CN102549857A - 半导体激光器驱动器件以及具有半导体激光器驱动器件的成像装置 - Google Patents

半导体激光器驱动器件以及具有半导体激光器驱动器件的成像装置 Download PDF

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Abstract

公开了以驱动电流输出端子输出的驱动电流来驱动半导体激光器的半导体激光器驱动器件。所述半导体激光器驱动器件包括：驱动电流监控端子，其配置为输出具有所述驱动电流的1/α的值的驱动电流监控电流；电流-电压转换电阻器，其与驱动电流监控端子相连接，并且配置为将具有所述驱动电流的1/α的值的驱动电流监控电流转换成对应的驱动电流监控电压；以及检测器，其配置为产生参考电压并且检测所述对应的驱动电流监控电压是否已经达到该参考电压。

Description

半导体激光器驱动器件以及具有半导体激光器驱动器件的成像装置
技术领域
本发明总地涉及半导体激光器驱动器件以及具有该半导体激光器驱动器件的成像装置。
背景技术
半导体激光器(即，激光二极管，LD)一般具有相比于其它半导体组件相对短的寿命，并且LD等的发射控制器一般配置为检测LD随着时间的劣化，以便在劣化的LD实际坏掉之前，用新的LD替换劣化的LD。
在可替换的用于检测LD劣化的技术中，LD配置为使得随时间持续监控流入LD的电流以检测LD劣化。例如，如果在半导体激光器驱动器件装配线(assembly line)中的每个处理中监控流入LD的电流，可以立即弄清楚哪一个处理已经出现了LD劣化。于是，可以立即检测到LD劣化并且可以在更早的阶段以新的LD替换劣化的LD。
作为现有技术的用于检测LD劣化的一个示例，日本特开专利申请公开第2000-280522号(也称为“专利文献1”)公开了一种能够通过监控经电流-电压转换的电压来检测LD劣化的成像装置，其中激光二极管LD和电阻器R以串联方式连接使得对经电流-电压转换的电压进行监控。同样地，作为另一实施例，日本特开专利申请公开第09-289493号(也称为“专利文献2”)公开了能够通过使用流入光学传送器的元件中的电流来检测LD劣化的光学传送器。公开的光学传送器包括：电流镜电路，其配置为产生LD电流(用于使LD发出激光束的电流)；以及电阻器或晶体管，其提供在电流镜电路的输入侧，用于通过使用在所提供的电阻器或晶体管与电流镜电路的各元件之间流动的电流来限制浪涌电流。此外，作为又一示例，日本特开专利申请公开第08-295048号(也称为“专利文献3”)公开了一种能够通过提供LD劣化检测器来检测LD劣化的成像装置。在所公开的成像装置中，LD劣化检测器配备有用以检测LD劣化的LD连接端子。
然而，如专利文献1公开的成像装置中例示的，如果电阻器R串联地连接到LD，则在朝向LD的输出电流线中产生电阻负载和寄生电容组件，这可能阻止LD驱动器件的高速工作。类似地，在专利文献2公开的光学传送器中，在电流镜电路的输入侧产生电阻负载和寄生电容组件。此外，在专利文献3公开的成像装置中，在LD输出线中产生电阻负载。
进一步，在公开的专利文献1-3中，由于在LD驱动器件的主电路中并入负载，因此可能不能容易地控制负载的值。例如，如果负载作为半导体电路并入主电路中，则电流监控或涌浪电流检测的精度可能由于电阻器和各元件的可变化性而降低。结果，为了改进检测精度，发射控制器等可能需要在电气上执行复杂的细调，这可能导致耗费时间的工作。
发明内容
据此，已经进行尝试提供如下的新颖有用的半导体激光器驱动器件：其能够监控流入LD发射主电路(使LD发射激光束的主电路)的电流并且在没有外部复杂的细调并且以最小的电阻负载应用于LD发射主电路的情况下检测过电流。此外，本发明提供一种包括这种半导体激光器驱动器件的成像装置。
在一个实施例中，提供了一种以驱动电流输出端子输出的驱动电流来驱动半导体激光器的半导体激光器驱动器件。所述半导体激光器驱动器件包括：驱动电流监控端子，其配置为输出具有所述驱动电流的1/α的值的驱动电流监控电流；电流-电压转换电阻器，其与驱动电流监控端子相连接并且配置为将具有所述驱动电流的1/α的值的驱动电流监控电流转换成对应的驱动电流监控电压；以及检测器，其配置为产生参考电压并且检测所述对应的驱动电流监控电压是否已经达到参考电压。
在另一实施例中，提供了一种以驱动电流输出端子输出的驱动电流来驱动半导体激光器的半导体激光器驱动器件。所述半导体激光器驱动器件包括：驱动电流监控端子，其配置为输出具有所述驱动电流的1/α的值的驱动电流监控电流；电流-电压转换电阻器，其与驱动电流监控端子相连接并且配置为将具有所述驱动电流的1/α的值的驱动电流监控电流转换成对应的驱动电流监控电压；检测器，其配置为产生参考电压并且检测所述对应的驱动电流监控电压是否已经达到参考电压；以及警报单元，其配置为当所述对应的驱动电流监控电压已经达到参考电压时，外部地报告检测器的检测结果。
