JP2002076504A - 面発光レーザ駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザパワーを変動させず、かつ、迅速にレ
ーザの自動光量制御を行う。 【解決手段】 バイアス電流源Ｉｂから出力されたバイ
アス電流Ｉｂは、分岐して終端抵抗Ｒ４及び面発光レー
ザＬＤを流れる。また、面発光レーザＬＤをオフする
際、スイッチＳＷ１を端子ａに切り替え、相補電流Ｉｓ
を電圧源Ｖ２に直接供給する。これにより、面発光レー
ザＬＤのオン／オフに関係なく、電圧源Ｖ２に供給され
る電流の大きさをほぼ等しくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、面発光レーザ駆動
装置に係り、特に、レーザゼログラフィーに用いて好適
な面発光レーザ駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】１．従来の面発光レーザ駆動装置の種類 （１）レーザ駆動について 従来、ゼログラフィー用のレーザ駆動回路としては、大
きく分けて３つの種類が知られている。

【０００３】例えば特開平１１−６８１９８公報の図２
に示すように、レーザに印加する電圧を直接駆動回路側
で制御するものである。この回路は、ロジックゲートの
電源電圧を直接制御することで光量を調整できるため、
極めて安価に構成することができる。この回路では、ロ
ジック部の出力電圧はロジック部のＧＮＤを基準にして
発生している。したがって、駆動回路とレーザが離れて
設置されている場合、このＧＮＤレベルがレーザのカソ
ードと一致していないために共通インピーダンスによる
クロストークや、自動光量制御時と変調時とでＧＮＤレ
ベルに差があると設定したはずのパワーで変調できない
問題が生じる。

【０００４】また、駆動の対象としている面発光レーザ
をレーザゼログラフイーに適用しようとした場合には多
数のレーザを自動光量制御しなければならない。この場
合には、駆動のためのゲート毎に光量制御のための電圧
源を個別に設けなければならない。しかし、この時電圧
源に要求される性能としては出力インピーダンスが低く
なければならず、このために電源出力のデカップリング
コンデンサをチップ内に設けたり、電源回路の出力イン
ピーダンスを下げるためバイアス電流を増加することな
どはＩＣチップを設計する上で大きな制約となる。

【０００５】これに対して、特開昭５９−１８９６４号
公報の第２図に示すレーザーダイオード駆動回路は、終
端抵抗を用いて駆動電圧をレーザの直近で発生させてお
り、上述したようなＧＮＤレベルのずれは生じにくい。
さらに、レーザーダイオード駆動回路は、出力が電流で
ある。任意の電流を生成することは、出力インピーダン
スの低い電圧を多数生成するのに比較して容易である。
したがって、このレーザーダイオード駆動回路を使え
ば、ＩＣチップ内でコストを上げずに複数のチャンネル
を別個に制御することが可能である。

【０００６】以上述べた電圧駆動に対して、従来の端面
発光レーザでは、特開昭５７−１３７９０号公報の第２
図に示すように、電流駆動回路が一般的に使用されてき
た。この電流駆動回路は、同図に示すアンプ５、トラン
ジスタＱｌ、抵抗ＲＥ１で構成する定電流回路で発生し
た電流を、電流スイッチＱ２，Ｑ３でオン／オフしてレ
ーザＬＤ１に供給するものである。この電流駆動回路が
従来用いられてきた理由は以下の通りである。

【０００７】図３８に示すように、端面発光レーザでは
印加電圧に対し駆動電流が指数関数的に増大していくた
め、電圧で制御しようとするとバイアスポイントにより
微分抵抗（△Ｖ／△Ｉ）が変動し、制御のための負帰還
ループに非線型要素が入り込み制御が難しくなる。これ
に対し電流で駆動すると、レーザ発振の閾値電流以上で
は、光量と電流が比例するため負帰還ループが線形要素
で構成されることになり制御が容易となるからである。
さらに、多数のレーザを駆動しなければならない場合で
あっても、電流駆動であれば比較的容易にレーザ毎に電
流源を設けることができるからである。

【０００８】（２）自動光量制御について 従来、半導体レーザを駆動する装置では、目標の光量を
得るためにフォトダイオードなどの光受光器で半導体レ
ーザの光出力をモニタ電圧に変換した後、モニタ電圧と
目標の光出力に対応した基準電圧との誤差をオペアンプ
などの比較器で検出して、駆動電流を制御する電圧にフ
ィードバックする自動光量制御（以下、「ＡＰＣ」とい
う。）が一般に用いられてきた。

