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JP3061923B2 - 半導体発光素子の駆動回路 - Google Patents

半導体発光素子の駆動回路

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JP3061923B2
JP3061923B2 JP4388092A JP4388092A JP3061923B2 JP 3061923 B2 JP3061923 B2 JP 3061923B2 JP 4388092 A JP4388092 A JP 4388092A JP 4388092 A JP4388092 A JP 4388092A JP 3061923 B2 JP3061923 B2 JP 3061923B2
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JP
Japan
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current
laser diode
light emitting
circuit
switching
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勝久 小川
孝正 桜木
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Canon Inc
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Priority to DE69332958T priority patent/DE69332958D1/de
Priority to EP95114263A priority patent/EP0704948B1/en
Priority to US08/023,358 priority patent/US5349595A/en
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
    • H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/395—Linear regulators
    • H05B45/397—Current mirror circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
    • H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
    • H01S5/0427—Electrical excitation ; Circuits therefor for applying modulation to the laser
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体発光素子の駆動
回路に関するものである。さらに詳述すれば本発明は、
例えば光磁気ディスクやレーザービームプリンタなどに
使用される高速スイッチング用のレーザー駆動回路に適
用可能な、半導体発光素子の駆動回路に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】図９は、従来から知られているカソード
コモンタイプのレーザー駆動回路を示す。本図におい
て、１はレーザー半導体の駆動電流を決定するための基
準電流源であり、通常、レーザー発光素子の発光量をホ
トダイオード（図示せず）でモニターしてその出力電圧
（すなわち発光量）が一定になるように制御される。２
および３はＰチャンネルのＭＯＳトランジスタで構成し
たカレントミラー回路であり、ＰＭＯＳトランジスタ２
のドレインソースショート端には基準電流源１が接続さ
れ、このドレイン電流値がＰＭＯＳトランジスタ３の出
力電流にミラーされる。
【０００３】ＰＭＯＳトランジスタ３のドレイン出力
は、ＮＰＮトランジスタ４のコレクタベースショート端
に入力される。ＮＰＮトランジスタ５のベースはＮＰＮ
トランジスタ４のコレクタベースショート端と接続され
ており、これら両トランジスタ４，５によりカレントミ
ラー回路を構成している。ここで、ＮＰＮトランジスタ
