JP4520109B2

JP4520109B2 - レーザーパワー制御回路

Info

Publication number: JP4520109B2
Application number: JP2003148328A
Authority: JP
Inventors: 稔落合; 吉博苅田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-05-26
Filing date: 2003-05-26
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2023-05-26
Also published as: US20040264527A1; US7526006B2; US20070002912A1; CN1574524A; JP2004356118A; CN1306667C

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスクドライブなどに用いられる半導体レーザーのパワー制御回路に関するものであり、特に、制御回路をＭＯＳトランジスタで構成した場合に課題となる差動増幅器のオフセット電圧の補正方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスクドライブでは、レーザー光を光ディスクに照射し、反射光を電気信号に変換して信号処理を行うことにより、光ディスク上に形成された物理的なデジタル信号を電気信号として復元させることができる。近年、この原理を用いた光ディスクは、読み出し専用のものや、再書き込みできるものが実用化されており、また、記録密度の違いによりフォーマットは多様化している。このため、光ディスクドライブにおいては、信号の復元過程に入る前に、どの光ディスク媒体であるかの判別が必要となる。一般に、各種の光ディスク媒体により、一定の光パワーが照射されたときの反射光量が異なるため、媒体判別の初期段階で、この反射光量レベルを検出することにより、どの媒体であるかを推定し、サーボ制御を行った後、記録データを読み出すことによって媒体の確定を行う。反射光量に基づく推定が間違っていても、推定媒体を変更して再度データの読み出しを行い、媒体の確定を行うことは可能であるが、フォーマットが多様化しているため、初期の媒体推定で誤判別すると、データ再生開始までに時間を要することになる。
【０００３】
このような光ディスクドライブに設けられるレーザーパワー制御回路は、レーザーより照射するレーザーパワーのばらつきを抑え、動作環境が変化してもレーザーパワーを一定に保つよう制御するものである。
【０００４】
また、半導体レーザーでは、規定以上のレーザーパワーを得ようとすると動作寿命を縮めることにもなり、レーザーパワーの制御は、光ディスク機器の長時間動作という観点からも重要であると言える。
【０００５】
図８は、この機能を具体的な回路にしたもので、従来回路の問題点について以下に述べる。
図８において、１は正電源端子、２は負電源端子、３は光検出素子、４は半導体レーザー、５は半導体レーザー駆動用トランジスタ、６は光電変換用可変抵抗であり、１〜６をOptical Pickup Unit（ＯＰＵ）と呼び、１０で表す。また、２０は差動増幅器、２１、２２は差動増幅器２０の入力端子、２３はレーザーパワー制御回路の出力端子、３０は電圧値Ｖｒを供給する基準電圧源で、１００はこれらを含めたレーザーパワー制御回路であり、通常は半導体集積回路として形成される。
【０００６】
次に動作について説明を行う。半導体レーザー４は、半導体レーザー駆動用トランジスタ５により、正電源端子１からの電流が供給されると、発光現象が発生する。発光した半導体レーザー光の一部は光検出素子３へ照射され、光起電流により光電変換が行われ、光電変換用可変抵抗６に電流が流れることにより電圧信号となる。以下、この電圧をモニター電圧Ｖｍと称する。
【０００７】
差動増幅器２０の負極性側端子２１には基準電圧源３０が接続され、正極性側端子２２には前述の光電変換された電圧信号が入力されている。また、差動増幅器２０の出力端子２３は、半導体レーザー駆動用トランジスタ５のベース端子に接続されている。ここで、正転側端子２２の端子電圧が反転側端子２１の端子電圧より高ければ、２２は差動増幅器２０の正転側端子であるため、出力端子２３の電圧は上昇し、半導体レーザー駆動用トランジスタ５のベース、エミッタ間電圧は低下する。その結果、半導体レーザー駆動用トランジスタ５に流れる電流は減少し、半導体レーザー４に流れる電流が減少し、照射光パワーも減少する。さらに、光検出素子３の光起電流が減少することにより正転側端子２２の端子電圧は低下する。逆に正極性側端子２２の端子電圧が反転側端子２１より低ければ、一巡して正転側端子２２の端子電圧は上昇する方向に働くことになる。
【０００８】
以上のようにレーザーパワー制御回路１００とＯＰＵ１０との接続は、負帰還ループが構成されており、最終的に反転側端子２１、正転側端子２２の端子は、ほぼ等しい電圧となる。
【０００９】
一方、半導体レーザー４の発光効率はばらつきが大きく、これは同じ電流を流しても得られるレーザーパワーが異なることを意味する。光電変換用可変抵抗６は、この発光効率ばらつきを調整するためのものであり、半導体レーザー４からのレーザーパワーを測定しながら、規定のレーザーパワーが得られた時に光電変換用可変抵抗６の電圧が一定になるように調整を行う。このとき調整すべき電圧は、レーザーパワー制御回路１００内にある基準電圧源３０の電圧値Ｖｒである。
【００１０】
このように調整されたＯＰＵ１０をレーザーパワー制御回路１００に接続し、負帰還ループを構成することによって、光電変換用可変抵抗６の端子電圧を、パワー調整したときの電圧値Ｖｒに等しくさせることによって、半導体レーザー４から照射する光パワーを一定に制御することが可能になる。
【００１１】
近年、半導体集積回路のプロセスが微細化するに伴い、トランジスタの耐圧が下がっているため、３Ｖ程度の電源電圧を用いている。一方、半導体レーザー４で高出力のレーザーパワーを得ようとする場合、順方向電圧が高くなり、正電源端子１の電圧を３Ｖとして動作させるのは困難となるため、ＯＰＵ１０の電源電圧は５Ｖ程度とするのが一般的である。半導体レーザー駆動用トランジスタ５のベース電圧は、５Ｖから半導体レーザー駆動用トランジスタ５のベース・エミッタ間電圧（≒０．７Ｖ）分だけ下がった電圧であり、このような背景のもとで図８に示す接続を行うと、レーザーパワー制御回路１００の出力端子２３の端子電圧は、プロセス耐圧を超えることとなる。