【０００９】さらに、複数の発光点を有する面発光レー
ザを光量制御する場合、各レーザの特性にばらつきがあ
ることを考慮して、個々のレーザについて自動光量制御
を行う必要がある。例えば特開昭６３−１４４６５３号
公報の第１図に示すように、比較器出力をスイッチで切
り替えてレーザを選択し、順次ＡＰＣを行う半導体レー
ザアレイの駆動回路が知られている。ここで、さらに同
公報の第２図を用いて、従来のマルチレーザ自動光量制
御の動作を説明する。

【００１０】１チャンネル目のレーザＬＤｌを自動光量
制御する場合、まずスイッチＭＰを１番目のチャンネル
に切り替える信号がメインパルサーＰとデコーダーＤか
ら生成される。同時に、ＬＤ１の点灯信号であるＳＩに
よりスイッチングトランジスタＴｓ１がオフ状態とな
る。すると、今までＴｓ１側に流れていた電流がトラン
ジスタＴｒ１のベース側に流れ込み、Ｔｒ１がオン状態
となりＬＤ１が点灯する。フォトダイオードＰＤにはＬ
Ｄ１からのみの光が入射され、この入射光の光量によっ
てオペアンプＣＰの出力である制御電圧が決定しサンプ
ルホールド回路を構成するコンデンサＣ１を充電する。

【００１１】次にスイッチΜΡの１チャンネル目をオフ
にして、同時にスイッチングトランジスタＴｓ１をオン
状態にすることにより、レーザＬＤ１は消灯する。ここ
での制御電圧はサンプルホールド回路で（Ｃ１〜）保存
される。以下、スイッチＭＰとスイッチングトランジス
タΤｓｎをメインパルサーとディレイパルサーとデコー
ダで生成された信号で次々と切り替えて全チャンネルの
自動光量制御を行っていく。

【００１２】この半導体レーザアレイの駆動回路は、同
公報の第２図のタイムチャートに示すように、１つのオ
ペアンプ（ＣＰ）と１つのフォトダイオード（ＰＤ）を
用いて時分割で１チャンネルずつ自動光量制御を行うの
で、１個の光検出器で光検出回路を使った簡易な構成で
マルチレーザの自動光量異制御を行うことが出来るとい
う利点がある。

【００１３】また、特開平２−２８７９３３号公報の第
１図に示すように、複数（Ｎ個）のマルチレーザを時分
割で順次ＡＰＣを行う半導体レーザ駆動回路がある。マ
ルチレーザのＡＰＣは、同公報の第３図に示すタイミン
グチャートに従って行われる。

【００１４】この半導体レーザ駆動回路は、駆動電流制
御電圧すなわち駆動回路部にサンプルホールド充電電圧
の算出を行う演算部を有しており、制御電圧を算出する
元となるモニタ電圧を１つのＩ／Ｖ変換器とＮ個の光検
出器とで検出している。これにより、Ｉ／Ｖ変換器を１
つに統一することによる回路のコンパクト化と、演算部
で制御電圧を算出し基準電圧を統一することで基準電圧
の変動の影響を少なくすることができる。また、デジタ
ル制御を行うため、制御の安定性を得るのがアナログ回
路のみによる制御よりも容易であるという利点がある。

【００１５】しかし、このような制御を行うために、Ｄ
／Ａ変換、Ａ／Ｄ変換器やＣＰＵを必要とするためコス
トアップしてしまう。さらに、演算処理を行うために各
チャンネル自動光量制御の収束に長い時間を要し、たと
えば温度変動に対するレーザの電気特性変動に追従でき
ないという問題がある。また、この半導体レーザ駆動回
路は、Ｄ／Ａが一つしかないため、各チャンネルの制御
電圧のホールドにはコンデンサを用いている。しかし、
デジタル制御は制御に時間がかかるため通常ページ間で
しか自動光量制御を行うことができない。このため、毎
スキャンＡＰＣが行えるアナログＡＰＣと比較し、コン
デンサのリークによるドループで制御電圧が変動する問
題点を有する。

【００１６】２．従来からの問題 （１）レーザ駆動について レーザゼログラフィーに用いることの出来る面発光レー
ザと、従来のレーザとの駆動上の電気的な違いは、上記
図３８に示した通りである。すなわち、従来の端面発光
レーザがレーザへの印加電圧に対し電流が１００ｍＡ程
度まで指数関数的に増大するのに対し、面発光レーザは
数１００μＡの小さな電流で電圧―電流特性が直線関係
になる。この理由は、レーザをシングルモードで発振さ
せる必要から発光領域を絞り、このため接合面積が小さ
くなってしまい、図３９に示す面発光レーザの等価回路
において、抵抗値が高くなるためである。このため、小
さい電流を流しただけで、電圧―電流特性が直線領域に
入ってしまう。

【００１７】一方、端面発光レーザも電流を増やしてい
くと、内部抵抗が原因で最終的に電圧―電流特性が直線
になる。しかし、直線領域に入る電流値は、面発光レー
ザと比較すると一桁以上の違いがある。