４とＮＰＮトランジスタ５のエミッタ面積比を１：Ｎに
しておくことにより、両トランジスタ４，５の共通エミ
ッタ端からはＰＭＯＳトランジスタ３のドレイン出力電
流の（１＋Ｎ）倍の電流を出力できる。
【０００４】７はレーザーダイオードであり、そのカソ
ードはＧＮＤ（接地）電位点９に接続され、またアノー
ドはＮＰＮトランジスタ４と５の共通エミッタ端に接続
されている。ＮチャンネルのＭＯＳトランジスタ６はス
イッチング用トランジスタであり、制御信号入力端子１
０がハイレベルの時オンし、ＰＭＯＳトランジスタ３の
電流出力を吸い込む。これによりＮＰＮトランジスタ４
のコレクタベースショート端には電流は流れず、ＮＰＮ
トランジスタ４と５によって形成されるカレントミラー
回路はオフする。よって、レーザーダイオード７の駆動
電流は０となる。また、入力端子１０がローレベルのと
きＮＭＯＳトランジスタ６はオフするため、ＰＭＯＳト
ランジスタ３の電流出力はＮＰＮトランジスタ４と５か
らなるカレントミラー回路を駆動してレーザーダイオー
ド７を駆動する。そしてこのＮＭＯＳトランジスタ６が
高速にＯＮ−ＯＦＦすることで、レーザーダイオード７
の光出力が高速スイッチングされる。
【０００５】図１０は、従来から知られている半導体レ
ーザー駆動回路のその他の例を示す。本図において、レ
ーザーダイオード３０のカソードは回路内の低電位点２
２に接続され、そのアノードはカレントミラー回路４に
接続される。このカレントミラー回路４の入力端は定電
流回路２３の出力端に接続されている。また外部から供
給される制御信号によりスイッチングされるＮＰＮトラ
ンジスタ５のエミッタは低電位点２２に、そのベースは
制御入力端子１２に、そのコレクタは定電流回路２３の
出力端に接続されている。
【０００６】図１０に示す回路において、半導体レーザ
ーダイオード３０は自身に流れる電流値に応じてレーザ
ー光を出力する。その過程は、次の通りである。まず制
御入力端子３２が高電位ＶH のときスイッチング用ＮＰ
Ｎトランジスタ２５はＯＮ状態となり定電流回路２３か
らの出力電流を引込み、カレントミラー回路２４に電流
は流れずレーザーダイオード３０にも電流は供給されな
いので、レーザーダイオード３０は発光しない。この時
のカレントミラー回路２４のベース電位はスイッチング
用ＮＰＮトランジスタ２５のＯＮ状態のコレクタエミッ
タ間電圧（これを以下ＶCE(SAT) と表わす）まで低下す
る。ここで、電位はすべて低電位点２２を基準とする。
【０００７】次に、制御入力端子３２が低電位ＶL のと
きスイッチング用ＮＰＮトランジスタ２５はＯＦＦ状態
となり、定電流回路２３の出力電流がカレントミラー回
路２４に流れ込み、レーザーダイオード３０に電流が供
給されてレーザーダイオード３０は発光する。このとき
のカレントミラー回路２４のベース電位は、レーザーダ
イオード３０のアノード・カソード間電圧（ＶF ）とカ
レントミラー回路２４のエミッタ・ベース間電圧（Ｖ
BE(ON)）を加えた値となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図９に
示した従来例では、レーザーダイオードの接合容量を充
電するための充電電流が流れることから、次に列挙する
ような欠点がみられた。
【０００９】レーザーダイオードのオフ時間が長く続
いた後にレーザーダイオードがＯＮした時、そのアノー
ド端に流れ込む電流波形の立ち上がり部にスパイク状の
ノイズが発生する。
【００１０】レーザーダイオードのオフ時間が長く続
いた後にオン状態となった時の電流波形と、レーザーダ
イオードのオフ時間が短くてオン状態になった時の電流
波形の立ち上がりスピードを比較すると、前者の方が遅
くなる。
【００１１】以下、上記，の発生要因を説明する。
【００１２】まず、上記欠点の要因について説明す
る。
【００１３】図１１は、レーザーダイオード７の等価回
路を示す。本図においてＡはアノード端子、Ｋはカソー
ド端子、Ｄはレーザーダイオード接合部、Ｃはレーザー
ダイオード接合容量である。図９に示したレーザー駆動
回路がレーザーダイオード７を駆動する場合、レーザー
ダイオード両端の電圧（ＶF ）が約１〜１．５ボルト程
度まで立ち上がった時に、レーザーダイオード接合部Ｄ
に電流が流れ出す。すなわち、レーザー駆動回路の駆動
電流出力は最初のうち接合容量Ｄの充電に使用され、上
