外付けとした場合の例を示しており、図２には、コンデンサのみを外付けとして抵抗及びスイッチ手段を内蔵させた場合の例を示している。コンデンサについては、受光器の負荷抵抗の大きさ及びフィードバックループ内の系の違いに応じてフィードバックループの周波数特性が変化するので、要求される機器の仕様に応じて、容量値を調整する必要がある。図２のようにコンデンサのみを外付けとしスイッチ手段を内蔵させれば、該コンデンサの容量値の切替えを行うスイッチ手段をスイッチング制御する制御回路も誤差増幅器１２に内蔵させることができ、実装する際の部品点数を削減できる、という利点が有る。
【０１１７】
［第３実施形態］
以下、図面を参照して、第３実施形態を説明する。図８には、単一のフィードバックループを用いてレーザダイオード１０１の光量を単一の目標レベルに調整するレーザダイオード駆動装置１００の構成が示されている。
【０１１８】
このレーザダイオード駆動装置１００には、基準電圧発生回路１０８が設けられており、この基準電圧発生回路１０８は可変抵抗器１０９により電源電圧を分圧し所望の基準電圧ＶＲを得ている。この基準電圧ＶＲに応じた基準信号はバッファ手段１１０Ｂ、スイッチ手段１２０Ｂを介して誤差増幅器１１１の非反転入力端子に入力される。
【０１１９】
また、レーザダイオード駆動装置１００にはレーザダイオード１０１が設けられており、このレーザダイオード１０１が出力するレーザ光は光検出器１０２により受光される。該光検出器１０２が出力する光モニタ電流は可変抵抗器１１９により電流−電圧変換され、変換で得られたモニタ電圧ＶＭに応じたモニタ信号が、サンプルホールド回路１０５、バッファ手段１１０Ａ、スイッチ手段１２０Ａを介して誤差増幅器１１１の反転入力端子に入力される。上記サンプルホールド回路１０５は、一端が可変抵抗器１１９の出力端に接続されたスイッチ手段１０６と、該スイッチ手段１０６の他端に接続され且つ接地されたコンデンサ１０７とにより構成されている。
【０１２０】
誤差増幅器１１１では、基準電圧ＶＲとモニタ電圧ＶＭとで誤差増幅が行われ、誤差増幅後の信号（誤差増幅信号）はサンプルホールド回路１１２に入力される。サンプルホールド回路１１２は、一端が誤差増幅器１１１の出力端に接続されたスイッチ手段１１３と、該スイッチ手段１１３の他端に接続され且つ接地されたコンデンサ１１４とにより構成されている。
【０１２１】
スイッチ手段１１３が閉じている場合、誤差増幅器１１１からの誤差増幅信号はバッファ手段１１５の非反転入力端子に入力される。このバッファ手段１１５の出力側は、該バッファ手段１１５の反転入力端子に接続されていると共に、スイッチ手段１２０Ｄを介して誤差増幅器１１１の非反転入力端子に接続されている。また、バッファ手段１１５の出力側は駆動電流出力回路１１７の入力端に接続されている。なお、誤差増幅器１１１の出力側は、スイッチ手段１２０Ｃを介して該誤差増幅器１１１の反転入力端子に接続されている。
【０１２２】
駆動電流出力回路１１７の構成は、第１実施形態の駆動電流出力回路１７Ａの構成（図４）と同様であり、信号入力回路１１６の構成は、第１実施形態の信号入力回路１９の構成（図５）と同様であるので、説明を省略する。
【０１２３】
駆動電流出力回路１１７で発生する駆動電流は、自動光量制御期間において、上記モニタ電圧ＶＭが基準電圧ＶＲに一致するよう調整することで任意のレーザ光量に相当するよう設定される。一方、変調期間においては、駆動電流は信号入力端子１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ、１０３Ｄから入力される強度変調データ信号に応じて１６段階に強度変調され、バイアス電流出力回路１１８により供給されるバイアス電流と電流加算されて、加算後の駆動電流によってレーザダイオード１が発光駆動される。
【０１２４】
次に、スイッチ手段の切替えにより選択される各動作モードについてそれぞれ説明する。なお、スイッチ手段１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄ、１０６、１１３の開閉動作は、図示しない制御装置が出力するスイッチ信号により制御される。
