DE19822069A1 - Laserdiodensteuerung - Google Patents
LaserdiodensteuerungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Laserdiodensteuerung für Laserdrucker.
Hochleistungslaserdioden werden als Lichtquelle in Laserthermodrucksystemen
für Farbprobendrucke, Trockenbilderzeugung und andere Rasterdrucksysteme
hoher Qualität in der Grafik eingesetzt.
Bei diesen Laserthermodrucksystemen wird ein lichtempfindliches Medium auf
eine Trommel gelegt und mit einem Druckkopf bedruckt, der aus mehreren Laser
dioden hoher Leistung und einer Abbildungslinse besteht. Beim aufeinanderfol
genden Drucken der einzelnen Bildpunkte wird durch Erhitzen kleiner Flächen
des lichtempfindlichen Materials Material von einem Farbgeber auf ein Empfän
germedium oder von einem Farbgeber an Luft übertragen. Für eine Druckplatten
herstellung wird das Bild durch Erzeugen wasseranziehender oder wasserab
stoßender Punkte nach zusätzlicher chemischer Verarbeitung und Wärmenach
behandlung unmittelbar auf der Platte erstellt. Die Menge der übertragenen oder
abgegebenen Farbe wird durch die Menge der zugeführten Laserenergie
gesteuert.
Um eine angemessene Bildgüte zu erzielen, muß die optische Leistung des
Lasers mit einer Genauigkeit von < 0,5% gesteuert werden. Die optische Lei
stung wird von vielen Parametern, wie z. B. dem Laserdioden-Treiberstrom, der
Betriebstemperatur und dem Abbildungslinsensystem, beeinflußt. Die elektro
nische Steuerung für die Laserdiode ist technisch aufwendig und komplex.
Zur Erhöhung der Produktivität werden Druckköpfe häufig mit einer Anordnung
von Laserdioden versehen. Wenn eine sehr hohe Laserleistung erforderlich ist,
wie z. B. beim Drucken auf für Laserstrahlung schlecht reagierende Laser-Ther
momedien, kann der Laser-Treiberstrom bei Nennbetriebsbedingungen bis zu
1,5 A pro Kanal betragen. Ein Hochleistungsdrucksystem mit zahlreichen Druck
kanälen würde daher eine beträchtliche Leistung erfordern und Wärme in einer
Größenordnung erzeugen, die sich nachteilig auf die optische Leistung auswirken
würde. US-5,479,425 beschreibt einen Versuch, das Problem der Temperatur
schwankung in einer Laserdiode dadurch zu lösen, daß der Strom im Neben
schluß um die Laserdiode geführt wird. Dabei ändert sich jedoch die Temperatur
nicht, sondern nur der der Laserdiode zugeführte Strom.
Zur Aufrechterhaltung einer hohen Produktivität sollte die Anstiegs- und Abfallzeit
des Treiberstroms (Stromänderung von 10% bis 90% des Höchstwerts) kleiner
sein als 50 Nanosekunden. Wegen der hohen Streukapazität des Treiberkreises
ist eine Anstiegs- und Abfallzeit von weniger als 100 Nanosekunden jedoch
schwer zu realisieren. Dies bedeutet, daß bei relativ hohem Strombedarf und
relativ kurzen Ansprechzeiten die Laserdiodensteurerungselektronik um so kom
plizierter und teuerer wird, je mehr Druckkanäle verwendet werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Laserdiodensteuerung mit
einer kurzen Anstiegs- und Abfallzeit, hoher Strombelastbarkeit und genauer Lei
stungssteuerung zu schaffen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der
Schaffung einer Laserdiodensteuerung, die durch Temperaturschwankungen in
einer Laserdiode hervorgerufene Veränderungen im optischen Wirkungsgrad der
Leistungsumwandlung ausgleicht.
Gelöst werden diese und weitere Aufgaben nach einem Merkmal der Erfindung
durch eine Laserdiodensteuerung mit einer Konstantstromquelle, die eine Laser
diode mit Strom versorgt. Ein Nebenschlußschalter leitet Strom zur Laserdiode
oder zu einer Bypass-Schaltung. Ein thermischer Kompensator verändert den
Strompegel der Konstantstromquelle in Abhängigkeit von der Einschaltdauer der
Laserdiode, um durch Temperaturschwankungen in der Laserdiode hervorgeru
fene Veränderungen im optischen Wirkungsgrad der Leistungsumwandlung aus
zugleichen. Eine thermoelektrische Kühlsteuerung hält ein Substrat auf dem die
Laserdiode angeordnet ist, auf einem konstanten Temperaturwert.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung liefert eine Anordnung von Abtast-Hal
teverstärkern analoge Sollwerte für die Konstantstromquelle, den Nebenschluß
schalter, den thermischen Kompensator und die Laserdiodentemperatursteue
rung. Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Anordnung von
Abtast-Halteverstärkern, die Konstantstromquelle, der Nebenschlußschalter, der
thermische Kompensator und die Laserdiodentemperatursteuerungen als kom
pakte anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC = Application Specific
Integrated Circuit) ausgebildet.