【００１８】この結果、端面発光レーザでは図４０に示
す等価回路の内部抵抗は数１０Ωであるのに対して、端
面発光レーザでは内部抵抗は数１００Ωとなり一桁以上
大きな値となっている。さらに、面発光レーザでは、多
数のレーザを駆動しなければならないため駆動回路が大
きくなる傾向があり、このため引き回しが長くなってし
まう。また、図４１に示すように、多数の駆動配線が並
行に並んでいるため寄生容量が大きくなったり、線間容
量や共通インピーダンスによるクロストークを生じ易
い。

【００１９】変調速度の点から見ると、端面発光レーザ
の場合、図４０に示すように等価回路の内部抵抗の値は
小さく、図４２に示すように駆動配線は短く、寄生容量
が小さく。この結果、パルスの立ち上がり及び立ち下が
りは、図４３に示すように、時定数τが小さいため急峻
になる。一方、面発光レーザの場合、図４１に示す等価
回路の内部抵抗の値は大きく、配線は長く、隣接配線と
の寄生容量を含めた容量が大きくなる。この結果、駆動
電流波形の立ち上がり及び立ち下がりは、図４４に示す
ように、時定数τが大きく非常に緩慢になる。

【００２０】従来の電流駆動回路では、端面発光レーザ
は１ｎｓｅｃ近くで立ち上がる。これに対して、画発光
レーザの時定数は端面発光レーザの時定数に比べて数１
０倍になり、変調速度は数１０ＭＨｚ程度である。これ
は、ビーム数が多いにもかかわらず、全体的に変調速度
が上がらないことを意味する。したがって、この変調速
度を大幅に改善しなければ、面発光レーザを使うメリッ
トは生じない。

【００２１】ここで、図４５に示す電圧駆動回路につい
て説明する。電圧駆動のメリットは、時定数τ＝ＣＲの
抵抗Ｒがレーザの内部抵抗と終端抵抗との並列抵抗で決
まることである。このため終端抵抗を小さくすると、パ
ルスの立ち上がり及び立ち下がり時定数τが小さくな
り、変調速度が上がる。しかし、終端抵抗にレーザ駆動
に直接寄与しない電流が流れ、消費電流が大幅に増える
問題がある。

【００２２】図４６は、各レーザに終端抵抗を接続し、
それらに定電流源で電流を流してレーザを駆動した回路
を示す図である。例えば終端抵抗を１００Ωにした場合
を想定する。ここでの１００Ωはシングルモード面発光
レーザの内部抵抗に比べ小さい値であり、かつ駆動回路
とレーザを接続する伝送線路とのインピーダンス整合が
できる値である。レーザゼログラフィーでは近赤外の７
８０ｎｍの波長が広く使われている。また、室温でレー
ザダイオードが順バイアスされる電位（電流が流れ始め
る電圧）は１．８Ｖ程度である。量子効率を５０〜１０
０％、レーザ発振閾値を０．５ｍＡとすると、２．５ｍ
Ｗ出力を得るには１〜２ｍＡ程度の電流が必要である。
このため、レーザダイオードの内部抵抗を３３３Ωと仮
定すると、レーザダイオードには順バイアス電圧の１．
８Ｖにさらに０．７Ｖを加えて２．５Ｖにする必要があ
る。

【００２３】このとき、終端抵抗に流れる電流は、上記
図４６に示すように、１チャンネル当たり２５ｍＡとな
り、３６チャンネルでは９００ｍＡである。レーザに流
れる電流がＭＡＸ２ｍＡであるから、合計９７２ｍＡで
ある。この３６チャンネルの駆動を仮に１チップの駆動
ＩＣで行うとすると、電源電圧＝５Ｖとして、ＩＣでの
消費電力は（５Ｖ−２．５Ｖ）×９７２ｍＡ＝２．４３
Ｗとなり、通常のローコストのＱＦＰのようなパッケー
ジの限界消費電力１Ｗを大幅にオーバーする。このた
め、１チップで３６チャンネルを駆動するのは困難であ
り、複数チップでレーザを駆動しなければならない。

【００２４】たとえばこの場合を考えると、消費電力か
ら考えて３チップで駆動することになる。しかし、コス
トは高くなり、さらに配線距離が長いｃｈが出てくる。
配線距離がばらつくとチャンネル毎のパルス点灯時の光
量もばらつくため、短い配線を長くして特性を一致させ
なければならない。このため全体として変調速度が上げ
られなくなる。また終端抵抗で駆動する場合、感光体の
高感度化などでレーザパワーを小さくできたとしても、
殆どの電流が終端抵抗に流れているため消費電力の低減
にはならない。