【０１２５】
最初に、自動光量制御動作について説明する。
【０１２６】
自動光量制御動作は、スイッチ手段１２０Ａ、１２０Ｂ、１０６、１１３を閉じ、スイッチ手段１２０Ｃ、１２０Ｄを開くことにより選択される。光検出器１０２はレーザダイオード１０１が出力する光出力を受光して、それに準じた光電流を出力する。この光電流を可変抵抗器１１９により電流−電圧変換し、そのモニタ電圧ＶＭは、スイッチ手段１０６、バッファ手段１１０Ａ、スイッチ手段１２０Ａを介して誤差増幅器１１１の反転入力端子に入力される。一方、基準電圧発生回路１０８で発生した基準電圧ＶＲは、バッファ手段１１０Ｂ、スイッチ手段１２０Ｂを介して誤差増幅器１１１の非反転入力端子に入力される。
【０１２７】
誤差増幅器１１１は、モニタ電圧ＶＭと基準電圧ＶＲとを比較し、その差に応じた電圧ＶＳを出力し、スイッチ手段１１３を介して、コンデンサ１１４を充電する。コンデンサ１１４に充電される電圧ＶＣはバッファ手段１１５を介して、レーザ駆動電流出力回路１１７に入力され、以下のようにして電流源を流れる電流を制御する。
【０１２８】
例えば、バッファ手段１１５の出力電圧ＶＣ’は、図４に示されるレーザ駆動電流出力回路の端子４２に入力され、信号入力回路１９により、スイッチ信号群２０Ａをすべて「Ｈ」、スイッチ信号群２０Ｂをすべて「Ｌ」にすることで、差動スイッチ手段４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄを介して、電流源４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄを流れる電流がすべてレーザダイオード１０１（図８）を流れるように制御する。
【０１２９】
実際にレーザダイオード１０１には、駆動電流出力回路１１７が出力する電流とバイアス電流出力回路１１８が出力する電流とを重畳した電流が流れ、該重畳した電流によりレーザダイオード１０１が駆動され発光する。この出力光は光検出器１０２により受光され、負帰還することにより、レーザダイオード１０１の光量が、目標とする光量に調整される。なお、目標とする光量は、基準電圧発生回路１０８が発生する基準電圧ＶＲを調整するか、もしくは電流−電圧変換回路を構成する可変抵抗器１１９の抵抗値を調整することにより、調整可能とされている。レーザダイオード１０１を流れる駆動電流が安定になったところで、スイッチ１１３が開放され、その時の駆動電流制御電圧ＶＣがコンデンサ１１４に保持される。
【０１３０】
自動光量制御動作から変調動作に移行する場合には、スイッチ手段１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄが切断することにより生じる誤差増幅器１１１の出力電圧変動の影響を防ぐべく、スイッチ手段１１３をスイッチ手段１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄよりも先に開放することで、駆動電流制御電圧ＶＣをコンデンサ１１４に保持することが望ましい。
【０１３１】
また、スイッチ手段１１３と同時にサンプルホールド回路１０５のスイッチ手段１０６が開放され、自動光量制御動作終了時に光検出器１０２が出力していたモニタ電圧ＶＭがコンデンサ１０７に保持される。スイッチ手段１１３と同時にサンプルホールド回路１０５のスイッチ手段１０６を開放することで、モニタ電圧ＶＭの変動を防ぐことができる。
【０１３２】
次に、変調動作について説明する。変調動作は、コンデンサ１１４に保持された駆動電流制御電圧ＶＣを用いて以下のように行われる。この制御電圧ＶＣはバッファ手段１１５を介して駆動電流出力回路１１７に入力され、強度変調信号１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ、１０３Ｄ、およびパルス幅変調信号１０４の外部制御信号により、１６段階の変調電流に変換され、前記バイアス電流と加算されて、レーザダイオード１０１に流れる駆動電流を自在に変調する。