Die Erfindung schafft eine kostengünstige, kompakte Laserdiodensteuerung, die
in der Lage ist, einen hohen Treiberstrom mit großer Genauigkeit, kurzer Strom
anstiegszeit, Temperatursteuerung und Temperaturausgleich zu steuern.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer optischen Anordnung für den
Einsatz in Verbindung mit einer Laserdiodenanordnung in einem
erfindungsgemäßen Laser-Thermodrucker;
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Laserdiodensteuerung;
Fig. 3 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Nebenschlußschaltung
und Konstantspannungsquelle;
Fig. 4 ein Blockschaltbild einer alternativen Ausführung des in Fig. 3
gezeigten Nebenschlußschalters und der dort dargestellten Kon
stantstromquelle;
Fig. 5 einen Stromlaufplan eines erfindungsgemäßen thermischen Kom
pensators;
Fig. 6 die Auswirkungen eines unzureichenden Temperaturausgleichs auf
ein Testbild:
Fig. 7 die Auswirkungen eines zu starken Temperaturausgleichs auf ein
Testbild;
Fig. 8 die Auswirkungen eines richtigen Temperaturausgleichs auf ein
Testbild;
Fig. 9 ein Diagramm in dem das thermische Abklingen der optischen Lei
stung bei nichtvorhandenem Temperaturausgleich als Funktion der
Zeit aufgetragen ist;
Fig. 10 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Anordnung von Abtast-Halte
verstärkern;
Fig. 11 eine teilweise im Schnitt dargestellte Draufsicht auf ein Laser
diodentemperatursteuerungssystem und
Fig. 12 einen Stromlaufplan einer erfindungsgemäßen thermoelektrischen
Kühlsteuerung.
Die folgende Beschreibung konzentriert sich auf Elemente, die Bestandteil der
erfindungsgemäßen Vorrichtung sind oder unmittelbar mit dieser zusammenwir
ken. Hier nicht dargestellte oder beschriebene Elemente können verschiedene
Formen annehmen, die dem Fachmann bekannt sind.
Fig. 1 zeigt einen als Ganzes mit der Bezugsziffer 10 bezeichneten Laser-Ther
modrucker. Als Lichtquelle dient eine Multimode-Laserdiodenanordnung 12 mit
einer Vielzahl unabhängig voneinander modulierter Laserdiodenquellen 13 auf
einem Substrat 14. Das Laserlicht wird von einer ersten Zylinderlinse 16 mit gro
ßer numerischer Apertur, einer zweiten Zylinderlinse 18 mit kleiner numerischer
Apertur, einer Kleinlinsenanordnung 20 und einer Drucklinse 22 fokussiert.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer Laserdiodensteuerung 30. Die Laserdioden
steuerung 30 besteht im allgemeinen aus einer Konstantstromquelle 60, einem
Nebenschlußschalter 40, einem thermischen Kompensator 70 und einer thermo
elektrischen Kühlsteuerung 80. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfin
dung ist die Laserdiodensteuerung 30 außerdem mit einer Anordnung von Abtast-Halte
verstärkern 50 versehen. Ein Mikroprozessor (nicht dargestellt) liefert Bild
daten 32 an den Nebenschlußschalter 40.
Eine üblicherweise als Nebenschlußschalter 40 bezeichnete Schaltung gewähr
leistet kurze Stromanstiegs- und abfallzeiten einer Laserdiode 90. Der Neben
schlußschalter 40 ist in Fig. 3 dargestellt. Zur Erzielung kurzer Anstiegs- und
Abfallzeiten wird ein unveränderlicher Gleichstrom aus der Stromquelle 60 zwi
schen die Laserdiode 90 und eine Bypass-Schaltung 42 geschaltet. Wünschens
wert ist eine Anstiegs- und Abfallzeit von weniger als 20 Nanosekunden bei einer
Genauigkeit der Stromstärke von 0,1%.