記ＶF がレーザー発光電位付近まで上昇すると、接合容
量Ｃの充電電流は減少してレーザダイオード接合部Ｄに
電流が流れ込む。
【００１４】図１２の（Ａ）は上記接合容量Ｃに流れ込
む電流Ｉｃｊを、同図（Ｂ）はレーザーダイオード接合
部Ｄに流れ込む電流Ｉｌｄを、同図（Ｃ）はこの時のア
ノード端子Ａに流れ込む電流ＩＬＤを示す。アノード端
子Ａに流れ込む電流ＩＬＤは時間軸的にみるとＩｃｊと
Ｉｌｄの和となるため、接合部Ｄをチャージするための
電流Ｉｃｊの変化部がアノード端子Ａに流れ込む電流Ｉ
ＬＤにおいてノイズとなって現れる。
【００１５】次に、上記欠点の要因について説明す
る。
【００１６】図１３は、レーザーダイオードのオフ時間
の相違による電流波形を示す。本図において、（Ａ）は
レーザーダイオード７のアノード端子Ａに流れ込むレー
ザー駆動電流ＩＬＤ、（Ｂ）はこの時の端子間電圧Ｖ
F 、（Ｃ）はレーザーダイオード接合容量Ｃをチャージ
するための充電電流Ｉｃｊ、（Ｄ）はレーザーダイオー
ド接合部Ｄに流れ込む電流Ｉｌｄである。
【００１７】図１３に示した各部波形は、レーザーダイ
オードの駆動電流のオフ時間の違いによる波形応答の差
を示している。
【００１８】ここで図１３の（Ａ）に示したパルスＰ１
は、かなり長い時間（Ｔｏｆｆ１）レーザーダイオード
がオフ状態にありその状態からレーザーダイオードを駆
動した時の波形応答であり、パルスＰ２はレーザーオフ
時間が短い時間（Ｔｏｆｆ２）のときレーザーダイオー
ドがオンした時の波形である（すなわち、Ｔｏｆｆ１≫
Ｔｏｆｆ２）。また図１３の（Ｂ）に示すように、オフ
時間の長いＴｏｆｆ１期間ではレーザーダイオード接合
容量Ｃに蓄えられた電荷は僅かなＯｆｆ電流で全てディ
スチャージされ、ＶF はＧＮＤ電位まで下がる。このた
め、次にオンする時にレーザーダイオード接合容量Ｃを
チャージするための電流が必要となり、図１３の（Ｃ）
に示すチャージ電流が流れ、結果的にアノード端子Ａに
流れ込む電流は図１３（Ａ）に示したパルスＰ１のよう
にノイズとなって現れる。
【００１９】Ｔｏｆｆ２期間の短いパルスＰ２について
は、レーザーダイオード接合容量Ｃのチャージ電荷が抜
けきらないままレーザーダイオードがＯＮするため、図
１３（Ｂ）に示すようにＶF は下がらず、チャージ電流
も同図（Ｃ）にみられる如くほとんど流れない。従っ
て、アノード端子Ａに流れ込む電流ＩＬＤにノイズは含
まれない。また、パルスＰ２はＩｃｊを必要としないた
めパルスＰ１に比べて、レーザー駆動電流の立ち上がり
特性は速くなる。
【００２０】すなわち図９に示すような従来のレーザー
駆動回路では、レーザーオフ時間が長い時、レーザー電
流波形の立ち上がり部にスパイク状の電流ノイズが発生
し、かつ、立ち上がりスピードを劣化させていた。
【００２１】同様な欠点は、その他の従来例として示し
た図１０の場合についても当てはまる。すなわち、定電
流回路２３の出力端，スイッチング用ＮＰＮトランジス
タ２５のコレクタ，カレントミラー回路２４のコレクタ
およびベースにはそれぞれ寄生容量があり、スイッチン
グ用ＮＰＮトランジスタ２５がＯＮ状態からＯＦＦ状態
になったとき、この寄生容量が定電流回路２３の出力電
流によって充電される。そして、カレントミラー回路２
４のベース電位がＶCE(SAT) から上昇してＶF＋Ｖ
BE(ON)に達したときにカレントミラー回路２４に所望の
電流が流れ、レーザーダイオード３０はその電流に応じ
たレーザー光を発する。
【００２２】従って、制御入力端子３２がＶH からＶL
に変化した時刻からレーザーダイオード３０が発光する
までには、上記容量の充電による時定数によって遅れが
生じ、特にレーザー光出力を小さくするために定電流回
路２３の出力電流を小さくした場合にはその遅れは顕著
となり、レーザーダイオードの高速スイッチングが不可
能になるという欠点があった。
【００２３】よって本発明の目的は、上述の点に鑑み、
半導体発光素子の高速スイッチングを可能にする駆動回
路を提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、発光素子へ供給するための駆動電流を
発生する発生手段と、前記発生手段により発生される駆
動電流を制御信号に応じてスイッチングするスイッチン
グ手段と、前記スイッチング手段の状態に拘わらずにバ
イアス電流を前記発光素子へ注入するためのカレントミ