【０１３３】
この変調動作を行う期間において、スイッチ手段１２０Ａ、１２０Ｂ、１０６、１１３がそれぞれ開き、スイッチ手段１２０Ｃとスイッチ手段１２０Ｄがそれぞれ閉じる。そのため誤差増幅器１１１は、バッファ手段１１５が出力する制御電圧ＶＣ’を入力とするボルテージ・フォロワ回路として動作する。即ち、バッファ手段１１５が出力する制御電圧ＶＣがスイッチ手段１２０Ｄを介して誤差増幅器１１１に入力され、スイッチ手段１２０Ｃを閉じたことで、制御電圧ＶＣが誤差増幅器１１１から出力される状態に設定される。また、サンプルホールド回路１０５のコンデンサ１０７には、目標とするモニタ電圧ＶＭに略一致する電圧が保持される。
【０１３４】
そして、変調動作から自動光量制御動作に移行したとき、コンデンサ１０７には、目標とするモニタ電圧ＶＭに略一致する電圧が保持されているため、例えば自動光量制御動作に入る直前にレーザダイオード１０１が消灯もしくは低光量で発光していて、光検出器１０２から出力される光電流が少ない場合においても、誤差増幅器１１１に入力されるモニタ電圧は目標とするモニタ電圧ＶＭに略一致する電圧となり、目標とするモニタ電圧ＶＭとの電圧差が非常に少ないので、モニタ電圧の立ち上がりの遅れを小さくすることができる。また、コンデンサ１０７に蓄積されたモニタ電圧ＶＭ１がスイッチ手段１０５Ａを介して光検出器１０２と可変抵抗器１１９の接続端の電圧をチャージするので、長い収束時間を必要とする光モニタ電流−モニタ電圧変換部の収束を早める効果がある。
【０１３５】
図１１（Ａ）〜（Ｃ）はレーザダイオード駆動装置１００の動作を説明するための波形図である。図１１（Ａ）〜（Ｃ）において期間Ｐ２、Ｐ４は自動光量制御動作期間を示し、期間Ｐ１、Ｐ３は変調動作期間を示している。
【０１３６】
自動光量制御動作期間Ｐ２から変調動作期間Ｐ３に移行する際、図１１（Ａ）のモニタ電圧波形に示されるように、自動光量制御により安定化した光検出器１０２のモニタ信号がサンプルホールド回路１０５により保持され、変調動作期間Ｐ３でも引続き出力される。これにより、変調動作期間Ｐ３から自動光量制御動作期間Ｐ４に移行する場合において、コンデンサ１０７の保持電圧ＶＭがスイッチ手段１０６を介して、光検出器１０２と可変抵抗器１１９の接続端の電圧を保持電圧ＶＭでチャージし、かつ、誤差増幅器１１１に入力されるモニタ電圧が目標とするモニタ電圧ＶＭに略一致するので、モニタ電圧の立ち上がりの遅れを防止できる。
【０１３７】
また、サンプルホールド回路１１２が保持した制御電圧ＶＣを入力としボルテージ・フォロワ構成となった誤差増幅器１１１の出力（図１１（Ｂ））は、自動光量制御動作期間Ｐ２から変調動作期間Ｐ３にかけて制御電圧ＶＣのまま維持される。
【０１３８】
従って、変調動作期間Ｐ３から自動光量制御動作期間Ｐ４に移行する際の誤差増幅器１１１の入出力端子電圧の変動量が少なくなるので、レーザ光量が目標光量に高速に整定されることとなり、かつモニタ電圧の立ち上がりの遅れによるレーザ駆動電流のオーバーシュートを大幅に低減することができる。
【０１３９】
また、図１１に示す変調動作期間Ｐ１から自動光量制御動作期間Ｐ２への移行は、図１１（Ｃ）より明らかなように、レーザダイオード１０１を自動光量制御期間Ｐ２の直前に最大光量で発光させた場合であるが、サンプルホールド回路１０５により前回の自動光量制御動作時のモニタ電圧ＶＭが変調動作時においても保持されているので、レーザダイオード１０１の出力光量の大小にかかわらず、誤差増幅器１１１の出力電圧の変動を低減することができる。
【０１４０】
［第４実施形態］
次に、第４実施形態として、レーザダイオードを駆動するための駆動電流出力回路が複数設けられたレーザダイオード駆動装置を説明する。なお、上記レーザダイオード駆動装置としては、光ディスク駆動装置のように、再生光量と書き込み光量の異なる２種類のレーザダイオード出力光を必要とし、各駆動電流出力回路が異なる光出力を出力するレーザダイオード駆動装置等が挙げられる。