Eine Laserstromversorgung 62 versorgt eine Konstantstromquelle 60 mit einer
konstanten Spannung. Der von der Konstantstromquelle 60 an die Laserdiode 90
abgegebene Strom hat die Bezeichnung Iop (Betriebsstrom). Damit die Laser
diode eine konstante optische Leistung liefert, muß dieser Strom genau gesteuert
werden (0,1% des Skalenendwerts von 500 mA bis 2,0 A). Bei Deaktivierung wird
die Laserdiode 90 auf Bereitschaft geschaltet und der zugeführte Strom auf einen
vorgegebenen, programmierbaren Schwellenwert Ith (Schwellenwertstrom) redu
ziert. Der Reststrom, Iop-Ith, wird über eine Bypass-Schaltung 42 im Neben
schluß um die Laserdiode 90 geführt. Die Bypass-Schaltung 42 besteht aus
einem diskreten Metalloxidhalbleiter-Feldeffektleistungstransistor (MOSFET). Die
Konstantstromquelle 60 ist mit einem NMOSFET 66 versehen und mit der Laser
stromversorgung 62 verbunden. Ith muß mit einer Genauigkeit von 5% eingestellt
werden. Zur Kalibrierung des Laser-Thermodruckers 10 wird für jede Laserdiode
90 an Hand einer Kurve der optischen Leistung als Funktion der Stromstärke die
richtige Stromstärke ermittelt und für die Laserdiodenanordnung 12 eine Nach
schlagetabelle erstellt.
Handelsübliche Laserdioden sind manchmal so konfiguriert, daß das äußere
Gehäuse entweder mit der Anode 94 oder der Kathode 92 der Diode verbunden
ist. Andere im Handel erhältliche Laserdiodenanordnungen können so konfiguriert
sein, daß sich alle Dioden auf einem gemeinsamen elektrischen Substrat befin
den, daß entweder die Anode oder die Kathode der Vorrichtung bilden kann. Fig.
4 zeigt eine alternative Ausführungsform des Nebenschlußschalters 40 und der
Konstantstromquelle 60, von der dann Gebrauch gemacht wird, wenn die Kathode
jeder einzelnen Laserdiode 90 der Laserdiodenanordnung 12 einen gemeinsamen
elektrischen Anschlußpunkt hat oder mit einem Gehäuse verbunden ist, in dem
sich die Laserdiodenanordnung befindet. Bei dieser Ausführungsform ist die Kon
stantstromquelle 60 mit einem PMOSFET 64 versehen und mit der Laserstrom
versorgung 62 verbunden. Die Eingangssignale eines den PMOSFET 64 treiben
den Operationsverstärkers 68 werden in diesem Falle umgepolt. Der Neben
schlußschalter 40 ist an Masse angeschlossen, das logische Signal 44 wird
invertiert, und als Bypass-Schaltung 46 wird ein NMOSFET verwendet.
Diese Ausführung zeichnet sich ferner dadurch aus, daß sie für den Betrieb einer
Laserdiodenanordnung mit einer gemeinsamen Anode ebenso wie für den Betrieb
einer Laserdiodenanordnung mit einer gemeinsamen Kathode geeignet ist. Durch
einfache Invertierung der Einschalt- und Ausschaltsteuerspannungen des Neben
schluß- NMOSTFET und Umpolen des Treibersignals für die Konstantstromquelle
ermöglicht die Flexibilität dieser Ausführung einer Einstellung auf beide Konfigu
rationen.
Der in Fig. 5 gezeigte thermische Kompensator 70 korrigiert das durch Aufhei
zung des Substrats der Laserdiode 90 verursachte thermische Abklingverhalten
durch Temperaturausgleich. Der thermische Kompensator 70 arbeitet mit einer,
zwei oder mehr Filterstufen, wie z. B. den Filterstufen 72 und 74, die je nach der
für das Drucksystem geforderten Genauigkeit unterschiedliche Zeitkonstanten
aufweisen können. Die Filterstufen sind als RC(Widerstands-Kapazitäts)-Schal
tungen ausgebildet. Die erforderlichen thermischen Zeitkonstanten (Wärmeträg
heiten) können mit einer als Spline dritten Grades bezeichneten elliptischen
Kurve mathematisch berechnet werden. Die Zeitkonstanten dienen zum Erstellen
von Filterstufen die das in Fig. 2 gezeigte kompensierte Bezugssignal 76 modi
fizieren. Verschiedene Bildmuster für Unterkorrektur, Überkorrektur und richtige
Korrektur eines Mediums, beispielsweise eines Laser-Thermofilms, sind in Fig. 6,
7 und 8 dargestellt.