【００２５】そこで、図４７に示すように、終端抵抗に
直列に電源を接続する。この回路は、特開平６−２７５
８９５の図１に示す回路に近い。同図において、レーザ
と直列に電源を接続することでＦＥＴ駆動回路にかかる
電圧を小さくし、駆動回路を低消費電力化している。

【００２６】図４７の構成を実際に実現しようとする
と、チャンネル毎の電源が問題となる。この場合、電源
はｎｓｅｃオーダまで低い出力インピーダンスを維持で
きなければ、発光する瞬間の駆動回路のインピーダンス
が見かけ上大きくなり、最終値にまで立ち上がらない。
このような用途には通常の電源出力に高周波特性に優れ
たコンデンサを接続して使用する。しかし、例えばＩＣ
チップ内にこのような電源を３６チャンネル作ること
は、コストの点やスペースの点で難しい。

【００２７】そこで、図４８に示すように、電源を１個
にして終端抵抗の１端を共通に接続されて電源に接続す
る回路を構成する。この回路は、電源が１個で済む。図
４９に示すように、電源にレーザダイオードが順バイア
スとなる電圧１．８Ｖを設定し、これに定電流回路で終
端抵抗の電位差０．７Ｖを発生するために定電流源で７
ｍＡを流すことを考えると、消費電流は１チャンネル当
たり終端抵抗が７ｍＡとなる。レーザへは図４６と同様
に、２ｍＡで合計９ｍＡとなる。３６ｃｈ駆動ＩＣを想
定して消費電力を予想すると、９ｍＡ×３６チャンネル
×２．５Ｖ＝８１０ｍＷとなる。この程度なら何とか１
チップで３６チャンネル駆動できるレベルである。

【００２８】この回路は電源電圧の安定性の点で問題が
ある。図４８に示したように、電源が１個の場合レーザ
の点灯の仕方で電源電圧が変動してしまう。図５０は、
市販のＩＣ電源レギュレータの出力インピーダンス特性
を示した図である。周波数が高くなるほど出力インピー
ダンスが高くなっている。レーザのオン、オフを考える
と、ｎｓｅｃオーダまでの速度で変調するため周波数帯
域は１ＧＨｚ近い。

【００２９】電源レギュレータＩＣの出力インピーダン
スが周波数と共に増加するのは、周波数が高いほど内蔵
するエラーアンプのゲインが小さくなり、負帰還による
出力インピーダンス低減の効果がなくなるためである。
通常、これを考慮して、周波数が高いところはコンデン
サを接続し、出力インピーダンスが高くなるのを抑えて
いる。しかし、コンデンサが有効なのは高い周波数領域
で、低い領域はレギュレータ内の負帰還でインピーダン
スを下げており、全周波数領域をカバーできない。

【００３０】このような特性の電源レギュレータによっ
て負荷が変動すると、図５１に示すように、出力も変動
する。図５１では、負荷電流が１００ｍＡ変化した場合
の出力電圧変動を示している。なお、出力にコンデンサ
を接続してなければ電源電圧が０．７Ｖ程度変動し、コ
ンデンサがあっても０．１Ｖ程度の変動がある。

【００３１】図４９で説明したように、１チャンネル当
たりの電流は９ｍＡであり、このうち終端抵抗には７ｍ
Ａが流れ込む。面発光レーザを３６個中１４個点灯する
と、１００ｍＡ近い電流変動がある。これによって０．
１Ｖの電位変動が生じると、たとえば１４個以外に点灯
しつづけているレーザがあったとすると、このレーザの
端子電圧が０．ｌＶ変動することになり、レーザの内部
抵抗を３３３Ωと仮定すると０．３ｍＡのレーザ駆動電
流が変動し、数１００μＷのパワー変動が生じる。点灯
光量が２ｍＷとすると１０％程度の光量変動に相当し、
特にハーフトーンを描いた際にはクロストークとして画
質の劣化を生じる。

【００３２】つぎに、電流駆動回路について説明する。
図５２に示す電流駆動回路は、上述した電圧駆動回路と
異なり、時定数を短くする手段が無い。このため一般に
微分電流を重畳することが用いられる。

【００３３】例えば特開昭６２−６２５７２号公報の第
２図に示すレーザダイオード駆動制御回路は、信号Ｖｓ
がｈｉｇｈになったときにトランジスタＱ３がオンし、
コンデンサＣと抵抗Ｒ１で決まる時定数でＱ４のベース
が駆動されると、トランジスタＱ４から同公報の第５図
に示すＶｓに対応する微分電流がレーザの立ち上がりを
補償するものである。このレーザダイオード駆動制御回
路は、微分電流の大きさが動作状態に合わせて制御され
ていないため、例えばレーザ光量を変えたり温度が変わ
ったり、あるいはレーザの経時変化で駆動電流が変わっ
た場合には補償量に過不足を生じるという問題がある。