在另一实施例中，提供了一种包括上面提及的半导体激光器驱动器件之一的成像装置。
当结合附图阅读时，本发明的其它目标、特点和优点将从下面的详细描述中变得更加明显。
附图说明
图1是图示根据第一实施例的半导体激光器驱动器件的示意框图(部分电路图)；
图2是图示根据第二实施例的半导体激光器驱动器件的示意框图(部分电路图)；
图3是图示根据第三实施例的半导体激光器驱动器件的示意框图(部分电路图)；
图4是图示根据第四实施例的半导体激光器驱动器件的示意框图(部分电路图)；
图5是图示根据第五实施例的半导体激光器驱动器件的示意框图(部分电路图)；以及
图6是图示根据第六实施例的半导体激光器驱动器件的示意框图(部分电路图)。
具体实施方式
以下参照附图对本发明的优选实施例进行描述。
[第一实施例]
图1是图示根据第一实施例的半导体激光器驱动器件2a的示意框图(部分电路图)。
如图1所图示的，根据第一实施例的半导体激光器驱动器件2a配置为使由开关器件M1和M2组成的第一电流镜电路放大电流。放大的电流用作驱动电流(即，激光二极管(LD)驱动电流)并且经由驱动电流端子6输出到负载4(即，激光二极管，此后称为“LD 4”)。同样地，半导体激光器驱动器件2a使用由开关器件M1和M3组成的第二电流镜电路输出的电流作为驱动电流监控电流(即，激光二极管(LD)驱动电流监控电流)。注意，LCD驱动电流监控电流的值为驱动电流的1/α(参见图1)。还注意，α的值越小，与由开关器件M1和M2组成的第一电流镜电路连接的LD 4对整个半导体激光器驱动器件2a的不利影响将会越小，从而减少LD驱动电流造成的LD 4的劣化率。
进一步，在半导体激光器驱动器件2a中，监控端子8配置为输出LD驱动电流监控电流，并且监控端子8与电阻器10相连接，使得监控端子8输出的LD驱动电流监控电流由电阻器10转换成电压(LD驱动电流监控电压)。图像控制器电路16对监控端子8的电压进行监控以便观察LD驱动电流随时间的改变。以这样的方式，可以立即或间歇地检测LD 4的劣化率。
进一步，监控端子8与用于过电流检测器12的电压比较器14连接。在过电流检测器12中，电压比较器14将转换的监控驱动电压与参考电压进行比较以便输出比较的结果。即，如果转换的监控驱动电压超过参考电压，则过电流检测器12确定结果为过电流，并且输出“错误”(即，这种情况下的“高”值)。
于是，如果为与半导体激光器驱动器件2a连接的外部电阻器10的电阻设置最佳值，则可以容易地设置过电流检测电平(level)。
如图1所图示的，在根据第一实施例的半导体激光器驱动器件2a中，将具有LD驱动电流的1/α(α≥1)值的LD驱动电流监控电流经由与LD驱动电流的路径分离的路径供应到监控端子8。于是，LD 4对LD驱动电流的主电路的不利影响可以抑制到最小。此外，外部电阻器10与监控端子8相连接以便使电阻器10能够执行电流-电压转换以提供具有极好精度的驱动电流监控电压。
根据第一实施例的半导体激光器驱动器件2a还包括过电流检测器12，其配置为检测监控端子8的电压超过预定电平，使得半导体激光器驱动器件2a可以检测过电流。注意，如果直接设置电阻器10的电阻，则可以通过电阻器10的设置电阻确定驱动电流监控电压的范围。于是，可以设置过电流检测电平。
[第二实施例]
图2是图示根据第二实施例的半导体激光器驱动器件2b的示意框图(部分电路图)。根据第二实施例的半导体激光器驱动器件2b具有根据第一实施例的半导体激光器驱动器件2a近似相同的配置。于是，将相同的附图标记分配给与第一实施例的组成部分相同的组成部分，并且省略它们的描述。以下描述主要关注于第一和第二实施例之间的不同。
除了包括根据第一实施例的半导体激光器驱动器件2a的组成部分(参见图1)，图2中所图示的根据第二实施例的半导体激光器驱动器件2b还包括外部警报端子18，其配置为外部地报告过电流检测器12的检测结果。
一旦接收到过电流检测器12的检测结果时，外部警报端子18向图像控制器电路16通知接收到的过电流检测器12的检测结果。以这样的方式，过电流检测器12立即检测过电流或者比流动的用以驱动LD 4的期望电流更大的电流，并且图像控制器16可以传送用于禁止负载的驱动的负载驱动控制禁止指令之类的一些类型的指令。
[第三实施例]
图3是图示根据第三实施例的半导体激光器驱动器件2c的示意框图(部分电路图)。根据第三实施例的半导体激光器驱动器件2c具有与根据第二实施例的半导体激光器驱动器件2b近似相同的配置。于是，将相同的附图标记分配给与第二实施例的组成部分相同的组成部分，并且省略它们的描述。以下描述主要关注于第二和第三实施例之间的不同。
除了包括根据第二实施例的半导体激光器驱动器件2b的组成部分(参见图2)，根据图3所图示的第三实施例的半导体激光器驱动器件2c还包括：禁止器20，其配置为在过电流检测器12检测到过电流时禁止LD 4的驱动。如图3所图示的，当过电流检测器12输出“高值”时，禁止器20切断。