Fig. 9 zeigt das durch Aufheizung des Substrats verursachte thermische Abklin
gen der optischen Leistung als Funktion der Zeit, wenn kein Temperaturausgleich
stattfindet. Die Filterstufen in dem thermischen Kompensator 70 stellen ein der
Konstantstromquelle 60 aufgeschaltetes kompensiertes Bezugssignal 76 so ein,
daß die Laserdiode 90 eine konstante optische Leistung liefert. Im Betrieb verän
dert der thermische Kompensator 70 einen Strompegel der Konstantstromquelle
60 in Abhängigkeit von der Einschaltdauer der Laserdiode 90. Dadurch läßt sich
ein schnelleres Ansprechverhalten erzielen als durch eine Kühlung der Laser
diode oder des Laserdiodensubstrats.
Wie in Fig. 10 ausführlicher dargestellt, liefert der Mikroprozessor außerdem
analoge Eingabedaten 34, wie z. B. Adreßinformationen und Abtast- und Halte
daten für die Abtast-Halteanordnung 50. Zum Kalibrieren der optischen Leistung
eines Lasers mit einer Abweichung von weniger als 2% zwischen sämtlichen
Kanälen einer Multimode-Laserdiodenanordnung 12 ist normalerweise zur Steue
rung des Treiberstroms ein 12-Bit-Digital-Analog-Umsetzer (DAU) pro Kanal
erforderlich. So würde beispielsweise eine Laserdiodenanordnung mit zehn
Kanälen zehn DAUs erfordern. Obwohl DAUs im Laufe der Zeit immer billiger
geworden sind, ist ein Druckkopf mit einer größeren Anzahl von Kanälen mit je
einem DAU immer noch teuer. Nach einem Merkmal der Erfindung wird daher die
Vielzahl von 12-Bit-DAUs durch eine einfache, nicht so teure Abtast-Halteanord
nung 50 mit nur einem DAU 51 ersetzt, der dieselbe Funktionsvielfalt bietet wie
die Vielzahl von 12-Bit-DAUs der bisher bekannten Steuerungen.
Der Mikroprozessor beinhaltet ferner eine Nachschlagetabelle (LUT) mit Kali
brierdaten für jeden einzelnen Laserkanal, eine Tabelle mit den Daten voran
gegangener Kalibrierungen, wie z. B. Datum und Uhrzeit, mehrere Seiten mit
Daten früherer Nachschlagetabellen und den Kalibrieralgorithmus, der von der
Kalibrierprozedur aufgerufen werden kann und dann an Hand der Leistung jeder
einzelnen Diode als Funktion der Treiberstromdaten eine neue Nachschlage
tabelle erstellt. Der Mikroprozessor wählt eine Adresse in einem Decodierer 56
an, der durch Schließen des Schalters 54 einer Abtast-Halteschaltung 52 den
richtigen Kanal auswählt. Der 12-Bit-Wert, der die gewünschte analoge Spannung
des aufzufrischenden Kanals angibt, wird ebenfalls von dem Mikroprozessor
geliefert. Die Eingabespannung, das Bezugssignal 58 und die erforderliche Größe
59 des Temperaturausgleichs für den thermischen Kompensator 70 werden bei
jeder Trommelumdrehung während des Intervalls aufgefrischt, in dem keine
Abbildung stattfindet. Die typische Verlustrate der Abtast-Halteschaltung beträgt
etwa 0,006 V pro Sekunde. Dieser Wert ist so gering, daß die geforderte Genau
igkeit eingehalten werden kann.
Da die optische Leistung einer Laserdiode bekanntlich temperaturabhängig ist,
muß das Laserdiodensubstrat möglichst genau auf einem konstanten Tempera
turwert gehalten werden. Wenn sich die Temperatur des aktiven Resonators einer
Laserdiode durch Selbstaufheizung erhöht, fällt die optische Leistung mit einer
typischen Zeitkonstante, die je nach Größe der thermisch wirksamen Masse der
Laserdiode in der Größenordnung weniger Millisekunden liegt, auf einen stationä
ren Leistungspegel ab. Kurzzeitige Temperaturänderungen werden von dem wei
ter oben beschriebenen thermischen Kompensator 70 ausgeglichen.