ラー回路とを備えたものである。ここで、前記発光素子
としてレーザダイオードを用いることが可能である。ま
た、その他の本発明は、発光素子へ供給するための駆動
電流を発生する発生手段と、前記発生手段により発生さ
れる駆動電流を制御信号に応じてスイッチングするスイ
ッチング手段と、前記制御信号に応じて前記スイッチン
グ手段へ電流を供給する供給手段とを備えたものであ
る。ここで、前記供給手段としてレベルシフト回路を用
いることが可能である。また、前記発光素子としてレー
ザダイオードを用いることが可能である。さらに、その
他の本発明は、発光素子の駆動電流を発生する発生手段
と、前記発生手段より発生される駆動電流を前記発光素
子へ供給するカレントミラー回路と、前記カレントミラ
ー回路の入力側に接続され、制御信号に応じてスイッチ
ングされる能動素子と、前記制御信号に応じて前記カレ
ントミラー回路の前記入力側に電流を供給する供給手段
とを備えたものである。ここで、オンを表す制御信号に
よって前記能動素子がスイッチングされる前に、前記供
給手段が前記カレントミラー回路の前記入力側に電流を
供給することが可能である。また、前記供給手段として
レベルシフト回路を用いることが可能である。さらに、
前記発光素子としてレーザダイオードを用いることが可
能である。
【００２５】
【００２６】
【００２７】
【実施例】以下に説明する実施例では、いわゆるカソー
ドコモンタイプの半導体発光素子駆動回路において、半
導体発光素子のアノード端にバイアス電流を予め流して
おくことによって、半導体発光素子のオフ時間に拘りな
く、駆動電流波形に含まれるスパイクノイズや立ち上が
りスピードの劣化を抑えている。
【００２８】また、制御信号のレベルに応じて作動する
電圧ドライバーとレベル調整手段を設け、その出力によ
り前記カレントミラー回路のベース電位をＶF ＋Ｖ
BE(ON)より多少小さい値までドライブすることによっ
て、定電流による寄生容量の充電による時間的遅れを最
小にすることができる。
【００２９】以下、図面を参照して、本発明の実施例を
詳細に説明していく。
【００３０】実施例１ 図１は、本発明の第１の実施例を示す。本図において、
１はレーザー駆動電流設定用基準電流源、２および３は
ＰＭＯＳトランジスタによって形成されるカレントミラ
ー回路、４および５はＮＰＮトランジスタによって形成
されるカレントミラー回路である。６は駆動電流スイッ
チング用のＮチャンネルＭＯＳトランジスタであり、こ
のＮＭＯＳトランジスタ６のゲートにＯＮ／ＯＦＦ制御
信号入力端子１０が付けられている。８は電源ＶCC、９
はＧＮＤ点（接地点）である。上記１〜６および８，９
の各要素による動作原理は、従来例として示した図９の
所で説明したので、ここでは省略する。
【００３１】ＮＰＮトランジスタ４および５の共通エミ
ッタ部からレーザーダイオード駆動電流が出力され、レ
ーザーダイオード７のアノード端子に供給される。レー
ザーダイオード７のカソード端子は、ＧＮＤ９点に接続
されている。レーザーダイオード７のアノード端子には
本実施例の特徴であるバイアス電流設定用抵抗１０が接
続される。このバイアス電流設定用抵抗１０の他端は、
電源ＶCC８に接続されている。
【００３２】このバイアス電流設定用抵抗１０により、
レーザーＯＦＦ時に、以下の式に示すバイアス電流をレ
ーザーダイオード７のアノード端子に注入する。
【００３３】
【数１】
【００３４】このＩｂｉａｓとして、レーザーダイオー
ドが発光しない程度の微少な電流に設定する。
【００３５】図２は、レーザーダイオードの光出力とレ
ーザー電流（駆動電流）の関係を示す。本図に示すよう
に、レーザー電流ＩF がしきい値電流Ｉthより小さな領
域ではレーザー出力Ｐは非常に小さく、レーザー電流Ｉ
F がＩthを超えると、レーザー電流ＩF の増加に伴って
レーザー出力Ｐは急激に増大する。
【００３６】すなわち、ＩｂｉａｓとしてＩthを超えな
い値に設定することによって（使用するシステムにとっ
て悪影響のない値）レーザーＯＦＦ時にレーザーダイオ
ードの接合容量をチャージし、レーザーダイオードがＯ
ＦＦからＯＮに変化する時のチャージ電流をレーザーＯ
ＦＦ時間に依存しないごく微少な量に抑え、これにより
スパイクノイズや立ち上がりスピードの劣化を抑えるこ
とができる。
【００３７】図３は、レーザーダイオード７に上記Ｉｂ