【００３４】一方、特開昭５７−３９５９５号公報の第
３図に示すように、レーザへの電流調整用の抵抗Ｒ１に
スピードアップコンデンサを並列に接続された半導体発
光素子駆動回路がある。そして、同公報の第４図に示す
ように、オーバーシュートぎみの駆動電流波形Ｉオン、Ｉ
オフを生成し、矩形の光出力ＯＰを得る。この半導体発光
素子駆動回路は、出力電圧Ｅ２の振幅が大きくなると微
分電流波形の振幅も大きくなるが、レーザダイオードの
Ｖ−Ｉ特性が非線形性であるゆえに、同一のコンデンサ
容量Ｃ１ですべての光量を補正することはできない。

【００３５】また、特開平９−８３４４２号公報の図１
に示す発光素子駆動回路は、同公報の図２に示すよう
に、レーザのオン、オフに合わせたパルス波形をＲｄで
生成し、この端子電圧をスピードアップコンデンサでレ
ーザに容量結合することで微分電流Ｉｄを重畳してい
る。この発光素子駆動回路は、矩形波をつくる抵抗Ｒｐ
に流す電流としてレーザに流す相補電流を与えている。
したがって、レーザへの駆動電流に比例して重畳される
微分電流が変わる。この半導体発光素子駆動回路も、特
開昭５７−３９５９３号公報の第３図と同様に、ダイオ
ードの非線形性ゆえにある条件で補正ができたとしても
条件が変化すると補正がずれるという問題点を有する。

【００３６】また、同公報の第３図を除いて、微分電流
を生成する回路とレーザ駆動回路の回路構成が異なって
いるため、微分電流の位相と駆動電流の位相がずれる可
能性がある。そして、位相がずれると立ち上がりが２段
階になるなど別の問題を生じる。

【００３７】ここで、レーザのＶ−Ｉ特性が非線形であ
るとどうして補正がずれるのかについて説明する。

【００３８】図５３は、Ｖｃｓｅｌ定電流駆動の回路構
成を示す図である。このＶｃｓｅｌ定電流駆動回路は、
レーザを駆動するための電流源と、振幅が電流源の電流
値に比例し、かつレーザのオン／オフ制御のスイッチと
同期したパルスを発生するパルス電圧源と、微分電流を
レーザの駆動電流に重畳するためのコンデンサとを備え
ている。

【００３９】例えばレーザの駆動電流が倍になると、補
正のための微分電流も倍になる。図５４は、半導体レー
ザのＶ−Ｉ特性を示す図である。このＶ−Ｉ特性による
と、電流を倍にしてもＶ−Ｉ特性が指数関数的であるた
めに端子電圧がわずかしか上がらない。配線の寄生容量
による立ち上がりのなまりを補正するのであれば、この
電圧の変化に比例して微分電流を設定しなければならな
い。しかし、駆動電流に比例しているためレーザ駆動電
流を倍にすると微分電流も倍になり過補償になってしま
う。

【００４０】逆に、図５５に示すように、レーザ駆動電
流を左から右へと示すように１／２にすると、レーザの
印加電圧はわずかしか変化しない。これに対して、補償
微分電流は半分にまで小さくなるため、補償が不足して
波形はなまってしまう。レーザゼログラフィーでは環境
や感光体の劣化に応じ常時レーザパワーを制御してお
り、ー定の光量でしか使えないことは致命的である。そ
こで、レーザ光量が変わっても補正が常に最適制御され
る回路が必要になる。

【００４１】（２）自動光量制御について 端面発光レーザとシングルモードの面発光レーザとの光
学的な違いは、面発光レーザが駆動電流によりビームの
広がり角や発振モードが変化したり、光量が小さいこと
である。

【００４２】１ビーム当たりの光量が小さい場合、例え
ばビーム数を多くして単位面積当たりの露光量として十
分なパワーがあったとしても、個々のビームの光量を制
御するために受光器から得られる出力は小さい。

【００４３】また、駆動電流によりビームの広がり角が
変わるため、スリットを使って中央付近のビームだけを
使わなければならず、小さい光量がさらに小さくなる。
ビーム光量が小さくなると、フォトダイオードで検出さ
れる電流は小さくなる。自動光量制御のために端面発光
レーザと同程度のモニター電圧を得ようとすると、フォ
トダイオードの負荷抵抗を大きくしなければならない。
このため、時定数が大きくなって自動光量制御の収束性
が悪化し、収束に時間がかかるようになる。

【００４４】図５６は、従来の時分割制御でのマルチレ
ーザの自動光量制御を示す回路図である。前述したよう
に、面発光レーザは、１ビーム当たりのレーザパワーが
小さい。さらに、そのビーム中心部分だけを選択して利
用するため、光検出器の電流も小さくなる。このため、
出力電圧を上げるために負荷抵抗Ｒを大きくしなければ
ならない。一方、フォトダイオードの負荷容量は、寄生
容量など回路中の静電容量Ｃがそのままなら、負荷抵抗
Ｒとの積である時定数ＣＲが大きくなり自動光量制御の
収束までに時間がかかる。