Die bei längerem Betrieb der Laserdiodenanordnung auftretende kumulative Auf
heizung wird von der Steuerung 80 des thermoelektrischen Kühlers (TEC =
Thermo Electric Cooler) ausgeglichen. Wie aus Fig. 11 und 12 ersichtlich, liegt
die typische thermische Ansprechverzögerung des Systems in der Größenord
nung mehrerer Sekunden. Die von der Laserdiodenanordnung 12 erzeugte
Wärme bewirkt eine entsprechende Temperaturerhöhung in dem kupfernen Wär
meverteiler 86. Ein Heißleiter 84 erfaßt den Temperaturanstieg. Die thermoelek
trische Kühlsteuerung 80 erhöht die Stromzufuhr zu dem thermoelektrischen
Kühler 82, der Wärme aus dem Wärmeverteiler 86 in einen Kühlkörper 88 pumpt.
Die Laserdiodentemperatursteuerung 81 umfaßt die thermoelektrische Steuerung
80, den thermoelektrischen Kühler 82 und den Heißleiter 84.
Eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) ist eine Schaltung, bei
der sich viele oder alle elektrischen Bauteile auf nur einem Chip befinden. ASICs
bieten verschiedene Funktionsvorteile, wie u. a. das Vorhandensein einer Schal
tung mit kurzen Anstiegs- und Abfallzeiten, die in der Regel weniger als 20 Nano
sekunden betragen. Bei einem Hochleistungsdrucksystem mit zahlreichen Druck
kanälen minimiert eine ASIC die Kosten und die physische Größe der Steuer
elektronik. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind der Neben
schlußschalter 40, die Abtast-Halteanordnung 50, der thermische Kompensator
70, die Konstantstromquelle 60 und die thermoelektrische Kühlsteuerung 80 in
eine ASIC integriert. Eine so ausgelegte Laserdiodensteuerung ist einfach und
kompakt und weist deutlich weniger Einzelteile auf.
Die Erfindung wurde hier an Hand bevorzugter Ausführungsbeispiele ausführlich
beschrieben, läßt jedoch Änderungen und Abwandlungen zu, ohne den
Schutzumfang der Ansprüche zu verlassen. Diese Laserdiodensteurerung eignet
sich für den Einsatz in Druckköpfen für Außentrommeln, Innentrommeln oder
Flachbettscanner. Die hier beschriebene Laserdiodensteuerung könnte auch
Bestandteil eines bekannten Lichtpunkt-Abbildungssystems oder eines bekannten
Systems mit Gewindespindelantrieb sein.
10
optische Anordnung
12
Laserdiodenanordnung
13
Laserdiodenquellen
14
Substrat
16
erste Zylinderlinse
18
zweite Zylinderlinse
20
Kleinlinsenanordnung
22
Drucklinse
30
Laserdiodensteuerung
32
Bilddaten
34
analoge Eingabedaten
40
Nebenschlußschalter
42
Bypass-Schaltung
44
logisches Signal
46
NMOSFET
50
Abtast-Halteanordnung
51
12-Bit-DAU
52
Abtast-Halteschaltung
54
Analogschalter
56
Decodierer
58
Bezugssignal
59
Ausgleichsgröße
60
Konstantstromquelle
62
Laserstromversorgung
64
PMOSFET
66
NMOSFET
68
Verstärker
70
thermischer Kompensator
72
Filterstufe
74
Filterstufe
76
kompensiertes Bezugssignal
80
thermoelektrische Kühlsteuerung
81
Temperatursteuerung
82
thermoelektrischer Kühler
84
Heißleiter
86
Wärmeverteiler
88
Kühlkörper
90
Laserdiode
92
Kathode
94
Anode
Claims (24)
1. Laserdiodensteuerung (30), gekennzeichnet durch:
- - eine Konstantstromquelle (60), die eine Laserdiode (90) mit Strom versorgt;
- - einen Nebenschlußschalter (40), der Strom zu der Laserdiode (90) oder zu einer Bypass-Schaltung (42) leitet;
- - einen thermischen Kompensator (70), der einen Strompegel der Konstant stromquelle (60) in Abhängigkeit von der Einschaltdauer der Laserdiode (90) verändert, um durch Temperaturschwankungen in der Laserdiode her vorgerufene Veränderungen im optischen Wirkungsgrad der Leistungs umwandlung auszugleichen; und
- - eine thermoelektrische Kühlsteuerung (80), die ein Substrat (14), auf dem die Laserdiode (90) angeordnet ist, auf einem konstanten Temperaturwert hält.
2. Laserdiodensteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Konstantstromquelle (60) an Systemmasse und der Nebenschlußschalter (40)
an eine Laser-stromversorgung (62) angeschlossen ist.
3. Laserdiodensteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Nebenschlußschalter (40) an Systemmasse und die Konstantstromquelle (60)
an eine Laserstromversorgung (62) angeschlossen ist.
4. Laserdiodensteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
thermoelektrische Kühlsteuerung (80) von einem Temperatursensor eine Ein
gabe empfängt und an einen thermoelektrischen Kühler (TEC = Thermal
Electric Cooler) (82) ein Signal sendet.
5. Laserdiodensteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Konstantstromquelle (60), der Nebenschlußschalter (40), der thermische
Kompensator (70) und die thermoelektrische Kühlsteuerung (80) Bestandteil
einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC = Application
Specific Integrated Circuit) sind.
6. Laserdiodensteuerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) eine Anordnung von
Abtast-Halteverstärkern (50) beinhaltet, die analoge Sollwerte für die Kon
stantstromquelle (60), den Nebenschlußschalter (40), den thermischen Kom
pensator (70) und die thermoelektrische Kühlsteuerung (80) liefert.
7. Laserdiodensteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der
Nebenschlußschalter (40) eine Stromstärke von 2 A in weniger als 20 Nano
sekunden schalten kann.
8. Laserdiodensteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Laserdiodensteuerung Bestandteil eines Mehrkanal-Laserdrucksystems ist.
9. Laserdiodensteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Laserdiodensteuerung Bestandteil eines Thermodrucksystems ist.
10. Laserdiodensteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Laserdiodensteuerung Bestandteil eines Drucksystems mit einer Innentrom
mel ist.
11. Laserdiodensteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Laserdiodensteuerung Bestandteil eines Drucksystems mit einer Außentrom
mel ist.
12. Laserdiodensteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
thermische Kompensator (70) zur Erzeugung einer konstanten optischen Lei
stung bei Temperaturschwankungen mit einer Vielzahl von Filterstufen (72,
74) versehen ist.
13. Laserdiodensteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede
Filterstufe (72, 74) eine RC-Schaltung zur Erzeugung von Zeitkonstanten
aufweist.
14. Laserdiodensteuerung, gekennzeichnet durch:
- - eine Konstantstromquelle (60), die eine Laserdiode (90) mit Strom versorgt;
- - einen Nebenschlußschalter (40), der Strom zu der Laserdiode (90) oder zu einer Bypass-Schaltung (42) leitet;
- - einen thermischen Kompensator (70), der einen Strompegel der Konstant stromquelle (60) in Abhängigkeit von der Einschaltdauer der Laserdiode (90) verändert, um durch Temperaturschwankungen in der Laserdiode her vorgerufene Veränderungen im optischen Wirkungsgrad der Leistungs umwandlung auszugleichen;
- - eine Laserdiodentemperatursteuerung (81), die ein Substrat (14) für die Laserdiode (90) auf einem konstanten Temperaturwert hält; und
- - eine Anordnung von Abtast-Halteverstärkern (50), die analoge Sollwerte für die Konstantstromquelle (60), den Nebenschlußschalter (40), den thermi schen Kompensator (70) und die Laserdiodentemperatursteuerung (81) liefert.
15. Laserdiodensteuerung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die
Laserdiodentemperatursteuerung (81) aus einem Temperatursensor und
einem thermoelektrischen Kühler (TEC = Thermo Electric Cooler) 82 besteht.
16. Laserdiodensteuerung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die
Konstantstromquelle (60), der Nebenschlußschalter (40), der thermische
Kompensator (70) und die Laserdiodentemperatursteuerung (81) Bestandteil
einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC = Application
Specific Integrated Circuit) sind.
17. Laserdiodensteuerung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die
anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) die Anordnung von
Abtast-Halteverstärkern (50) beinhaltet.
18. Laserdiodensteuerung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der
Nebenschlußschalter (40) eine Stromstärke von 2 A in weniger als 25 Nano
sekunden schalten kann.
19. Laserdiodensteuerung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die
Laserdiodensteuerung Bestandteil eines Mehrkanal-Laserdrucksystems ist.
20. Laserdiodensteuerung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die
Laserdiodensteuerung Bestandteil eines Thermodrucksystems ist.