在根据第二实施例的半导体激光器驱动器件2b中(参见图2)，当外部警报端子18接收到来自过电流检测器12的检测结果时，图像控制器16传送负载驱动控制禁止指令以便禁止LD 4的驱动控制。在根据第三实施例的半导体激光器驱动器件2c中，当瞬时过电流已经流入LD 4时，除了禁止LD 4的驱动控制之外，还可以防止LD 4的劣化。
即，一旦检测到监控端子8的电压超过预定电平时，根据第三实施例的半导体激光器驱动器件2c立即切断或减小LD驱动电流。于是，可以防止LD4的劣化。
[第四实施例]
图4是图示根据第四实施例的半导体激光器驱动器件2d的示意框图(部分电路图)。根据第四实施例的半导体激光器驱动器件2d具有与根据第三实施例的半导体激光器驱动器件2c近似相同的配置。于是，将相同的附图标记分配给与第三实施例的组成部分一致的组成部分，并且省略了它们的描述。以下描述主要关注第三和第四实施例之间的不同。
图4图示的根据第四实施例的半导体激光器驱动器件2d除了包括根据第三实施例的半导体激光器驱动器件2c的各组成部分(参见图3)，还包括用于监控端子8的电阻器断开检测器电路。注意到，电阻器断开检测器电路是上拉检测器22(参见图4)。即，当监控端子8未起作用(inactive)(即，监控端子8从电阻器10断开)时，上拉检测器22处于“开路状态”或“上拉状态”，并且上拉检测器22将过电流检测器12的检测结果(例如，过电流)无效。
注意，如图4所示，当监控端子8未起作用(即，处于上拉状态)时，上拉检测器22指示“低”，而当监控端子8起作用(即，处于正常状态)时，上拉检测器22指示“高”。根据第四实施例的半导体激光器驱动器件2d还包括：AND电路24，其在过电流检测器12附近，其配置为将过电流检测报告给外部警报端子18；图像控制器16；以及禁止器20，其用于在上拉检测器22和过电流检测器12二者都指示“高”时同时地禁止LD 4。
在根据第四实施例的半导体激光器驱动器件2d中，当监控端子8未起作用时，过电流检测器12输出正常值。以这样的方式，可以防止由于过电流检测器12的错误检测引起的半导体激光器驱动器件2d的故障。
[第五实施例]
图5是图示根据第五实施例的半导体激光器驱动器件2e的示意框图(部分电路图)。根据第五实施例的半导体激光器驱动器件2e具有与根据第四实施例的半导体激光器驱动器件2d近似相同的配置。于是，将相同的附图标记分配给与第四实施例的组成部分一致的组成部分，并且省略了它们的描述。以下描述主要关注第四和第五实施例之间的不同。
图5中所图示的根据第五实施例的半导体激光器驱动器件2e除了包括根据第四实施例的半导体激光器驱动器件2d的各组成部分(参见图4)，还包括：信号路径，上拉检测器22输出的指示“监控端子8是否从电阻器10断开”的信号经由该信号路径供应到过电流检测器12。
过电流检测器12在接收指示监控端子8从电阻器10断开的信号的同时处于待机模式(即，处于低功耗模式)。以这样的方式，可以降低整个半导体激光器驱动器件2e中的功耗。
即，一旦检测监控端子8从电阻器10断开时，根据第五实施例的半导体激光器驱动器件2e立即禁止过电流检测器12。于是，在监控端子8从电阻器10断开的同时，可以通过过电流检测器12的禁止来防止错误检测，并且可以降低整个半导体激光器驱动器件2e中的功耗。
[第六实施例]
图6是图示根据第六实施例的半导体激光器驱动器件2f的示意框图(部分电路图)。根据第六实施例的半导体激光器驱动器件2f具有与根据第二实施例的半导体激光器驱动器件2b(参见图2)近似相同的配置。于是，将相同的附图标记分配给与第二实施例的组成部分一致的组成部分，并且省略了它们的描述。以下描述主要关注于第二和第六实施例之间的不同。
图6中图示的根据第六实施例的半导体激光器驱动器件2f除了包括根据第二实施例的半导体激光器驱动器件2b的各组成部分(参见图2)，还包括参考电压设置端子26。在此配置中，经由参考电压设置端子26外部地设置过电流检测器12的参考电压。如图6所图示的，可替换地，图像控制器16可以经由参考电压设置端子26设置过电流检测器12的参考电压。
在根据第六实施例的半导体激光器驱动器件2f中，可以通过参考电压的外部控制改进过电流检测的精度。
[其它实施例]
任何上述的根据第一到第六实施例的半导体激光器驱动器件2a到2f每一个均可以合并在成像装置中。具有这种半导体激光器驱动器件2a到2f中任何一个的成像装置能够监控电流并检测过电流，而无需在半导体激光器驱动器件的主电路中具有负载并且无需外部复杂的细调。
根据第一到第六实施例的半导体激光器驱动器件能够监控电流并且检测过电流，而无需在主电路中具有负载并且无需外部复杂的细调。此外，成像装置可以配置为具有根据第一到第六实施例的这些半导体激光器驱动器件中的任何一个。
本发明不限于特定公开的实施例，而是可以在不背离本发明的范围的情况下进行变型和修改。
本专利申请基于2009年8月21日提交的日本优先权专利申请第2009-192353号，其全部内容特此通过引用的方式合并在此。