【００１２】
図９は、ＯＰＵ１０の正電源端子１の電圧値と、差動増幅器２０の電源電圧とが異なる場合に、レーザーパワー制御回路１００と、ＯＰＵ１０とを接続する場合の一例である。図９において、８は、半導体集積回路には含まれないトランジスタで、その耐圧は正電源端子１の電圧に対して充分高い。７および９は抵抗である。これらは反転増幅器として働き、抵抗７と抵抗９の両端電圧の比はそれらの抵抗比に等しいことになる。ここで、トランジスタ８のベース電圧は、抵抗９での電圧降下分と、トランジスタ８のベース・エミッタ間電圧（≒０．７Ｖ）とを加算したものであるから、抵抗７および９の抵抗比を適切に選べば、レーザーパワー制御回路１００の出力端子２３の端子電圧がプロセス耐圧を超えることなく、負帰還ループを構成することが出来る。
【００１３】
【特許文献１】
特開平２−１５９７８０号公報（第５図）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように従来の技術では、理想的な差動増幅器を用いると反転側端子２１と正転側端子２２との端子電圧は等しくなり、半導体レーザー４より照射されるレーザーパワーは一定となるが、実際には、差動増幅器２０にはオフセット電圧と呼ばれる電圧が発生する。
【００１５】
図１０は、差動増幅器にオフセット電圧が発生したときの状態を等価的に表わしたもので、オフセット電圧Ｖｏｆｓが発生すると差動増幅器の２つの端子間に電位差が生じることになる。その結果、基準電圧源３０の電圧値Ｖｒとモニター電圧Ｖｍとの間に電位差が生じ、結果として半導体レーザー４のレーザーパワーが一定とならない。オフセット電圧は差動増幅器２０の入力部に使われている差動トランジスタなどの相対精度が求められるトランジスタのミスマッチに起因するものである。このミスマッチは、ＭＯＳ型トランジスタにて顕著に生じるものであり、ＭＯＳトランジスタのゲート幅×ゲート長の平方根に逆比例する。従って、一般的な対応としては、これらのトランジスタサイズを大きくしたり、オフセット電圧分を補正するために基準電圧値Ｖｒを微調整するなどの方法が取られる。
【００１６】
ところが、レーザーパワー制御回路は半導体集積回路として作られるため、トランジスタサイズを大きくすればチップサイズが大きくなってしまう。また、基準電圧の微調整はヒューズを使って行うため、いずれも製造コストの上昇につながるという課題を有している。
【００１７】
また、光検出素子３はダイオード構造であり、光電変換用可変抵抗６の調整電圧を高くすると順方向に電流が流れ始めるため、比較的低い電圧（１００ｍＶ〜２００ｍＶ程度）に調整されるのが一般的である。一方、レーザーパワー制御回路１００の出力は、ＯＰＵ１０の電源電圧から決定されるため、この差分が、回路的なオフセット電圧として発生する。基準電圧Ｖｒと、レーザーパワー制御回路出力電圧との差電圧を、Ｖｏｏｆｓｎとし、差動増幅器２０のゲインをＧとすれば、回路的に発生するオフセット電圧はＶｏｏｆｓｎ／Ｇで表される。この回路的なオフセット電圧を小さくすることは、差動増幅器２０のゲインＧを大きくすることで解決できるが、極端に大きくすると帰還ループのゲイン交点が高くなり、ノイズ帯域が広くなったり、帰還ループの安定性が低下するという課題が発生する。このため、差動増幅器２０のゲインＧは１０００倍程度に抑えるのが一般的な設計値であり、Ｖｏｏｆｓｎは２Ｖ程度発生するため、このような設計では入力部への換算オフセット電圧は２ｍＶとなる。この数値は、本来の基準電圧に対して２％に相当するため、必ずしも無視できる値とは言えない。このオフセット電圧はトランジスタのサイズの調整では回避できないため、ヒューズによる基準電圧のトリミングが必要となり、製造コストの上昇につながるという課題も有している。
【００１８】
また、図９に示すようにＯＰＵ１０の電源電圧と、レーザーパワー制御回路１００との間に電位差がある場合などには、レーザーパワー制御回路１００とＯＰＵ１０との接続を変更する必要があり、ＯＰＵ１０の仕様にあわせてレーザーパワー制御回路１００の仕様を決める必要があるという課題をも有している。
【００１９】
本発明は、上記従来の課題を解決するためのものであり、製造コストの上昇を招くことなく一定のレーザーパワーを得ることができ、かつ各種のＯＰＵに対して接続可能なレーザーパワー制御回路を提供することを目的としている。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明にかかるレーザーパワー制御回路は、半導体レーザーより照射される光の一部を光電変換して得た電気信号を差動増幅器の一端の入力端子に、基準電圧を他端の入力端子に、出力を前記半導体レーザーの駆動回路に、それぞれ接続し、前記光電変換後の電圧と、前記基準電圧とが等しくなるように負帰還回路を構成することにより一定のレーザーパワーを得るレーザーパワー制御回路において、前記差動増幅器の入力端子間に差電圧を発生させる手段と、ＡＤコンバータと、を有し、前記基準電圧と、前記光電変換後の電圧とを、前記ＡＤコンバータでデジタル信号に変換し、前記デジタル信号に変換された基準電圧および光電変換後の電圧に基づき、それらの電圧差が無くなるように前記差動増幅器の入力端子間電圧を制御するものである。
【００２１】
また、本発明にかかるレーザーパワー制御回路は、前記レーザーパワー制御回路において、前記差動増幅器のオフセット電圧を電源投入時に読みとり、前記オフセット電圧に相当する電圧を前記差動増幅器の入力端子間に与えることにより、前記差動増幅器のオフセット電圧を補正するものである。
【００２２】
また、本発明にかかるレーザーパワー制御回路は、前記レーザーパワー制御回路において、前記差動増幅器のオフセット電圧の読み取り時に、前記ＡＤコンバータの基準電圧を変化させ、分解能を向上させるものである。
【００２３】
また、本発明にかかるレーザーパワー制御回路は、前記レーザーパワー制御回路において、前記差動増幅器のオフセット電圧の読み取り時に、前記ＡＤコンバータのダイナミックレンジ内に入るよう、該レーザーパワー制御回路の基準電圧を切り替えるものである。
【００２４】
また、本発明にかかるレーザーパワー制御回路は、前記レーザーパワー制御回路において、前記差動増幅器は、第１の増幅器、および第２の増幅器で構成され、前記差動増幅器のオフセット電圧補正時に、前記半導体レーザーの駆動回路と、前記制御回路とを電気的に切り離し前記差動増幅器の入力を短絡したときに、前記差動増幅器の入出力間電位が等しくなるよう、前記差動増幅器の入力端子間電圧を制御するものである。