【０１４１】
図９に示すレーザダイオード駆動装置１００Ｓは、前述した図８のレーザダイオード駆動装置１００と同様な構成であるが、このレーザダイオード駆動装置１００Ｓには、２つの駆動電流出力回路１１７、１１７Ｓが設けられており、このうち駆動電流出力回路１１７で発生する駆動電流Ｉ１を設定するために、基準電圧発生回路１０８Ａ、サンプルホールド回路１１２Ａ、１０５Ａが設けられ、駆動電流出力回路１１７Ｓで発生する駆動電流Ｉ２を設定するために、基準電圧発生回路１０８Ｂ、サンプルホールド回路１１２Ｂ、１０５Ｂが設けられている。
【０１４２】
即ち、レーザダイオード駆動装置１００Ｓでは、駆動電流出力回路１１７で発生する駆動電流Ｉ１を設定する第１の自動光量制御動作と、駆動電流出力回路１１７Ｓで発生する駆動電流Ｉ２を設定する第２の自動光量制御動作とが行われる。
【０１４３】
第１の自動光量設定動作では、スイッチ手段１２０Ａ、１２０Ｂ、１０６Ａ、１１３Ａ、１２２Ａ、１２３Ａを閉じ、それ以外のスイッチ手段を開くことにより、モニタ電圧ＶＭと基準電圧発生回路１０８Ａが発生する基準電圧ＶＲ１とが誤差増幅器１１１により比較され、可変抵抗器１１９の抵抗値と上記基準電圧ＶＲ１とで規定されるレーザ光量が負帰還フィードバック制御により設定される。
【０１４４】
この時、誤差増幅器１１１の出力電圧がサンプルホールド回路１１２Ａのコンデンサ１１４Ａに充電されると共に、光検出器１０２に係るモニタ出力電圧がサンプルホールド回路１０５Ａのコンデンサ１０７Ａに充電される。
【０１４５】
そして、レーザダイオード１０１の光量が第１の目標光量で安定した時に、スイッチ手段１０６Ａ、１１３Ａをそれぞれ開き、第１の目標光量に対応する光検出器１０２のモニタ電圧ＶＭ１をサンプルホールド回路１０５Ａに保持し、第１の目標光量に対応するレーザ光量が得られる制御電圧ＶＣ１をサンプルホールド回路１１２Ａに保持する。
【０１４６】
第２の自動光量制御動作でも上記同様に、スイッチ手段１２０Ａ、１２０Ｂ、１０６Ｂ、１１３Ｂ、１２２Ｂ、１２３Ｂを閉じ、それ以外のスイッチ手段を開くことにより、モニタ電圧ＶＭと基準電圧発生回路１０８Ｂが発生する基準電圧ＶＲ２とが誤差増幅器１１１により比較され、可変抵抗器１１９の抵抗値と上記基準電圧ＶＲ２とで規定されるレーザ光量が負帰還フィードバック制御により設定される。
【０１４７】
この時、誤差増幅器１１１の出力電圧がサンプルホールド回路１１２Ｂのコンデンサ１１４Ｂに充電されると共に、光検出器１０２に係るモニタ出力電圧がサンプルホールド回路１０５Ｂのコンデンサ１０７Ｂに充電される。
【０１４８】
そして、レーザダイオード１０１の光量が第２の目標光量で安定した時に、スイッチ手段１０６Ｂ、１１３Ｂをそれぞれ開き、第２の目標光量に対応する光検出器１０２のモニタ電圧ＶＭ２をサンプルホールド回路１０５Ｂに保持し、第２の目標光量に対応するレーザ光量が得られる制御電圧ＶＣ２をサンプルホールド回路１１２Ｂに保持する。
【０１４９】
変調期間中の駆動電流は、第１の自動光量制御動作で得られた制御電圧ＶＣ１を用いてレーザ駆動電流出力回路１１７が出力する駆動電流Ｉｓ１、もしくは第２の自動光量制御動作で得られた制御電圧ＶＣ２を用いてレーザ駆動電流出力回路１１７Ｓが出力する駆動電流Ｉｓ２のいずれか一方を選択してレーザダイオード１０１を駆動する場合と、両者の合成電流（Ｉｓ１＋Ｉｓ２）でレーザダイオード１０１を駆動する場合がある。
【０１５０】
変調動作では、スイッチ手段１２０Ｃを閉じると共に、スイッチ手段１２０Ｄ１またはスイッチ手段１２０Ｄ２のいずれか一方を閉じ、これら以外のスイッチ手段を開く。
【０１５１】
ここで、変調動作後に第１の自動光量制御動作が行われるケースであれば、スイッチ手段１２０Ｃ、１２０Ｄ１を閉じ、第１の自動光量制御動作直前の変調動作期間において、誤差増幅器１１１の出力電圧を、サンプルホールド回路１１２Ａに保持された電圧（＝第１の目標光量に対応する制御電圧ＶＣ１）に略一致させておく。