21. Laserdiodensteuerung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die
Laserdiodensteuerung Bestandteil eines Drucksystems mit einer Innen
trommel ist.
22. Laserdiodensteuerung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die
Laserdiodensteuerung Bestandteil eines Drucksystems mit einer Außen
trommel ist.
23. Laserdiodensteuerung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der
thermische Kompensator (70) so programmiert ist, daß die optische Leistung
bei Temperaturschwankungen konstant gehalten wird.
24. Laserdiodensteuerung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der
thermische Kompensator (70) mit einer Vielzahl von Zeitkonstanten program
miert ist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/866,437 US5966394A (en) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | Laser diode controller |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19822069A1 true DE19822069A1 (de) | 1998-12-03 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19822069A Withdrawn DE19822069A1 (de) | 1997-05-30 | 1998-05-16 | Laserdiodensteuerung |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5966394A (de) |
JP (1) | JPH1170699A (de) |
DE (1) | DE19822069A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7443413B2 (en) | 2005-10-21 | 2008-10-28 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Laser diode modulator and method of controlling laser diode modulator |
Families Citing this family (36)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6067307A (en) * | 1998-06-12 | 2000-05-23 | Lucent Technologies Inc. | Vertical cavity surface emitting laser driving circuit |
US6226114B1 (en) * | 1998-07-02 | 2001-05-01 | Scientific-Atlanta, Inc. | Temperature compensation for uncooled laser |
WO2001015289A2 (en) * | 1999-08-09 | 2001-03-01 | Perceptron, Inc. | Method and system for maximizing safe laser power of structured laser light projectors |
US6302507B1 (en) * | 1999-10-13 | 2001-10-16 | Hewlett-Packard Company | Method for controlling the over-energy applied to an inkjet print cartridge using dynamic pulse width adjustment based on printhead temperature |
US6801557B2 (en) | 2000-04-07 | 2004-10-05 | Gang Liu | Laser driver for a laser sensing system |
US6515693B1 (en) | 2000-06-29 | 2003-02-04 | Eastman Kodak Company | Calibration station for a printhead adapted to compensate for the wavelength sensitivity of an image recording material |
US6701222B1 (en) | 2000-07-06 | 2004-03-02 | Corvis Corporation | Transmission systems and components utilizing thermo-stabilization and method of use therein |
JP4255611B2 (ja) * | 2000-10-30 | 2009-04-15 | 富士通株式会社 | 光源装置及び光源装置の波長制御装置 |
US6792015B1 (en) * | 2000-12-29 | 2004-09-14 | Cisco Technology, Inc. | Thermo-electric cooler circuit and method for DWDM/TDM mode selection |
US6606330B2 (en) | 2001-05-07 | 2003-08-12 | Lexmark International, Inc. | Laser drive compensation by duty cycle and power |
US6697402B2 (en) * | 2001-07-19 | 2004-02-24 | Analog Modules, Inc. | High-power pulsed laser diode driver |
US7573688B2 (en) | 2002-06-07 | 2009-08-11 | Science Research Laboratory, Inc. | Methods and systems for high current semiconductor diode junction protection |
US7327380B2 (en) * | 2003-01-31 | 2008-02-05 | Eastman Kodak Company | Apparatus for printing a multibit image |
US6930274B2 (en) * | 2003-03-26 | 2005-08-16 | Siemens Vdo Automotive Corporation | Apparatus and method of maintaining a generally constant focusing spot size at different average laser power densities |
US7505493B1 (en) | 2005-02-10 | 2009-03-17 | Science Research Laboratory, Inc. | Methods and systems for semiconductor diode junction protection |
US7620320B2 (en) * | 2005-02-14 | 2009-11-17 | Lsi Corporation | Fibre selective control switch system |
JP4773146B2 (ja) * | 2005-07-01 | 2011-09-14 | 富士フイルム株式会社 | 半導体レーザの駆動方法および装置、並びに半導体レーザ駆動電流パターンの導出方法および装置 |
US7592825B1 (en) | 2005-08-22 | 2009-09-22 | Science Research Laboratory, Inc. | Methods and systems for semiconductor diode junction screening and lifetime estimation |
JP5022587B2 (ja) * | 2005-10-07 | 2012-09-12 | 富士フイルム株式会社 | 半導体レーザの駆動方法および装置、並びに補正パターンの導出方法および装置 |