Claims (7)

1.一种以驱动电流输出端子输出的驱动电流来驱动半导体激光器的半导体激光器驱动器件，所述半导体激光器驱动器件包括：
驱动电流监控端子，其配置为输出具有所述驱动电流的1/α的值的驱动电流监控电流；
电流-电压转换电阻器，其与驱动电流监控端子相连接，并且配置为将具有所述驱动电流的1/α的值的驱动电流监控电流转换成对应的驱动电流监控电压；以及
检测器，其配置为产生参考电压，并且检测所述对应的驱动电流监控电压是否已经达到该参考电压。
2.一种以驱动电流输出端子输出的驱动电流来驱动半导体激光器的半导体激光器驱动器件，所述半导体激光器驱动器件包括：
驱动电流监控端子，其配置为输出具有所述驱动电流的1/α的值的驱动电流监控电流；
电流-电压转换电阻器，其与驱动电流监控端子相连接，并且配置为将具有所述驱动电流的1/α的值的驱动电流监控电流转换成对应的驱动电流监控电压；
检测器，其配置为产生参考电压，并且检测所述对应的驱动电流监控电压是否已经达到该参考电压；以及
警报单元，其配置为当所述对应的驱动电流监控电压已经达到参考电压时，外部地报告检测器的检测结果。
3.如权利要求1所述的半导体激光器驱动器件，还包括：
禁止器，其配置为当所述对应的驱动电流监控电压已经达到参考电压时，立即禁止或抑制半导体激光器的驱动。
4.如权利要求1所述的半导体激光器驱动器件，还包括：
电阻器断开检测器，其配置为检测电流-电压转换电阻器从驱动电流监控端子的断开；以及
警报单元，其配置为当所述对应的驱动电流监控电压已经达到参考电压时，外部地报告检测器的检测结果，
其中，假如电阻断开检测器已经检测到电流-电压转换电阻器从驱动电流监控端子的断开，则即使所述对应的驱动电流监控电压已经达到参考电压，警报单元也不外部地报告检测器的检测结果。
5.如权利要求1所述的半导体激光器驱动器件，还包括：
电阻器断开检测器，其配置为检测电流-电压转换电阻器从驱动电流监控端子的断开，
其中，当所述电阻器断开检测器检测到所述电流-电压转换电阻器从驱动电流监控端子的断开时，所述电阻器断开检测器切换到待机模式。
6.如权利要求1所述的半导体激光器驱动器件，其中，外部地设置所述检测器的参考电压。
7.一种成像装置，其包括如权利要求1所述的半导体激光器驱动器件。
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