【００２５】
また、本発明にかかるレーザーパワー制御回路は、前記レーザーパワー制御回路において、前記差動増幅器は、第１の増幅器、および第２の増幅器で構成され、前記差動増幅器のオフセット電圧の読み取り時に、前記第１の増幅器単体のオフセット電圧と、前記第１の増幅器と第２の増幅器とを接続した場合のオフセット電圧と、をそれぞれ読み取り、補正量を決定するものである。
【００２６】
また、本発明にかかるレーザーパワー制御回路は、前記レーザーパワー制御回路において、前記補正量は、該レーザーパワー制御回路の基準電圧と、出力電圧とに応じて一定の補正を加えたものである。
【００２７】
また、本発明にかかるレーザーパワー制御回路は、前記レーザーパワー制御回路において、前記差動増幅器は、第１の帰還型増幅器、および第２の帰還型増幅器で構成され、オフセット電圧読み取り時と、通常動作時とで、帰還ループを構成する帰還型増幅器を切り替えるものである。
【００２８】
また、本発明にかかるレーザーパワー制御回路は、前記レーザーパワー制御回路において、前記差動増幅器の各入力端子に、前記光電変換後の電圧と基準電圧とが入れ替え可能に接続されているものである。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるレーザーパワー制御回路を示す図である。
図１において、１は、正電源端子、２は、負電源端子、３は、半導体レーザー４より照射される半導体レーザー光の一部を光電変換する光検出素子、５は、トランジスタ、６は、光電変換用可変抵抗であり、１〜６をOptical Pickup Unit（ＯＰＵ）と呼び、１０で表す。また、２０は、差動増幅器、２１は、差動増幅器２０の入力端子である反転側端子、２２は、差動増幅器２０の入力端子である正転側端子、２３は、レーザーパワー制御回路の出力端子、３０は、電圧値Ｖｒの基準電圧を供給する基準電圧源、３１は、正負両極性の出力を持つオフセット補正用可変電圧源、３３は、ＡＤコンバータ、３２は、第１の入力ａ，第２の入力ｂ，第３の入力ｃを切り換えて、いずれかの信号をＡＤコンバータ３３に供給するセレクタ、３４は、ＡＤコンバータ３３より出力されるデジタル信号を演算する演算器、３５は、通常動作時にＡＤコンバータ３３に信号を入力するための入力端子、１００は、これらを含めたレーザーパワー制御回路であり、通常は半導体集積回路として形成される。
【００３０】
次にこのレーザーパワー制御回路の動作について説明を行う。
半導体レーザー４は、半導体レーザー駆動用トランジスタ５により正電源端子１からの電流が供給されると、発光現象が発生する。発光現象により生じた半導体レーザー光の一部は光検出素子３へ照射され、光起電流により光電変換が行われ、光電変換用可変抵抗６に電流が流れることにより電圧信号となる。この電圧を、モニター電圧Ｖｍとする。ここで、光電変換用可変抵抗６の抵抗値は、規定の発光パワーが得られた時のモニター電圧Ｖｍが、レーザーパワー制御回路１００内の基準電圧源３０の電圧値Ｖｒと一致するように調整されている。
【００３１】
差動増幅器２０の反転側端子２１には、オフセット補正用可変電圧源３１を介して基準電圧源３０が接続されている。またこの接続点は、セレクタ３２の第２の入力ｂにも接続されている。なお、オフセット補正用可変電圧源３１は０Ｖを中心として正負両極性を持った電圧源である。一方、正転側端子２２には、前述の光電変換されたモニター電圧Ｖｍが入力される（以下、正転側端子２２に入力されるモニター電圧Ｖｍを、端子電圧Ｖｍと称す）とともに、セレクタ３２の第１の入力ａが接続されている。また、差動増幅器２０の出力端子２３は、半導体レーザー駆動用トランジスタ５のベース端子に接続されている。
【００３２】
ここで、オフセット補正用可変電圧源３１の電圧値を０Ｖとして、差動増幅器２０の正転側入力端子２２に印加される端子電圧Ｖｍが、差動増幅器２０の反転側入力端子２１に印加される電圧値Ｖｒより高い場合、出力端子２３の電圧は上昇し、半導体レーザー駆動用トランジスタ５のベース、エミッタ間電圧は低下する。その結果、半導体レーザー駆動用トランジスタ５に流れる電流が減少するため、半導体レーザー４に供給される電流が減少し、半導体レーザー４のレーザーパワーも減少する。これに伴い、光検出素子３の光起電流が減少するため、正転側入力端子２２に印加される端子電圧Ｖｍは低下する。逆に、正転側入力端子２２に印加される端子電圧Ｖｍが、反転側入力端子２１に印加される電圧値Ｖｒより低い場合、一巡して正転側入力端子２２に印可される端子電圧Ｖｍは上昇する方向に働くことになる。
【００３３】
以上のように、レーザーパワー制御回路１００とＯＰＵ１０との接続は、負帰還ループを構成するようになされており、最終的に反転側入力端子２１、および正転側入力端子２２の端子電圧はほぼ等しい電圧となるように構成されている。しかるに、図１０のように差動増幅器２０にオフセット電圧Ｖｏｆｓが発生すると、差動増幅器２０の反転側端子電圧Ｖ（−）は、
Ｖ（−）＝Ｖｒ＋Ｖｏｆｓ …（１）
となり、差動増幅器２０の正転側端子電圧Ｖ（＋）は、負帰還ループによりＶ（−）電圧と同じになり、Ｖ（＋）電圧はＯＰＵ１０のモニター電圧Ｖｍに等しいため、期待値であるＶｒからずれが生じることとなる。
【００３４】
次に、上記のようなモニター電圧Ｖｍの期待値からのズレを補正する方法について説明を行う。
ＡＤコンバータ３３は、通常、連続的に変化するアナログ信号をデジタル変換し離散データとして信号処理を行うために用いられる。また、デジタル信号に変換する際、変換されるアナログ信号周波数の２倍以上の変換スピードでデジタル変換すれば、アナログ信号はデジタル信号として復元できることが知られている。そこで、いくつかのアナログ信号をそれぞれのＡＤコンバータを用いてデジタル変換するのではなく、時系列的にＡＤコンバータの入力を変更してデジタル化する手法が一般的に用いられている。
【００３５】
セレクタ３２はＡＤコンバータ３３への入力信号を切り替えるもので、図１においては、３種類の信号を切り替える構成となっている。その第１の入力ａは、差動増幅器２０の正転側入力端子２２の端子電圧Ｖｍに、第２の入力ｂは、レーザーパワー制御回路１００の基準電圧源３０の電圧Ｖｒに、第３の入力ｃは、入力端子３５からの信号に、それぞれ割り付けられている。このようにされたセレクタ３２によって、まず、ＡＤコンバータ３３の入力を第１の入力ａに設定し、ＡＤコンバータ３３において、正転側入力端子２２の端子電圧Ｖｍをデジタル信号に変換する。次に、ＡＤコンバータ３３の入力を、セレクタ３２によって第２の入力ｂに設定し、ＡＤコンバータ３３において、基準電圧源３０の電圧Ｖｒをデジタル信号に変換する。そして、デジタル信号に変換された電圧Ｖｒおよび端子電圧Ｖｍに基づき、電圧Ｖｒと端子電圧Ｖｍとの差電圧を、演算器３４によって算出する。算出した差電圧をオフセット補正用可変電圧源３１に与え、基準電圧源３０の電圧値Ｖｒとモニター電圧Ｖｍとが等しくなるように、第２の帰還ループを構成することにより、差動増幅器２０のオフセット電圧Ｖｏｆｓによってモニター電圧Ｖｍが基準電圧源３０の電圧Ｖｒからずれることを補正することができ、一定のレーザーパワーを得ることができる。