【０１５２】
そして、第１の自動光量制御動作時になると、スイッチ手段１０６Ａ、１２２Ａを閉じ、スイッチ手段１０６Ｂ、１２２Ｂを開くことにより、バッファ手段１１０Ａの入力電圧は、第１の自動光量制御動作での目標光量に対応するモニタ電圧ＶＭ１に略一致した電圧となり、モニタ電圧の立ち上がりの遅れを小さくすることができる。また、コンデンサ１０７に蓄積されたモニタ電圧ＶＭ１がスイッチ手段１０５Ａを介して光検出器１０２と可変抵抗器１１９の接続端の電圧をチャージするので、長い収束時間を必要とする光モニタ電流−モニタ電圧変換部の収束を早める効果がある。
【０１５３】
これにより、変調動作期間の終了時のレーザ光量が低く、それに対応してモニタ電圧が小さい場合においても、第１の自動光量制御動作開始時では、バッファ手段１１０Ａ、スイッチ手段１２０Ａを介して誤差増幅器１１１の反転入力端子に入力される電圧は、前回の第１の自動光量制御動作での目標光量に対応するモニタ電圧ＶＭ１に略一致した電圧となり、スイッチ手段１２３Ａを閉じることにより選択される基準電圧ＶＲ１と略一致することになるので、第１の自動光量制御動作に要する時間を大幅に短縮できる。
【０１５４】
また、変調動作後に第２の自動光量制御動作が行われるケースについても、同様に動作することで、同様の効果を得ることができる。
【０１５５】
このように、誤差増幅器１１１の反転入力端子に入力されるモニタ電圧の収束性が悪いことにより引き起こされる誤差増幅器１１１の出力電圧の変動を大幅に低減でき、モニタ電圧の収束時間の短縮とオーバーシュートの低減に大きな効果がある。
【０１５６】
［第５実施形態］
次に、第５実施形態として、図１０を用いて、第４実施形態のレーザダイオード駆動装置１００Ｓ（図９）の自動光量制御期間を更に短縮するために好適なレーザダイオード駆動装置の回路を説明する。
【０１５７】
前述した図９に示す回路構成では、変調動作から自動光量制御動作に切り替わる瞬間にスイッチ手段１０６Ａ、１０６Ｂを閉じて、光検出器１０２の出力端と保持コンデンサ１０７Ａ、１０７Ｂの端子とを接続するために、自動光量制御動作を開始した瞬間のモニタ電圧が若干不安定になるケースがあったが、図１０に示す回路は、このモニタ電圧を安定化するものである。
【０１５８】
図１０の回路の動作は、スイッチ信号１８３Ａ、１８３Ｂ、１８３Ｃ、１８３Ｄにより選択されるスイッチ手段１８２Ａ、１８２Ｂ、１８２Ｃ、１８２Ｄの切替えによって決定される。
【０１５９】
第１の自動光量制御動作時には、スイッチ手段１８２Ａ、１８２Ｂ、１８２Ｄは開き、スイッチ手段１８２Ｃは閉じる。レーザダイオードの出力光は光検出器１０２で受光され、可変抵抗器１１９により発生するモニタ電圧ＶＭ１は、スイッチ手段１８２Ｃを介してコンデンサ１７１にサンプリングされる。
【０１６０】
一方、演算増幅器１８４によりＭＯＳトランジスタ１８６のゲート電圧が制御され抵抗１８５とＭＯＳトランジスタ１８６との接続端子１９０の電圧はモニタ電圧ＶＭ１に一致する。また、ＭＯＳトランジスタ１８６と抵抗１８７との接続端子１９１は図９の電圧端子ＶＭ、バッファ手段１１０Ａを介してスイッチ手段１２０Ａに接続されており、接続端子１９１の電圧ＶＭ１’は誤差増幅器１１１に入力される。レーザダイオードの出力光が目標値に達したときにスイッチ手段１８２Ｃは切断され、コンデンサ１７１に第１の自動光量制御期間の最終モニタ電圧ＶＭ１が保持される。
【０１６１】
次の第１の自動光量制御動作の直前の変調期間では、スイッチ手段１８２Ａ、１８２Ｂ、１８２Ｃが開き、スイッチ手段１８２Ｄが閉じることにより、コンデンサ１７１に保持されている最終モニタ電圧ＶＭ１が、演算増幅器１８１Ａから出力され、スイッチ手段１８２Ｄを介して演算増幅器１８４に入力される。演算増幅器１８４によりＭＯＳトランジスタ１８６のゲート電圧が制御されるので、抵抗１８５とＭＯＳトランジスタ１８６との接続端子１９０の電圧はモニタ信号ＶＭ１に一致し、ＭＯＳトランジスタ１８６と抵抗１８７との接続端子１９１の電圧は前記モニタ信号ＶＭ１’に一致する。