ｉａｓを注入した時の各部の波形を示す。同図（Ａ）
は、アノード端子に流れ込む電流ＩＬＤを示す。ここ
で、パルスＰ１がＯＮする以前のレーザーＯＦＦ時間は
Ｔｏｆｆ１、パルスＰ２がＯＮする以前のレーザーＯＦ
Ｆ時間はＴｏｆｆ２であり、Ｔｏｆｆ１≫Ｔｏｆｆ２の
関係にある。
【００３８】レーザーＯＦＦ時間の長いＴｏｆｆ１期間
でも、レーザーダイオード７の端子間電圧ＶF はＧＮＤ
レベルに落ちることはない（図３（Ｂ）参照）。これは
接合容量がＩｂｉａｓによって充電され、電荷が抜ける
ことがないためである。このため、Ｔｏｆｆ時間に依存
してレーザーダイオード接合部のチャージ電流Ｉｃｊが
変化することはなく微少な値となる（図３（ｃ）参
照）。従って、アノード端子に流れ込む電流ＩＬＤはチ
ャージ電流Ｉｃｊとレーザーダイオード接合部電流Ｉｌ
ｄ（図３（Ｄ）参照）の和であるから、電流波形の立ち
上がり部にスパイクノイズが重量したり、スピード劣化
現像が生じることがなくなる。
【００３９】実施例２ 図４は、本発明の第２の実施例を示す。本実施例では、
図１に示した第１の実施例のバイアス電流設定用抵抗１
０の代わりにカレントミラー回路によって電流を注入す
る。すなわち図２において、ＰＮＰトランジスタ１０の
コレクタをレーザーダイオード７のアノード端子に接続
し、そのベースをＰＮＰトランジスタ１１のコレクタベ
ースショート端に接続する。ＰＮＰトランジスタ１０と
１１のエミッタは電源ＶCC８に接続し、さらにＰＮＰト
ランジスタ１０のベースとＰＮＰトランジスタ１１のコ
レクタベースショート端接続点は、定電流源１２に接続
してある。
【００４０】従って、ＰＮＰトランジスタ１０と１１の
エミッタ面積比が１ならば、定電流源１２の電流値はそ
のままミラーされてＰＮＰトランジスタ１０のコレクタ
よりレーザーダイオード７のアノード端子に注入され
る。この電流がバイアス電流となりレーザーダイオード
接合容量を充電する。その結果、図３を参照して説明し
た通り、レーザーダイオードのオフ時間の相違による駆
動電流波形の立ち上がり時のスパイク・ノイズやスピー
ドの劣化を抑えることができる。
【００４１】実施例３ 図５は、本発明の第３の実施例を示す。本図において２
１は電源ライン、２２はグランド、２３は定電流回路、
２４はカレントミラー回路、２５はスイッチング用ＮＰ
Ｎトランジスタ、２６は電流源、２７はダイオードを用
いたレベルシフト回路、２８はＢｉＣＭＯＳインバータ
ー、２９はインバーター、３０は半導体レーザーダイオ
ード、３２は制御入力端子である。
【００４２】次に、本実施例の動作について説明する。
【００４３】制御入力端子３２が高電位ＶH のときイン
バーター２８の出力は低電位であり、従ってインバータ
ー２９の出力は高電位（ＶOHとする）となる。そこでス
イッチング用ＮＰＮトランジスタ２５はＯＮ状態となっ
て定電流回路２３の出力電流を引込み、カレントミラー
回路２４には電流は供給されず、よってレーザーダイオ
ード３０にも電流が供給されないので、発光は停止して
いる。
【００４４】このとき、レベルシフト回路２７の両端子
間にはほとんど電位差はないので、ダイオード零バイア
スされ電流は流れない。
【００４５】次に、制御入力端子３２が低電位ＶL に移
行した場合、インバーター２８の出力は高電位になり、
インバーター２９の出力は低電位となる。従ってスイッ
チング用ＮＰＮトランジスタ２５はＯＦＦ状態に移行す
るため、定電流回路２３からの出力電流はカレントミラ
ー回路２４に供給され始めるが、同時にインバーター２
８の出力が高電位であるのでレベルシフト回路２７を経
てカレントミラー回路２４のベース電位は急激に上昇す
る。
【００４６】上記ベース電位は、インバーター２８の出
力から、レベルシフト回路２７のダイオードの直列接続
された個数（ｎ）にダイオードの順方向電圧（これをＶ
DFとする）を乗じた値ｎＶDFを引いた値ＶOH−ｎＶDFと
なるが、この値は従来例（図１０参照）で示した値Ｖ
BE(ON)＋ＶF より多少低い値となるようｎの値またはダ
イオードの接合面積を調節してある。従って、図１０に
示した従来例において定電流回路２３による出力電流に
よって寄生容量を充電しカレントミラー回路２４のベー
ス電位がＶBE(ON)＋ＶF に達するのに必要な時間に比べ
て、本実施例ではかなり短い時間で達するので、レーザ