【００３６】
以上のように、本実施の形態１によるレーザーパワー制御回路によれば、半導体レーザー４より照射される半導体レーザー光の一部を光検出素子３で光電変換して得た電気信号を差動増幅器２０の正転側端子２２に、基準電圧源３０からの基準電圧を反転側端子２１に、出力を半導体レーザー４の駆動回路に、それぞれ接続し、光電変換後のモニター電圧Ｖｍと基準電圧源３０の電圧Ｖｒとが等しくなるように負帰還回路を構成することにより、一定のレーザーパワーを得るレーザーパワー制御回路において、差動増幅器２０の入力端子間に差電圧を発生させる手段と、ＡＤコンバータ３３とを有し、前記基準電圧の電圧値と光パワー検出用素子からの入力電圧を前記ＡＤコンバータでデジタル信号に変換し、それらの電圧差が無くなるように差動増幅器２０の入力端子間電圧を制御するようにしたので、製造コストの上昇を招くことなく一定のレーザーパワーを得ることができ、かつ各種のＯＰＵに対して接続可能なレーザーパワー制御回路を得ることができる。
【００３７】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２によるレーザーパワー制御回路について説明する。
実施の形態１においては、基準電圧源３０の電圧値Ｖｒと、モニター電圧Ｖｍとは、時間的に変化の無い直流電圧値である。したがって、差動増幅器２０のオフセット電圧を補正するためのループが完了すれば、オフセット補正用可変電圧源３１に与えるデジタルデータさえ保持すればよいわけであるから、本実施の形態２は、電源投入時などに、図１における、セレクタ３２の入力を、第１の入力ａ、第２の入力ｂ、あるいは第３の入力ｃに切替えて、差動増幅器２０のオフセット電圧を補正する構成にしたものである。
【００３８】
以上のように、本実施の形態２によるレーザーパワー制御回路によれば、差動増幅器２０のオフセット電圧を電源投入時に読みとり、このオフセット電圧に相当する電圧を差動増幅器２０の入力端子間に与え、前記差動増幅器２０のオフセット電圧を補正することにより、時間的に変化するアナログ信号をデジタル信号に変換する際のＡＤコンバータ３３の変換スピードを上げる必要が無く、また、差動増幅器２０のオフセット電圧を補正するために、ＡＤコンバータ３３の仕様を変更する必要がなくなり、非常に簡単な構成で一定のレーザーパワーを得ることが出来る。
【００３９】
（実施の形態３）
次に本発明の実施の形態３について、図面を参照しながら説明する。
図２は、本実施の形態３におけるレーザーパワー制御回路を示す図である。図において、４０、４１はセレクタ、３６〜３９は電圧源である。なお、実施の形態１と同じものには同じ符号を付している。
【００４０】
ＡＤコンバータ３３には、Ｌｏ側の基準電圧と、Ｈｉ側の基準電圧とが用意されており、この基準電圧間のビット数に応じて分割して入力されるアナログ信号を、離散データに変換する。例えば、８ビットＡＤコンバータは、Ｌｏ側基準電圧と、Ｈｉ側基準電圧との間を２５６ポイントに分割し、１０ビットでは１０２４ポイントに分割する。ビット数が多ければ分解能は上がるが、回路規模が大きくなるという欠点を有している。従って、必要以上にビット数を大きくすることは無く、また、Ｌｏ側の基準電圧は回路の負電源（通常は０Ｖ）とし、Ｈｉ側の基準電圧は正電源とすることが多い。このような条件の下において上記実施の形態１を構成し、ＡＤコンバータが８ビット、電源電圧が３．３Ｖとすれば、分解能は約１３ｍＶとなり、モニター電圧が１００ｍＶに調整されたＯＰＵに対しては、１３％相当のずれが発生してしまうこととなる。
【００４１】
これに対し、図２に示す本実施の形態３においては、電圧源３６、３８をＡＤコンバータのＬｏ側の基準電圧として使用し、また、電圧源子３７、３９をＡＤコンバータのＨｉ側の基準電圧として使用する。すなわち、ＡＤコンバータ３３の使う基準電圧を、通常動作時には電圧源３６、３７とし、オフセット補正時には電圧源３８、３９とするように、セレクタ４０，４１において切り替える。
【００４２】
以上のように、本実施の形態３によるレーザーパワー制御回路によれば、差動増幅器２０のオフセット電圧の読み取り時に、ＡＤコンバータ３３の基準電圧を変化させるようにしたので、ＡＤコンバータ３３の分解能は、電圧源３８と電圧源３９との電圧差をＡＤコンバータ３３のビット数に応じて分割した値となるため、ビット数の小さいＡＤコンバータでも高精度のオフセット電圧を補正することが可能となる。なお、図２では、Ｌｏ側、Ｈｉ側とも基準電圧を切り替える構成を示しているが、これは片側だけ切り替える構成にしてもよく、上記と同等の効果を得ることができる。
【００４３】
（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４について図面を参照しながら説明する。
図３は、本実施の形態４におけるレーザーパワー制御回路を示す図である。図において、４２は、電圧源、５１は、基準電圧源３０からの電圧と、電圧源４２からの電圧とを切り換えて、レーザーパワー制御回路の入力端子である反転側入力端子２１に供給するセレクタである。なお、実施の形態１と同じものには同じ符号を付している。
【００４４】
デジタル変換されるアナログ信号は、必ずしも負電源から正電源までのすべての範囲を変化するとは限らない。ところが、デジタル信号に変換する際の分解能は小さくすることが望ましく、ビット数を大きくすれば分解能は小さく出来るが、回路規模が大きくなるという欠点を有している。そこで、アナログ信号の変化し得る範囲の上下限値で、ＡＤコンバータ３３の基準電圧値を設定すれば、回路規模を大きくすることなく分解能を小さくすることが可能となる。しかしながら、レーザーパワー制御回路の基準電圧は、光検出素子３が順方向バイアスされるのを避けるために負電源近くの電圧値に設定されるため、前述のようにＡＤコンバータの基準電圧を負電源からオフセットさせている場合には、ＡＤコンバータのダイナミックレンジから外れてしまうことがある。