【００４５】特に繰り返し全チャンネルを自動光量制御
する場合、最初のチャンネルは直前の光量がゼロである
と誤差検出を行う比較器の出力が振り切れているため、
収束までに長い時間を要する。図５７及び図５８は、図
５６に示すマルチレーザ自動光量制御回路でＡＰＣが繰
り返し全チャンネルに対し行われているうちで最初のチ
ャンネル１（ＡＰＣ１）とチャンネル２（ＡＰＣ２）の
受光器のアノードに接続された抵抗の端子電圧を示した
波形図である。

【００４６】自動光量制御開始直前の変調動作時にレー
ザが消灯している場合、誤差検出比較器の反転入力端子
側に入力されるモニタ電圧は０Ｖである。誤差検出比較
器は、図５７に示すように、これを補正しようとプラス
側電源電圧までふりきれたような光モニタ出力を得る。
この結果、光モニタ出力は目標出力を大きくオーバーし
た状態からその目標出力に収束するので、自動光量制御
に長い時間がかかる。

【００４７】反対に、変調時に２個以上のレーザが点灯
している場合、誤差検出比較器は、図５８に示すよう
に、これを補正しようとマイナス側電源電圧までふりき
れたような光モニタ出力を得る。受光器出力は目標出力
よりも下回っており、光モニタ出力はその状態から目標
出力に収束するので、自動光量制御に長い時間がかか
る。

【００４８】このように、マルチレーザの自動光量制御
をレーザ毎に順次行う場合、光検出器に入射される光量
が低いと、最初のチャンネルの自動光量制御に特に長い
時間がかかってしまった。

【００４９】さらに、２チャンネル目以降ｎチャンネル
目までの切り替え時のタイミング制御については何ら注
意が払われておらず、比較器の出力が切り替え毎に大き
く変動し、負帰還が収束するまでに長い時間を要してい
た。

【００５０】例えば前述した特開昭６３−１４４６５３
号公報の第１図の場合、ディレイラインやデコーダを使
用して切り替え信号を生成しているが、ディレイライン
のディレイ時間は内部の素子の定数で決まってします。
したがって、同公報の第２図のように、環境温度や素子
ばらつきにかかわらず、ＬＤ１の立ち下がりとＬＤ２の
立ち上がりを正確に一致させることは困難である。

【００５１】さらに、同公報の第１図では、レーザＬＤ
ｎを点灯させるためのスイッチングトランジスタＴｓｎ
をオフにする信号Ｓｎを発生しても、Ｔｓｎのコレクタ
ー容量が原因でＴｒ１が完全にオンになってレーザが点
灯するまで時間がかかってしまう。したがって、Ｓ１〜
Ｓｎの信号の立ち上がりと立ち下がりがたとえ一致した
としても、ＬＤ１のレーザの消灯とＬＤ２のレーザの点
灯とを一致させることはできない。

【００５２】このＬＤ１の立ち下がりとＬＤ２の立ち上
がりが一致しない場合の問題点を図５９及び図６０を用
いて説明する。図５９は、ＬＤ１の立ち下がりとＬＤ２
との立ち上がりに時間が空いた場合を示す図である。光
モニター信号が一旦下がるため、復帰するまでの期間が
収束時間に追加される。さらに、ＬＤの点灯タイミング
に含わせて光量制御のタイミング（ＡＰＣ１〜ＡＰＣ
ｎ）を設定すると、収束しない状態で制御電圧が取り込
まれるため制御電圧が目標光量を与える電圧からずれて
しまう。

【００５３】逆に、図６０は、ＬＤ１の立ち下がりより
前にＬＤ２の立ち上がりがオーバーラップした場合を示
す図である。光モニター信号が一旦上昇するため、同様
に復帰までの時間が収束時間に追加される。同様に収束
しない状態で制御電圧が取り込まれるため、制御電圧が
目標光量を与える電圧からずれる。

【００５４】半導体レーザの光量が十分得られ、かつ自
動光量制御回路中のＣＲ時定数が小さい場合には収束時
間が短い。したがって、特開昭６３−１４４６５３号公
報の第２図に示すように、厳密にタイミング制御が困難
な方法で切り替え信号を生成したり、レーザ点灯タイミ
ングが遅延して比較器出力に変動が生じても、迅速に収
束するので大きな問題にはならない。しかし、面発光レ
ーザのように、光モニター光量が小さく、かつ短い期間
に多数のレーザの自動光量制御を行わなければならない
場合、自動光量制御により目標の光量を得るまで長い時
間がかかり、さらに、所定の時間で強制的に自動光量制
御を打ち切ると、目標光量が得られない問題があった。