ー発光の高速スイッチングが可能となる。
【００４７】また制御入力端子３２が低電位のときのレ
ベルシフト回路２７の出力の電位は前述したようにＶ
BE(ON)＋ＶF より小さな値であるので、定電流回路２３
の出力電流がカレントミラー回路２４に流れ込んでレー
ザーダイオード３０に所望の電流が供給された状態で、
レベルシフト回路中のダイオードは零バイアスまた逆バ
イアスとなるので電流は流れず、電流源２６によるレー
ザーダイオード３０への駆動電流の設定には影響を与え
ない。
【００４８】実施例４ 図６および図７は、図５に示した実施例の変形である。
すなわちレベルシフト回路２７として、図６に示すよう
にｎ段のエミッタフォロアを用いたり、図７に示すよう
にｎ段のソースフォロアを用いることも可能である。
【００４９】実施例５ 図８に示した第５の実施例は、図５に示した実施例と基
本的に同じであるが、インバーター２８として通常のイ
ンバーターを用いている。すなわち、インバーター２８
の回路はある程度出力インピーダンスの低い通常のドラ
イバーであれば、回路構成に制限はない。
【００５０】また図８の実施例では、図５に示した電流
源２６を削除し、定電流回路２３として電流源を直接接
続してある。
【００５１】実施例６ 図１４に本発明のさらに他の実施例を示す。図１４にお
いてレーザーダイオード３０のカソードは回路内低電位
点２２に接続され、アノードはカレントミラー回路２４
に接続され、カレントミラー回路２４の入力は定電流回
路２３の出力に接続され、制御信号によりスイッチング
されるＮＰＮトランジスタ２５のエミッタは低電位点２
２に、ベースはレベルシフト回路２７の出力に接続さ
れ、レベルシフト回路２７の入力は制御入力信号により
スイッチングされる電圧ドライバーの出力に接続されて
いる。
【００５２】次に動作について説明する。
【００５３】制御入力端子３２が低電位ＶL のときイン
バーター２８の出力は高電位であり、したがってインバ
ーター２９の出力とレベルシフト回路２７の出力は低電
位となってスイッチングトランジスタ２５はＯＮ状態と
なるため定電流源２３の出力電流を引き込みカレントミ
ラー回路２４やレーザーダイオード３０に電流は供給さ
れないのでレーザーダイオード３０は発光しない。
【００５４】次に制御入力端子３２が高電位ＶH に変化
したときインバーター２８の出力は低電位となり、した
がってスイッチングトランジスタ２５はＯＮからＯＦＦ
状態に移行し、定電流源２３の出力電流はカレントミラ
ー回路２４に流れ始める。その直後にインバーター２９
の出力は高電位になり、したがってレベルシフト回路２
７は導通状態となって該レベルシフト回路２７の出力電
流もカレントミラー回路２４に供給され該カレントミラ
ー回路２４のベース電位が急激に上昇し、次第にカレン
トミラー回路２４はレーザーダイオード３０に電流を供
給し始め、その電流があるしきい値を超えるとレーザー
ダイオード３０は発光を開始する。
【００５５】このような実施例でも、上述した実施例５
と同様の効果が得られる。
【００５６】しかしながら、制御入力端子３２が低電位
から高電位に変化しスイッチングトランジスタ２５がＯ
Ｎ状態からＯＦＦ状態となる時からレベルシフト回路２
７の出力電流が最大値に達するまでにはインバーター２
９やレベルシフト回路２７のもつ遅延によってある時間
ｔd が必要であり、非常に高い周波数でレーザードライ
バーを駆動する場合には時間ｔd は無視できない値とな
る虞がある。
【００５７】次に、前記制御入力によりスイッチングさ
れる電圧ドライバーの入力端子と前記制御入力端子によ
りスイッチングされる能動素子の入力端子との間に遅延
素子を挿入することにより、前記能動素子がスイッチン
グする以前に電圧ドライバーを動作させることにより前
記電圧ドライバーとレベル調整手段の動作遅延時間の影
響をなくし、前記能動素子がＯＮ状態からＯＦＦ状態に
スイッチングされてから前記カレントミラー回路２４が
レーザーダイオードに電流を供給し始めるまでの時間を
最小とすることが可能となり、レーザーダイオードの高
速駆動を実現した実施例を説明する。
【００５８】実施例７ 図１５は本発明の第７の実施例であり、前述の実施例と
対応する部分には同一の参照符号を付し、その説明を省
略する。
【００５９】本実施例では遅延素子３９をスイッチング
用ＮＰＮトランジスタの入力と制御入力端子との間に挿