【００４５】
図３に示す本実施の形態４は、このような課題を解決するためのもので、差動増幅器２０のオフセット電圧補正時に、レーザーパワー制御回路の基準電圧をセレクタ５１を用いて切り替える構成にしたものである。
【００４６】
以上のように、本実施の形態４によるレーザーパワー制御回路においては、差動増幅器２０のオフセット電圧の読み取り時に、ＡＤコンバータ３３のダイナミックレンジ内に入るよう、反転側入力端子２１を介して該レーザーパワー制御回路に供給する基準電圧を切り替えることにより、ＡＤコンバータ３３のビット数を増加させることなく高精度のオフセット電圧の補正を行うことが可能となる。
【００４７】
（実施の形態５）
次に、本発明の実施の形態５について図面を参照しながら説明する。
図４は、本実施の形態５におけるレーザーパワー制御回路を示す図である。図４において、２０ｂはオペアンプ、４５，４６は抵抗で、これらにより本実施の形態５の差動増幅器２０を構成している。また、４３、４４はスイッチである。なお、実施の形態１と同じものには同じ符号を付している。
【００４８】
上記実施の形態１では、ＯＰＵ１０とレーザーパワー制御回路１００とを接続した状態でオフセット電圧を補正している。ところが、差動増幅器２０の増幅度は１０００倍程度に設定するのが一般的である。また、オフセット電圧補正を行う段階で演算回路３４から出力されるデータはデジタル信号であり、これをオフセット補正用可変電圧源３１でアナログ電圧に変換する際、スパイク状の電圧信号が発生することがあり、過渡的に半導体レーザー４に過大な信号を与えることとなる。これを低減するにはオフセット補正用可変電圧源３１の応答速度を下げれば良いが、上記実施の形態２のように電源投入時だけでオフセット補正を行うと、オフセット補正が完了するまでの時間が長くなり不都合が生じる。
【００４９】
本実施の形態５はこの不都合を改善するのを目的としており、差動増幅器２０のオフセット電圧補正時にはスイッチ４３を開き、スイッチ４４をｂに接続することにより、ＯＰＵ１０とレーザーパワー制御回路１００とを電気的に切り離して差動増幅器２０のオフセット電圧を補正するものである。オフセット電圧補正時には、オペアンプ２０ｂの正転側端子２２はスイッチ４４がｂ側に接続されるため、基準電圧３０の電圧値Ｖｒが入力される。一方、オペアンプ２０ｂは抵抗４５により負帰還がかけられ、抵抗４６を入力抵抗として反転型のアンプを構成している。したがって、オフセット補正用可変電圧源３１の電圧値を０Ｖとすれば、電圧値Ｖｒはオペアンプ２０ｂの反転側入力端子へ印加されることとなる。ここで、オペアンプ２０ｂにオフセット電圧が発生しなければ、オペアンプ２０ｂの出力電圧は電圧値Ｖｒと等しくなる。そこで、ＡＤコンバータ３３の入力に関して電圧値Ｖｒとオペアンプ２０ｂの出力電圧について差電圧を求め、この差電圧が０Ｖになるようにオフセット補正用可変電圧源３１の電圧値を調整すれば、差動増幅器２０のオフセット電圧を補正することができる。
【００５０】
以上のように、本実施の形態５によるレーザーパワー制御回路においては、差動増幅器２０に、オペアンプ２０ｂと抵抗４５、４６とを設け、差動増幅器２０のオフセット電圧補正時に、ＯＰＵ１０と、レーザーパワー制御回路１００とを電気的に切り離し、オペアンプ２０ｂの入力を短絡したときのオペアンプ２０ｂの入出力間電位が等しくなるよう、オペアンプ２０ｂの入力端子間電圧を制御するようにしたので、半導体レーザー４に過大な信号を与えることなく、短時間でオフセット電圧の補正を行うことが可能となる。
【００５１】
（実施の形態６）
次に、本発明の実施の形態６について図面を参照しながら説明する。
図５は、本実施の形態６におけるレーザーパワー制御回路を示す図である。図５において、４７、４８はスイッチ、４５ａ、４５ｂは抵抗であり、スイッチ４７が開いている状態では、抵抗４５ａと抵抗４５ｂとを加算した抵抗値が上記実施の形態５における抵抗４５の抵抗値に等しく、また抵抗４５ｂの抵抗値は抵抗４６の抵抗値と等しくなるよう設定されている。また、２０ａは増幅度が１であるバッファーアンプである。なお、実施の形態１および実施の形態５と同じものには同じ符号を付している。
【００５２】
上記実施の形態５では、抵抗４５、４６およびオペアンプ２０ｂで構成される差動増幅器２０（以下、反転型アンプと称すこともある）は、増幅度が１０００倍程度であり、この状態では、オフセット補正用可変電圧源３１などから発生するノイズは、上記反転型アンプで増幅される。例えば、反転型アンプに０．１ｍＶ程度のノイズ成分が注入されると、セレクタ３２の第１の入力ａには１００ｍＶものノイズとして現れることとなるため、デジタル的に平均値を求めるなどの取り組みが必要となってしまう。
【００５３】
本実施の形態６はこの不都合を改善するためのもので、オフセット補正時にはスイッチ４７を閉じることにより反転アンプの増幅度を下げ、ノイズによる不安定さを取り除いた状態で、差動増幅器のオフセット電圧を補正するものである。
【００５４】
まず、スイッチ４３およびスイッチ４８を開き、スイッチ４７を閉じ、スイッチ４４はｂに設定する。この状態では、オペアンプ２０ｂの正転側入力端子２２には基準電圧Ｖｒが入力される。また、抵抗４６の一端はオープン状態であり、オペアンプ２０ｂの出力電圧が、そのままスイッチ４７および抵抗４５ｂを介して反転側入力に帰還されることとなるため、増幅度が１の負帰還アンプが構成される。オペアンプ２０ｂのオフセット電圧をＶｏｆｓ２とすれば、セレクタ３２の入力ａには、（Ｖｒ−Ｖｏｆｓ２）なる電圧が入力される。
【００５５】
次に、スイッチ４７は閉じたままで、スイッチ４８を閉じる。バッファーアンプ２０ａのオフセット電圧をＶｏｆｓ１とし、オフセット補正用可変電圧源３１の電圧値を０Ｖとすれば、バッファーアンプ２０ｂの出力電圧Ｖo（２０ｂ）は、
Ｖｏ（２０ｂ）＝Ｖｒ＋Ｖｏｆｓ１−２×Ｖｏｆｓ２ … （２）
で表わされる。各アンプにオフセット電圧が発生しなければ、Ｖｏ（２０ｂ）＝Ｖｒであるため、Ｖｏ（２０ｂ）をＶｒ＋Ｖｏｏｆｓとすれば、
Ｖｏｏｆｓ＝Ｖｏｆｓ１−２×Ｖｏｆｓ２ … （３）
となる。
【００５６】
次に、通常動作状態でのオフセット電圧を求める。通常動作状態では、スイッチ４４はａ、スイッチ４３、４８は閉じており、スイッチ４７は開いている。反転型アンプ２０ｂの増幅度は、抵抗４５ａ、４５ｂの加算値と、抵抗４６の比率で決定される。、この比率をＧ、また、光検出素子３からの帰還電圧をＶｍとして、レーザーパワー制御回路１００の出力２３の電圧Ｖｏ（２３）について式を求めると、