【００５５】したがって、モニター光量が小さく検出速
度が遅い受光センサを使っても、多数のレーザを１スキ
ャン中の短い時間を利用しながら自動光量制御を行わな
ければならない。このためには、各レーザの自動光量制
御で無駄な時間を極力無くすことが必要となる。

【００５６】第１の無駄な時間は、毎スキャン全チャン
ネルを自動光量制御する際の最初のチャンネルの収束時
間である。レーザをオフした状態から開始すると、受光
センサーの出力が立ち上がるまでは負帰還がかからない
ため、受光センサーの立ち上がり時間がそのまま無駄な
時間になる。これを最初から立ち上げておくために予め
レーザを点灯しておく方法も提案されている。しかし、
受光センサーの応答が遅いためかなり以前から点灯して
おかなければならず、場合により感光体を露光させるこ
とにもなり、トータルで見ると自動光量制御にかかる時
間の短縮にはつながらない。

【００５７】また、特開平５−１３６５０２号公報の図
１に示すように、受光器出力をサンプルホールドするレ
ーザ駆動回路が提案されている。しかし、増幅器の出力
をサンプルホールドしているだけなので、増幅器の入力
の立ち上がりが遅ければレーザが点灯してから立ち上が
るまでの収束時間が短縮することにはならない。その他
収束時間を短くする工夫は、受光器以外に対しても様々
提案されている。

【００５８】さらに、特開平１１−３５４８７８号公報
の図１及び図３に示すように、比較器出力の位相補償コ
ンデンサを変調時サンプルホールド状態にして次の自動
光量制御にかかる時間を短くするレーザダイオード駆動
装置が提案されている。しかし、このレーザダイオード
駆動装置も、受光器出力の立ち上がりが遅ければトータ
ルで収束時間の短縮にはならない。

【００５９】その他比較器出力が振り切れないようにす
る方式として、特開昭６０−１１５２７８号公報の第６
図に示すように、半導体レーザ駆動方式が提案されてい
る。この半導体レーザ駆動方式は、過電流に対し非常に
弱い端面発光レーザを守るため、疑似信号を負帰還ルー
プに与えて比較器が飽和するのを防止するものである。
しかし、この半導体レーザ駆動方式は、自動光量制御の
開始時に異常な電流がレーザに流れてレーザの破壊を防
止しようとするものであり、収束時間を大幅に改善する
ものではない。

【００６０】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の電
圧駆動型の面発光レーザ駆動装置は、レーザをオン／オ
フすると、電源レギュレータに流れ込む電流が変わって
その出力電圧に変化が生じ、その結果、レーザパワーが
変動する問題があった。

【００６１】さらに、レーザの光量制御においては、収
束時間を短縮することが重要であり、特にマルチレーザ
の場合にはそれが顕著であった。

【００６２】本発明は、このような課題を解決するため
に提案されたものであり、レーザパワーを変動させず、
かつ、迅速にレーザの自動光量制御を行うことができる
面発光レーザ駆動装置を提供することを目的とする。

【００６３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
終端抵抗と、アノード側を前記終端抵抗の一端に接続
し、前記終端抵抗に対して並列に接続された面発光レー
ザと、前記終端抵抗の前記一端に接続し、前記面発光レ
ーザのアノード側及び前記終端抵抗に電流を供給する第
１の電流供給手段と、前記終端抵抗の他端に接続され、
所定の電圧を出力する電圧源と、前記電圧源の出力電圧
が一定になるように、前記面発光レーザのオン／オフに
応じて前記電圧源の出力端子に電流を供給する第２の電
流供給手段と、を備えている。

【００６４】この発明は、いわゆる電圧駆動型の面発光
レーザ駆動装置であって、終端抵抗に電流が流れ過ぎて
消費電力が大きくならないように電圧源を備えている。
しかし、面発光レーザがオンになったりオフになったり
すると、終端抵抗を流れる電流に変化が生じ、電圧源の
出力電圧に変化が生じる。この結果、面発光レーザのレ
ーザパワーに変動が生じることがある。そこで、電圧源
の出力電圧が一定になるように、面発光レーザのオン／
オフに応じて前記電圧源の出力端子に電流を供給してい
る。

【００６５】なお、前記電圧源の代わりにダイオードを
用いることができる。図６１は、ダイオードを使った電
圧駆動回路を示す図である。ＰＮ接合ダイオードやツエ
ナーダイオードなどは、等価的には内部に電圧源を持っ
ている。これを利用すると、電圧レギュレータを使用せ
ずに消費電力を低減することができる。