入している。
【００６０】次に各動作について説明する。
【００６１】制御入力端子３２が高電位ＶH のとき遅延
素子３９の出力も高電位であり、スイッチングトランジ
スタ２５はＯＮ状態で定電流源２３の出力電流を引き込
む。同時にインバーター２９の出力は低電位であるの
で、レベルシフト回路２７から電流は出力されず、した
がってカレントミラー回路２４には電流は供給されずレ
ーザーダイオード３０にも電流は供給されないので発光
は停止している。制御入力端子３２が低電位に変化した
時の動作を図１６にしたがって説明する。
【００６２】制御入力端子３２が高電位から低電位に変
わるとレベルシフト回路２７の入力波形はインバーター
２９の遅延時間だけ遅れて高電位に変化する。またスイ
ッチングトランジスタ２５のベースは遅延素子３９の遅
延時間分遅れて低電位に変化し、そのコレクタ電流はそ
れにともない減少していく。その時レベルシフト回路２
７の出力は既に高電位状態となっているので、スイッチ
ングトランジスタ２５がＯＮ状態からＯＦＦ状態へ推移
するにともないレベルシフト回路２７の出力からカレン
トミラー回路２４の入力に急速に電流が供給され、カレ
ントミラー回路２４のベース電位も急速に上昇する。な
お、カレントミラー回路２４のベース電位がレーザーダ
イオード３０に所望の電流が供給できる値の直前まで上
昇すると、レベルシフト回路２７は順バイアス状態では
なくなり、その出力からは電流は供給されず、カレント
ミラー回路２４の入力に供給される電流は定電流源２３
の出力電流のみとなりレーザーダイオード３０はある設
定された値の定電流駆動となる。
【００６３】このように遅延素子３９を用いることによ
り、スイッチングトランジスタ２５がＯＮ状態からＯＦ
Ｆ状態に変化してからレーザーダイオード３０に設定さ
れた電流が供給されるまでの時間を非常に短くすること
が可能となり、レーザーダイオードの高速駆動も可能と
なる。
【００６４】以上説明した本発明の実施例によれば、半
導体発光素子のアノード端にバイアス電流を流しておく
構成としてあるので、半導体発光素子の接合容量を予め
チャージしておき、半導体発光素子のオフ時間の長さに
拘らず接合容量チャージ電流をなくすことができる。そ
の結果、半導体発光素子のオフ時間に依存した電流波形
立ち上がり部のスパイクノイズや立ち上りスピードの劣
化を抑えることができる。
【００６５】また、半導体発光素子およびそれを駆動す
るカレントミラー回路等に付随する寄生容量を、電圧ド
ライバーおよびレベル調整手段を用いてカレントミラー
回路のＯＮ状態直前まで急速に充電することができるの
で、半導体発光素子に流れる電流の設定に影響を与える
ことなく、半導体発光素子の発光／停止を高速に行うこ
とが可能となる。
【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、半
導体発光素子の高速スイッチングが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す回路図である。
【図２】レーザーダイオードの光出力とレーザーダイオ
ード電流（駆動電流）の関係を示す特性図である。
【図３】図１に示したレーザーダイオード７に流入する
電流を示す波形図である。
【図４】本発明の第２の実施例を示す回路図である。
【図５】本発明の第３の実施例を示す回路図である。
【図６】図５に示したレベルシフト回路２７の他の実施
例として、ＮＰＮトランジスタを用いた多段エミッタフ
ォロア回路を示す図である。
【図７】図５に示したレベルシフト回路２７の他の実施
例として、ＮＭＯＳトランジスタを用いた多段ソースフ
ォロア回路を示す図である。
【図８】図５に示した実施例の変形を示す回路図であ
る。
【図９】従来から知られているカソードコモンタイプの
レーザーダイオード駆動回路を示す図である。
【図１０】その他の従来例を示す回路図である。
【図１１】レーザーダイオードの等価モデル図である。
【図１２】図９および図１０に示したレーザーダイオー
ドに流入する電流を示す波形図である。
【図１３】図９および図１０に示したレーザーダイオー
ドに流入する電流を示す波形図である。
【図１４】本発明の第６の実施例を示す回路図である。
【図１５】本発明の第７の実施例を示す回路図である。
【図１６】第７の実施例における各ノードの電圧、電流