Ｖｏ（２３）＝Ｇ×（Ｖｍ−Ｖｒ＋Ｖｏｆｓ１−Ｖｏｆｓ２）＋（Ｖｍ−Ｖｏｆｓ２） … （４）
となり、問題となる回路のオフセット電圧は（Ｖｍ−Ｖｒ）であり、前述のようにＶｏ（２３）をＶｒからの変動量Ｖｏｏｆｓｎとすれば、
Ｖｍ−Ｖｒ＝（Ｖｒ−Ｖｍ＋Ｖｏｆｓ２＋Ｖｏｏｆｓｎ）×（１／Ｇ）＋（Ｖｏｆｓ２−Ｖｏｆｓ１） … （５）
で表わされる。ここで、Ｇは１０００倍程度であるため、（５）式の第一項を無視すれば、
Ｖｍ−Ｖｒ＝Ｖｏｆｓ２−Ｖｏｆｓ１ … （６）
となる。（３）式を変形すれば、
Ｖｏｆｓ２−Ｖｏｆｓ１＝−（Ｖｏｏｆｓ＋Ｖｏｆｓ２） … （７）
であるから、通常動作状態でのオフセット電圧Ｖｍ−Ｖｒを補正するためには、
Ｖｏｏｆｓ＋Ｖｏｆｓ２＝０ … （８）
とすれば良いことがわかる。（８）式におけるＶｏｏｆｓは、レーザーパワー制御回路の負帰還ループを開いて反転アンプ２０ｂの増幅度を１とし、バッファーアンプ２０ａと接続したときの反転アンプ２０ｂに発生する電圧と基準電圧Ｖｒとの差であり、Ｖｏｆｓ２は、スイッチ４８を開いてオペアンプ２０ｂのゲインを１とした時出力に現れる電圧と基準電圧Ｖｒとの差であるから、いずれもＡＤコンバータ３３と演算器３４とで算出できる値である。
【００５７】
したがって、レーザーパワー制御回路の負帰還ループを開いた状態で、（８）式が成立するようにオフセット補正用可変電圧源３１の電圧値を変化させれば、反転増幅器２０ｂの増幅度を小さくして、ノイズの影響が発生しない状態で、通常動作状態でのオフセット電圧を補正することができる。
【００５８】
以上のように、本実施の形態６によるレーザーパワー制御回路によれば、差動増幅器２０に、バッファーアンプ２０ａ、およびオペアンプ２０ｂを設け、差動増幅器２０のオフセット電圧の読み取り時に、前記オペアンプ２０ｂのオフセット電圧と、バッファーアンプ２０ａとオペアンプ２０ｂとを接続した場合のオフセット電圧とをそれぞれ読み取り、補正量を決定するようにしたので、通常動作状態でのオフセット電圧を安定に補正することが可能となる。
【００５９】
（実施の形態７）
次に、本発明の実施の形態７について図面を参照しながら説明する。
図６は、本実施の形態７におけるレーザーパワー制御回路を示す図である。図６において、４９はスイッチである。なお、実施の形態１および実施の形態５と同じものには同じ符号を付している。
【００６０】
上記実施の形態６では、スイッチ４７を閉じることによって、反転アンプ２０ｂの増幅度を切り替えている。ところが、通常動作状態では、１０００倍程度の増幅度を得るためには抵抗４６と抵抗４５ａとの比率も約１０００倍となる。このような抵抗４６と抵抗４５ａとを集積回路として実現するためには、抵抗４５ａの抵抗値は極端に大きくすることができないため数百キロオームに設定し、抵抗４６の抵抗値は数百オームに設定する。ここで、スイッチ４７はトランジスタで構成されるため、オン抵抗なるものが発生する。上記実施の形態６では、オフセット補正時にはオペアンプ２０ｂの増幅度は１に設定する必要があるが、抵抗４６と抵抗４５ｂの抵抗値を同じにしてもスイッチ４７のオン抵抗のため増幅度が１とはならない。また、通常動作時にはスイッチ４８のオン抵抗が抵抗４６の抵抗値に加算されるため、スイッチ４８のオン抵抗を充分小さくしておかなければレーザーパワー制御回路のループゲインがずれることとなる。これらスイッチ４７、４８の抵抗値を無視できるほど小さくするためには、トランジスタサイズを大きくする必要があるが、チップサイズの増大を招き望ましくない。
【００６１】
本実施の形態７は、この不都合を改善するためのものであり、スイッチ４７、４８を構成するトランジスタサイズを大きくすることなく、ゲインの切り替えを行い、オフセット補正を行うものである。
【００６２】
スイッチ４９は、通常動作時にはａ、オフセット補正時にはｂに接続する。また、スイッチ４７、４８は、同一サイズのトランジスタで構成すればオン抵抗は同一となる。ここで、スイッチ４９をｂに接続すれば、反転アンプ２０ｂの入力抵抗は、スイッチ４８と抵抗４６の加算値となる。一方、帰還抵抗はスイッチ４７と抵抗４５ｂの加算値である。抵抗４６、４５ｂを同一抵抗値とし、スイッチ４７、４８のトランジスタサイズを同一としていることにより増幅度はそれぞれ加算値の比率で表わされ、１となる。また、通常動作時においてはスイッチ４９をａに接続するため、スイッチ４８と抵抗４６の接続点はバッファーアンプ２０ａの入力電圧と等しくなり、スイッチ４８のオン抵抗は無視することができるようになる。従って、ゲイン切替用スイッチ４７、４８のトランジスタサイズを大きくすることなく、レーザーパワー制御回路のオフセット補正を行うことが可能となる。
【００６３】
以上のように、本実施の形態７によるレーザーパワー制御回路によれば、差動増幅器２０のオフセット電圧の読み取り時に、前記オペアンプ２０ｂのオフセット電圧と、バッファーアンプ２０ａとオペアンプ２０ｂとを接続した場合のオフセット電圧と、より決定した補正量に、レーザーパワー制御回路の基準電圧と出力電圧とに応じて一定の補正を加えるようにしたので、スイッチ４７、４８のオン抵抗を考慮することなく、オフセット補正を行うことができるため、スイッチ４７、４８の抵抗値を小さくするために、トランジスタサイズを大きくする必要がなくなる。
【００６４】
（実施の形態８）
次に、本発明の実施の形態８について説明を行う。
上記実施の形態６においては、オフセット電圧を表わす（５）式において、第一項の増幅度Ｇが１０００倍程度であるため、これをオフセット電圧の補正式から無視した。（５）式第一項において、Ｖｍ−ＶｒおよびＶｏｆｓ２はせいぜい数十ｍＶ程度であるため、増幅度Ｇで割れば充分無視できる値である。これに対し、Ｖｏｏｆｓｎは、出力端子２３より出力されるレーザーパワー制御回路１００の出力電圧の、基準電圧Ｖｒからの差電圧であり、この電圧は数Ｖに達する。図６に示す回路構成では、半導体レーザー駆動用トランジスタ５のベース電圧は、正電源端子１の電圧値から約０．７Ｖ下がった電圧であり、この正電源端子１の電圧値を、半導体集積回路に与える一般的な値である３．３Ｖとし、また、基準電圧Ｖｒを１００ｍＶとすれば、上記Ｖｏｏｆｓｎ＝３．３−０．７−０．１＝２．５Ｖとなる。この値を増幅度Ｇ＝１０００で割ると２．５ｍＶとなるが、基準電圧Ｖｒに対しては２．５％に相当する。パワー制御の精度としては５％以下に入れることが望ましいため、２．５％は必ずしも無視できる値とは言えない。
【００６５】
実施の形態８は、この課題を解決するものである。（５）式において、Ｖｒ−ＶｍおよびＶｏｆｓ２は前述のように無視できるため、