US7897895B2 (en) * | 2006-05-01 | 2011-03-01 | General Electric Company | System and method for controlling the power level of a laser apparatus in a laser shock peening process |
US7684960B1 (en) | 2006-10-18 | 2010-03-23 | Science Research Laboratory, Inc. | Methods and systems for semiconductor diode junction protection |
US8729870B2 (en) | 2008-08-15 | 2014-05-20 | Analog Modules, Inc. | Biphase laser diode driver and method |
US8207711B2 (en) * | 2008-08-15 | 2012-06-26 | Analog Modules, Inc. | Biphase laser diode driver and method |
WO2013162535A1 (en) * | 2012-04-25 | 2013-10-31 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Operating vertical-cavity surface-emitting lasers |
CN102723868B (zh) * | 2012-06-26 | 2014-11-05 | 深圳市大族激光科技股份有限公司 | 恒流源 |
US9477566B2 (en) * | 2013-03-14 | 2016-10-25 | National Instruments Corporation | Power leveling of a system under test |
US9124061B2 (en) * | 2013-05-14 | 2015-09-01 | Spectralus Corporation | Projection RGB-laser light source with stabilized color balance |
US20140341593A1 (en) * | 2013-05-16 | 2014-11-20 | Alcatel-Lucent Usa Inc. | Method And Apparatus For Optical Transmission In A Communication Network |
US9853545B2 (en) | 2015-06-30 | 2017-12-26 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Power regulator having current and voltage modes |
EP3412466B1 (de) * | 2016-02-05 | 2020-04-22 | Ricoh Company, Ltd. | Bildaufzeichnungsvorrichtung und bildaufzeichnungsverfahren |
JP6648767B2 (ja) * | 2016-02-05 | 2020-02-14 | 株式会社リコー | 画像記録装置および画像記録方法 |
CN108684201B (zh) * | 2016-02-05 | 2020-08-04 | 株式会社理光 | 图像记录装置和图像记录方法 |
US10901161B2 (en) | 2018-09-14 | 2021-01-26 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Optical power transfer devices with an embedded active cooling chip |
JP2020088020A (ja) * | 2018-11-16 | 2020-06-04 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 検出回路、駆動回路および発光装置 |
JP7414729B2 (ja) * | 2018-11-27 | 2024-01-16 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 駆動装置および発光装置 |
JPWO2020129521A1 (ja) * | 2018-12-19 | 2021-11-11 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 発光駆動回路および発光装置 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61265883A (ja) * | 1985-05-20 | 1986-11-25 | Olympus Optical Co Ltd | 半導体レ−ザ駆動装置 |
US4837787A (en) * | 1986-06-04 | 1989-06-06 | Konishiroku Photo Industry Co., Ltd. | Semiconductor laser device with light emission inhibiting means |
US4835780A (en) * | 1986-12-08 | 1989-05-30 | Ricoh Company, Ltd. | Semiconductor laser output control circuit |
JP2550447B2 (ja) * | 1991-05-16 | 1996-11-06 | 富士通株式会社 | レーザダイオードの制御方式 |
JPH05190949A (ja) * | 1992-01-13 | 1993-07-30 | Rohm Co Ltd | レ−ザ−ダイオ−ド駆動回路 |
US5309458A (en) * | 1992-03-02 | 1994-05-03 | Ecrm Trust | Method and apparatus for stabilizing laser diode energy output |
US5276697A (en) * | 1992-11-04 | 1994-01-04 | Eastman Kodak Company | Laser diode automatic power control circuit with means of protection of the laser diode |
JPH06152027A (ja) * | 1992-11-12 | 1994-05-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レーザ駆動回路 |
US5479425A (en) * | 1994-11-23 | 1995-12-26 | Harris Corporation | Thermal compensation of injection laser diodes driven by shunt current modulations |
US5602860A (en) * | 1995-04-19 | 1997-02-11 | Optelecom, Inc. | Laser thermal control using thermoelectric cooler |
US5598040A (en) * | 1995-05-31 | 1997-01-28 | Eastman Kodak Company | Laser writer having high speed high current laser driver |
-
1997
- 1997-05-30 US US08/866,437 patent/US5966394A/en not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-05-16 DE DE19822069A patent/DE19822069A1/de not_active Withdrawn
- 1998-05-25 JP JP18131698A patent/JPH1170699A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7443413B2 (en) | 2005-10-21 | 2008-10-28 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Laser diode modulator and method of controlling laser diode modulator |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5966394A (en) | 1999-10-12 |
JPH1170699A (ja) | 1999-03-16 |
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