波形を表した波形図である。
【符号の説明】
１ 基準電流源 ２ ＰＭＯＳトランジスタ ３ ＰＭＯＳトランジスタ ４ ＮＰＮトランジスタ ５ ＮＰＮトランジスタ ６ ＮＭＯＳトランジスタ ７ レーザーダイオード ８ 電源ＶCC ９ グランドＧＮＤ １０ バイアス設定用抵抗 ２１ 電源ライン（または高電位点） ２２ グランド（または低電位点） ２３ 定電流回路 ２４ カレントミラー回路 ２５ ＮＰＮトランジスタ ２６ 電流源 ２７ レベルシフト回路 ２８，２９ インバーター ３０ レーザーダイオード ３１ 抵抗 ３２ 制御信号入力端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−296382（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−130583（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−285990（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−48149（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−218543（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−257982（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−90642（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50 H01L 33/00 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 発光素子へ供給するための駆動電流を発
    生する発生手段と、 前記発生手段により発生される駆動電流を制御信号に応
    じてスイッチングするスイッチング手段と、 前記スイッチング手段の状態に拘わらずにバイアス電流
    を前記発光素子へ注入するためのカレントミラー回路と
    を備えたことを特徴とする半導体発光素子の駆動回路。
  2. 【請求項２】 前記発光素子はレーザダイオードである
    ことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子の駆
    動回路。
  3. 【請求項３】 発光素子へ供給するための駆動電流を発
    生する発生手段と、 前記発生手段により発生される駆動電流を制御信号に応
    じてスイッチングするスイッチング手段と、 前記制御信号に応じて前記スイッチング手段へ電流を供
    給する供給手段とを備えたことを特徴とする半導体発光
    素子の駆動回路。
  4. 【請求項４】 前記供給手段はレベルシフト回路である
    ことを特徴とする請求項３に記載の半導体発光素子の駆
    動回路。
  5. 【請求項５】 前記発光素子はレーザダイオードである
    ことを特徴とする請求項３に記載の半導体発光素子の駆
    動回路。
  6. 【請求項６】 発光素子の駆動電流を発生する発生手段
    と、 前記発生手段より発生される駆動電流を前記発光素子へ
    供給するカレントミラー回路と、 前記カレントミラー回路の入力側に接続され、制御信号
    に応じてスイッチングされる能動素子と、 前記制御信号に応じて前記カレントミラー回路の前記入
    力側に電流を供給する供給手段とを備えたことを特徴と
    する半導体発光素子の駆動回路。
  7. 【請求項７】 オンを表す制御信号によって前記能動素
    子がスイッチングされる前に、前記供給手段が前記カレ
    ントミラー回路の前記入力側に電流を供給することを特
    徴とする請求項６に記載の半導体発光素子の駆動回路。
  8. 【請求項８】 前記供給手段はレベルシフト回路である
    ことを特徴とする請求項６に記載の半導体発光素子の駆
    動回路。
  9. 【請求項９】 前記発光素子はレーザダイオードである
    ことを特徴とする請求項６に記載の半導体発光素子の駆
    動回路。
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