【０１６２】
そして、変調動作から第１の自動光量制御動作に移行する際に、再度スイッチ手段１８２Ｄが開き、代わってスイッチ手段１８２Ｃが閉じる。この時、図９におけるモニタ電圧端子ＶＭから見たモニタ電圧の変動は、図９に示す回路構成の場合よりも図１０に示す回路構成の場合の方が少なくなる（詳細は以下に記載）。このため、オーバーシュートを更に低減することが可能である。
以下、具体的に、変調動作時にレーザダイオードが消灯している状態から自動光量制御動作に移行したケースを例にとって、図９、図１０の各回路でのモニタ電圧の変動を説明する。
【０１６３】
図９の回路の場合、変調動作でレーザダイオード１０１が消灯しているとき、光検出器１０２に流れる電流（ＰＤ電流）も０であるので、可変抵抗器１１９と光検出器１０２との接続端は５Ｖ（＝電源電圧）となり、この状態から自動光量制御動作へと移行する。自動光量制御動作時のＰＤ電流を０．１ｍＡ、可変抵抗器１１９の抵抗値を１０ｋΩとすると、最終的にモニタ電圧ＶＭは４Ｖ（＝５−１０ｋΩ×０．１ｍＡ）に整定する。
【０１６４】
ここで、コンデンサ１０７Ａの容量を１ｎＦとし、充電すべき光検出器１０２の容量と寄生容量の和を１０ｐＦと仮定すれば、５Ｖと４Ｖとの１Ｖの電位差を充電した場合、０．０１Ｖ（＝１Ｖ×１０ｐＦ／１ｎＦ）の誤差が生じる。即ち、光検出器１０２のカソード部の電圧（＝可変抵抗器１１９と光検出器１０２との接続端の電圧）は、変調動作時の５Ｖから、自動光量制御動作への切り替わり時に４．０１Ｖとなり、その後自動光量制御動作により４Ｖに収束する。
【０１６５】
一方、図１０の回路では、変調動作時には、例えば、ボルテージフォロワ構成の演算増幅器１８１Ａとスイッチ手段１８２Ｄにより可変抵抗器１１９と光検出器１０２との接続端に、コンデンサ１７１に保持された電圧（＝前回の自動光量制御動作時の最終モニタ電圧ＶＭ１）が出力されるので、光検出器１０２に流れる電流（ＰＤ電流）が０であっても、光検出器１０２のカソード部の電圧（＝可変抵抗器１１９と光検出器１０２との接続端の電圧）は上記最終モニタ電圧ＶＭ１で一定となる。即ち、光検出器１０２のカソード部の電圧は、変調動作時、自動光量制御動作への切り替わり時、自動光量制御動作時を通して、４Ｖでほぼ一定に維持される。
【０１６６】
このように図９におけるモニタ電圧端子ＶＭから見たモニタ電圧の変動は、図９に示す回路構成の場合よりも図１０に示す回路構成の場合の方が少なくなる。
【０１６７】
なお、第２の自動光量制御動作についても、上記と同様にスイッチ手段１８２Ａ、１８２Ｂを開閉することにより、同様の効果を得ることができる。
【０１６８】
また、図１０に示す回路１８９を取り去ることにより、図１０に示す回路を図８の回路に対応させることができる。
【０１６９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、再度光量制御期間になったとき、位相補償手段には既に前回の光量制御期間の終了時での誤差増幅手段の内部電圧が保持されているので、改めて位相補償容量と誤差増幅手段の内部電圧に応じた電荷の充電を行う必要が無く、光量制御動作に要する時間を短縮することができると共に、誤差増幅手段の出力電圧の変動を小さくして安定的な光量制御動作への移行を図ることができる。
【０１７０】
また、請求項２記載の発明によれば、複数の基準値の各々に関する光量制御期間において、光量制御動作に要する時間の短縮及び安定的な光量制御動作への移行を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１実施形態に係るレーザダイオード駆動装置の構成を示すブロック図である。
【図２】 第２実施形態に係るレーザダイオード駆動装置の構成を示すブロック図である。
【図３】 誤差増幅器の回路構成例を示す概略図である。
【図４】 駆動電流出力回路の回路構成例を示す概略図である。