Ｖｍ−Ｖｒ＝Ｖｏｏｆｓｎ／Ｇ＋（Ｖｏｆｓ２−Ｖｏｆｓ１） … （９）
また、（７）式より、
Ｖｏｏｆｓｎ／Ｇ−（Ｖｏｏｆｓ＋Ｖｏｆｓ２）＝０ … （１０）
が成立するようにオフセット補正用可変電圧源３１の電圧値を変化させれば良いことがわかる。ここで、Ｖｏｏｆｓｎは、ＯＰＵ１０とレーザーパワー制御回路１００との接続関係と、基準電圧Ｖｒとで一意的に決まるほぼ一定の値である。そこで、Ｖｏｏｆｓｎ／Ｇで表わされる補正量をメモリ上に配置しておき、上記条件によって補正量を選択すれば、オフセット補正のシーケンスが長くなることなく、精度良くオフセット補正を行うことが可能となる。
【００６６】
（実施の形態９）
次に、本発明の実施の形態９について図面を参照しながら説明する。
図７は、本実施の形態９におけるレーザーパワー制御回路を示す図である。図７において、４４、５０はスイッチである。なお、実施の形態１と同じものは同じ符号を付している。
【００６７】
図７に示すように、レーザーパワー制御回路１００の出力端子２３からＯＰＵ１０を介して入力端子２２に帰還されるまでの極性が逆極性の場合には、全体として負帰還構成とするために、差動増幅器２０の正転側入力端子２２に戻すことが必要で、スイッチ４４および５０をａ側に接続する。また、図７に示すように、レーザーパワー制御回路出力２３からＯＰＵ１０を介して正転側入力端子２２に帰還されるまでの極性が正極性の場合には、全体として負帰還構成とするために、差動増幅器２０の反転側端子２１に戻すことが必要であり、スイッチ４４および５０をｂ側に接続する。
【００６８】
以上のように、本実施の形態９によるレーザーパワー制御回路によれば、スイッチ４４、５０を用いて差動増幅器２０への帰還信号を切り替えることにより、レーザーパワー制御回路の出力２３からＯＰＵ１０を介して帰還される信号の極性に関係なく、同じレーザーパワー制御回路でパワー制御を行うことができるようになり、汎用性の高い駆動回路を得ることができる。
【００６９】
【発明の効果】
以上のように、本発明にかかるレーザーパワー制御回路によれば、半導体レーザーより照射される光の一部を光電変換して得た電気信号を差動増幅器の一端の入力端子に、基準電圧を他端の入力端子に、出力を前記半導体レーザーの駆動回路に、それぞれ接続し、前記光電変換後の電圧と、前記基準電圧とが等しくなるように負帰還回路を構成することにより一定のレーザーパワーを得るレーザーパワー制御回路において、前記差動増幅器の入力端子間に差電圧を発生させる手段と、ＡＤコンバータと、を有し、前記基準電圧と、前記光電変換後の電圧とを、前記ＡＤコンバータでデジタル信号に変換し、前記デジタル信号に変換された基準電圧および光電変換後の電圧に基づき、それらの電圧差が無くなるように前記差動増幅器の入力端子間電圧を制御するようにしたので、前記差動増幅器を構成する素子のミスマッチによるオフセット電圧のような相対ばらつきの発生を抑制し、一定のレーザーパワーを得ることが出来る。また、信号処理に用いるＡＤコンバータを時分割で使用することにより、レーザーパワー制御回路の回路規模の増加を避けることが可能となる。
【００７０】
また、本発明にかかるレーザーパワー制御回路によれば、前記レーザーパワー制御回路において、前記差動増幅器のオフセット電圧を電源投入時に読みとり、前記オフセット電圧に相当する電圧を前記差動増幅器の入力端子間に与えることにより、前記差動増幅器のオフセット電圧を補正するようにしたので、前記ＡＤコンバータの処理速度を上げる必要が無く、前記ＡＤコンバータの仕様を変更することなく、安定した光パワーを得ることが可能となる。
【００７１】
本発明にかかるレーザーパワー制御回路によれば、前記レーザーパワー制御回路において、前記差動増幅器のオフセット電圧の読み取り時に、前記ＡＤコンバータの基準電圧を変化させ、分解能を向上させるようにしたので、前記ＡＤコンバータの分解能を上げることが出来、レーザーパワーのばらつき幅を少なくすることができる。
【００７２】
本発明にかかるレーザーパワー制御回路によれば、前記レーザーパワー制御回路において、前記差動増幅器のオフセット電圧の読み取り時に、前記ＡＤコンバータのダイナミックレンジ内に入るよう、該レーザーパワー制御回路の基準電圧を切り替えるようにしたので、前記ＡＤコンバータの仕様を変更することなく、前記差動増幅器のオフセット電圧を測定することが可能となる。
【００７３】
本発明にかかるレーザーパワー制御回路によれば、前記レーザーパワー制御回路において、前記差動増幅器は、第１の増幅器、および第２の増幅器で構成され、前記差動増幅器のオフセット電圧補正時に、前記半導体レーザーの駆動回路と、前記制御回路とを電気的に切り離し前記差動増幅器の入力を短絡したときに、前記差動増幅器の入出力間電位が等しくなるよう、前記差動増幅器の入力端子間電圧を制御するようにしたので、前記半導体レーザーにストレスを与えることなく、前記差動増幅器のオフセット電圧を補正することができる。
【００７４】
本発明にかかるレーザーパワー制御回路によれば、前記レーザーパワー制御回路において、前記差動増幅器は、第１の増幅器、および第２の増幅器で構成され、前記差動増幅器のオフセット電圧の読み取り時に、前記第１の増幅器単体のオフセット電圧と、前記第１の増幅器と第２の増幅器とを接続した場合のオフセット電圧と、をそれぞれ読み取り、補正量を決定するようにしたので、回路から発生するノイズによる不安定さを抑えることが可能となり、安定に差動増幅器のオフセット電圧を補正することができる。
【００７５】
本発明にかかるレーザーパワー制御回路によれば、前記レーザーパワー制御回路において、前記補正量は、該レーザーパワー制御回路の基準電圧と、出力電圧とに応じて一定の補正を加えるようにしたので、ゲイン切替用アナログスイッチのサイズを大きくすることなく、オフセット電圧を補正することができる。
【００７６】
本発明にかかるレーザーパワー制御回路によれば、前記レーザーパワー制御回路において、前記差動増幅器は、第１の帰還型増幅器、および第２の帰還型増幅器で構成され、オフセット電圧読み取り時と、通常動作時とで、帰還ループを構成する帰還型増幅器を切り替えるようにしたので、ＯＰＵのモニター電圧とレーザーパワー制御回路出力電圧との差から生じる回路的なオフセット電圧をも補正することが可能となり、ＯＰＵのモニター電圧設定による光パワーのばらつきをも抑えることが出来る。
【００７７】
本発明にかかるレーザーパワー制御回路によれば、前記レーザーパワー制御回路において、前記差動増幅器の各入力端子に、前記光電変換後の電圧と基準電圧とが入れ替え可能に接続されているものとしたので、ＯＰＵの駆動入力からモニター出力までの極性に関わらず、同一の半導体集積回路で制御することが可能となり、半導体集積回路の汎用性が高くなることによって、コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１および２におけるレーザーパワー制御回路の構成を示す回路図である。
【図２】本発明の実施の形態３におけるレーザーパワー制御回路の構成を示す回路図である。
【図３】本発明の実施の形態４におけるレーザーパワー制御回路の構成を示す回路図である。
【図４】本発明の実施の形態５におけるレーザーパワー制御回路の構成を示す回路図である。
【図５】本発明の実施の形態６および８におけるレーザーパワー制御回路の構成を示す回路図である。
【図６】本発明の実施の形態７におけるレーザーパワー制御回路の構成を示す回路図である。
【図７】本発明の実施の形態９におけるレーザーパワー制御回路の構成を示す回路図である。
【図８】従来のレーザーパワー制御回路の構成を示す回路図である。
【図９】レーザーパワー制御回路出力からＯＰＵの帰還信号が同極性である場合のレーザーパワー制御回路と、ＯＰＵとの接続の一例を表わす回路図である。
【図１０】レーザーパワー制御回路を構成する差動増幅器にオフセット電圧が発生した時の等価回路を示す回路図である。
【符号の説明】
３光検出素子
４半導体レーザー
５半導体レーザー駆動用トランジスタ
６光電変換用可変抵抗
１０オプティカルピックアップユニット（ＯＰＵ）
２０差動増幅器
３０基準電圧源
３１オフセット補正用可変電圧源
３２ＡＤコンバータの入力信号を切り替える為のセレクタ
３３ＡＤコンバータ
３４演算回路

Claims

半導体レーザーより照射される光の一部を光電変換して得た電気信号を差動増幅器の一端の正転側入力端子に、基準電圧源を他端の反転側入力端子に、出力を前記半導体レーザーの駆動回路に、それぞれ接続し、
前記光電変換後の電圧と、前記基準電圧源の電圧とが等しくなるように負帰還回路を構成することにより一定のレーザーパワーを得るレーザーパワー制御回路において、
前記差動増幅器の入力端子間に差電圧を発生させるオフセット補正用可変電圧源と、ＡＤコンバータと、を有し、
前記基準電圧源の電圧と、前記光電変換後の電圧とを、前記ＡＤコンバータでデジタル信号に変換し、
前記デジタル信号に変換された基準電圧源の電圧および光電変換後の電圧に基づき、それらの電圧差が無くなるように前記差動増幅器の入力端子間電圧を制御する、
ことを特徴とするレーザーパワー制御回路。
請求項１記載のレーザーパワー制御回路において、
前記ＡＤコンバータの入力を前記差動増幅器の正転側入力端子及び反転側入力端子に各々切替えて、前記差動増幅器のオフセット電圧を電源投入時に読みとり、
前記オフセット電圧に相当する電圧を前記差動増幅器の入力端子間に与えることにより、前記差動増幅器のオフセット電圧を補正する、
ことを特徴とするレーザーパワー制御回路。
請求項１記載のレーザーパワー制御回路において、
前記ＡＤコンバータにセレクタを介して複数の電圧源が接続され、前記差動増幅器のオフセット電圧の読み取り時に、前記セレクタにより前記ＡＤコンバータの基準電圧として使用する電圧源を切替えて、前記ＡＤコンバータの基準電圧を変化させ、分解能を向上させる、
ことを特徴とするレーザーパワー制御回路。
請求項２記載のレーザーパワー制御回路において、
前記基準電圧源と他の電圧源がセレクタにより前記差動増幅器の反転側入力端子に接続され、前記差動増幅器のオフセット電圧の読み取り時に、前記セレクタにより前記ＡＤコンバータのダイナミックレンジ内に入るよう、該レーザーパワー制御回路の基準電圧を切り替える、
ことを特徴とするレーザーパワー制御回路。
請求項１記載のレーザーパワー制御回路において、
前記差動増幅器は、第１の増幅器で構成され、
レーザーパワー制御回路の出力端子とトランジスタの間に配置された第１のスイッチ、および前記差動増幅器の正転側入力端子と反転側入力端子との間の接続を切替える第２のスイッチを備え、
前記差動増幅器のオフセット電圧補正時に、前記第１のスイッチを開き、また前記第２のスイッチを前記差動増幅器の反転側入力端子側に接続することにより、前記半導体レーザーの駆動回路と、前記制御回路とを電気的に切り離し前記差動増幅器の入力を短絡したときに、前記差動増幅器の入出力間電位が等しくなるよう、前記差動増幅器の入力端子間電圧を制御する、
ことを特徴とするレーザーパワー制御回路。
請求項１記載のレーザーパワー制御回路において、
前記差動増幅器は、第１の増幅器、および第２の増幅器で構成され、また、レーザーパワー制御回路の出力端子と前記第１の増幅器の反転側入力端子との間に配置された第３のスイッチ、および前記第１の増幅器と第２の増幅器との間に配置された第４のスイッチで構成され、
レーザーパワー制御回路の出力端子とトランジスタの間に配置された第１のスイッチ、および前記差動増幅器の正転側入力端子と反転側入力端子との間の接続を切替える第２のスイッチを備え、
前記差動増幅器のオフセット電圧の読み取り時に、前記第２のスイッチの接続を切り替え、前記第１、３、４のスイッチを開くか又は閉じることにより、前記第１の増幅器単体のオフセット電圧と、前記第１の増幅器と第２の増幅器とを接続した場合のオフセット電圧と、をそれぞれ読み取り、補正量を決定する、
ことを特徴とするレーザーパワー制御回路。
請求項６記載のレーザーパワー制御回路において、
第４のスイッチの前記第１の増幅器側と第２の増幅器側との間の接続を切替える第５のスイッチを備え、
前記差動増幅器のオフセット補正時に、前記第５のスイッチを前記第４のスイッチの第２の増幅器側に接続を切替え、
前記補正量は、該レーザーパワー制御回路の基準電圧と、出力電圧とに応じて一定の補正を加えたものである、
ことを特徴とするレーザーパワー制御回路。
請求項６記載のレーザーパワー制御回路において、
前記差動増幅器は、第１の帰還型増幅器、および第２の帰還型増幅器で構成され、
前記差動増幅器の正転側入力端子と反転側入力端子との間の接続を切替える第２、第６のスイッチを備え、
前記第２、第６のスイッチにより、オフセット電圧読み取り時と、通常動作時とで、帰還ループを構成する帰還型増幅器を切り替える、
ことを特徴とするレーザーパワー制御回路。
請求項６記載のレーザーパワー制御回路において、
前記差動増幅器の各入力端子に、前記光電変換後の電圧と基準電圧とが入れ替え可能に接続されている、
ことを特徴とするレーザーパワー制御回路。