【図５】 信号入力回路の回路構成例を示す概略図である。
【図６】 （Ａ）は周波数−ゲイン特性を示すボード線図であり、（Ｂ）は周波数−位相特性を示すボード線図である。
【図７】 誤差増幅器の他の回路構成例を示す概略図である。
【図８】 第３実施形態に係るレーザダイオード駆動装置の構成を示すブロック図である。
【図９】 第４実施形態に係るレーザダイオード駆動装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】 第５実施形態に係るレーザダイオード駆動装置の要部の構成を示すブロック図である。
【図１１】 第３実施形態に係るレーザダイオード駆動装置の動作を説明するためのグラフであり、（Ａ）はモニタ電圧ＶＭの推移を、（Ｂ）は誤差増幅器の出力電圧ＶＨの推移を、（Ｃ）はレーザ駆動電流Ｉの推移を、それぞれ示すグラフである。
【図１２】 レーザダイオードの光量を異なる複数の目標レベルに調整する従来のレーザダイオード駆動装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】 レーザダイオードの光量を単一の目標レベルに調整する従来のレーザダイオード駆動装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】 図１３のレーザダイオード駆動装置の動作を説明するためのグラフであり、（Ａ）はモニタ電圧ＶＭの推移を、（Ｂ）は誤差増幅器の出力電圧ＶＨの推移を、（Ｃ）はレーザ駆動電流Ｉの推移を、それぞれ示すグラフである。
【図１５】 特開平９−４５９８０号公報のレーザ駆動回路の概略構成図である。
【図１６】 特開昭６２−２４３１３７号公報のレーザ駆動回路の概略構成図である。
【符号の説明】
１、１０１ レーザダイオード
２、１０２ 光検出器
１２、１１１ 誤差増幅器
１３Ａ、１３Ｂ、１０５、１１２ サンプルホールド回路
１４Ａ、１４Ｂ、２１Ａ〜２１Ｅ、２５Ａ〜２５Ｄ スイッチ手段
１０６、１１３、１２０Ａ〜１２０Ｄ スイッチ手段
１５Ａ、１５Ｂ、２６Ａ〜２６Ｄ、１０７、１１４ コンデンサ
１７Ａ、１７Ｂ、１１７ 駆動電流出力回路
１９、１１６ 信号入力回路
２３ 位相補償手段
３５、３５Ｓ、１００、１００Ｓ レーザダイオード駆動装置
Claims (2)
- レーザダイオードからのレーザ光を受光し該受光量に応じた検出値を出力する受光検出手段と、
前記受光検出手段により出力された検出値と所定の基準値とを比較して誤差増幅する誤差増幅手段と、
前記誤差増幅手段による誤差増幅後の出力値を保持する保持手段と、
前記保持手段により保持された前記出力値に基づいて前記レーザダイオードを駆動する駆動手段と、
を有するレーザダイオード駆動装置において、
前記レーザダイオードの発光量の検出値が前記所定の基準値に等しくなるときの該レーザダイオードの駆動電流値を設定するための光量制御期間に、前記誤差増幅手段内の所定箇所に電気的に接続され位相補償を行うと共に該誤差増幅手段の内部電圧を保持する位相補償手段を設けたことを特徴とするレーザダイオード駆動装置。 - レーザダイオードからのレーザ光を受光し該受光量に応じた検出値を出力する受光検出手段と、
前記受光検出手段により出力された検出値と所定の複数の基準値の各々とを比較して誤差増幅する誤差増幅手段と、
前記誤差増幅手段による誤差増幅後の出力値を保持する保持手段と、
前記保持手段により保持された前記出力値に基づいて前記レーザダイオードを駆動する駆動手段と、
を有するレーザダイオード駆動装置において、
前記レーザダイオードの発光量の検出値が各基準値に等しくなるときの該レーザダイオードの駆動電流値を設定するための各基準値毎の光量制御期間に、前記誤差増幅手段内の所定箇所に電気的に接続され位相補償を行うと共に該誤差増幅手段の内部電圧を保持する各基準値毎の位相補償手段を設けたことを特徴とするレーザダイオード駆動装置。
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