【００６６】図６２は、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）の
電圧−電流−光量特性を示す図である。レーザダイオー
ドが順バイアスとなる電圧は１．８Ｖ程度であり、レー
ザ発振閾値電圧は２Ｖ程度である。したがって電圧源の
代わりに直列接続するダイオードの順電圧降下は２Ｖ弱
が望ましい。図６３は、（株）オーム社のスペックシー
トからの図であり、市販の小信号用スイッチングダイオ
ードであって２つのダイオード（Ｄ１＋Ｄ２）の直列回
路の特性を示す図である。室温の２５℃において、７ｍ
Ａ時に１．５Ｖになり、この時の微分抵抗は数１０Ωで
ある。したがって、シリコンダイオードを２個接続して
終端抵抗を７０Ωにすると、図４７に示した共通電源の
電源電圧を１．５Ｖにしたのと同等になる。さらに、レ
ーザ個別に終端抵抗が入っているためクロストークの問
題が発生しない。

【００６７】素子の特性を利用した場合、温度に対する
安定性が問題となる。通常シリコンのＰＮ接合ダイオー
ドは温度係数が−２ｍＶ／℃であり、ガリ砒素レーザは
−３ｍＶ／℃である。シリコンＰＮ接合ダイオードを２
個直列接続した場合は−４ｍＶ／℃になり、その差は１
ｍＶ／℃になる。この結果、レーザダイオードの温度変
動をある程度相殺することがわかる。実際温度が下がっ
ていくと終端抵抗側の電位が上昇し消費電流が減少す
る。しかし、温度係数の差は−１ｍＶ／℃であるので、
通常の使用温度範囲の０℃から１００℃でも最悪７５ｍ
Ｖの差にしかならず、実用上問題にはならない。

【００６８】このようにダイオードを用いた面発光レー
ザ駆動装置は、請求項４に記載されている。すなわち、
請求項４記載の発明は、終端抵抗と、アノード側を前記
終端抵抗の一端に接続し、前記終端抵抗に対して並列に
接続された面発光レーザと、前記終端抵抗の前記一端に
接続し、前記面発光レーザのアノード側及び前記終端抵
抗に電流を供給する電流供給手段と、前記終端抵抗の他
端にアノード側が接続されたダイオードと、を備えてい
る。

【００６９】請求項５記載の発明は、レーザ光を出力す
る面発光レーザと、制御電圧に従って前記面発光レーザ
にバイアス電流を供給するバイアス電流供給手段と、前
記面発光レーザをオンするときに前記面発光レーザに電
流を供給する電流供給手段と、前記面発光レーザのオン
に同期して、補償パルス信号を前記面発光レーザに供給
する補償パルス信号供給手段と、補償パルス信号のレベ
ルを制御する補償パルス信号制御手段と、を備えてい
る。

【００７０】この発明は、面発光レーザに常時バイアス
電流を流し、面発光レーザをオンするときに所定の電流
を更に流す電流駆動型である。各回路から面発光レーザ
までの配線には寄生容量が存在し、これによって波形の
なまりが生じる。このため、面発光レーザのオン／オフ
に同期して、補償パルス信号を面発光レーザに供給す
る。しかし、面発光レーザを流れる電流が変化すると、
いわゆるオーバーシュートやアンダーシュートが生じ
る。そこで、補償パルス信号をその変化に合わせて補正
すべく、補償パルス信号のレベルを制御している。ま
た、このようなオーバーシュートやアンダーシュートを
なくすために、請求項６または７記載のように、バイア
ス電流供給手段の制御電圧を設定する制御電圧設定手段
を備えてもよい。

【００７１】請求項１３記載の発明は、レーザ光を出力
する面発光レーザと、前記面発光レーザからのレーザ光
を受光して受光信号を出力する受光手段と、前記受光手
段が出力した受光信号を保持する受光信号保持手段と、
レーザ光の光量制御を開始するときは前回レーザ光の光
量制御を行ったときに前記受光信号保持手段に保持され
た受光信号と基準値とを比較し、レーザ光の光量制御中
のときは前記受光手段からの受光信号とその基準値とを
比較し、前記受光信号が前記基準値に収束するような制
御信号を出力する制御信号出力手段と、前記制御信号出
力手段が出力した制御信号を保持する制御信号保持手段
と、レーザ光の光量制御を開始するときは前回レーザ光
の光量制御を行ったときに前記制御信号保持手段に保持
された受光信号に基づいて、レーザ光の光量制御中のと
きは前記制御信号出力手段からの制御信号に基づいて、
前記面発光レーザに電流を供給する電流供給手段と、を
備えている。

【００７２】この発明は、電圧駆動型または電流駆動型
を問わず、面発光レーザの光量制御を迅速に行うもので
ある。多数の面発光レーザを１スキャンの短い時間で光
量制御をおこなうためには、収束時間を短くする必要が
ある。しかし、電源投入時やチャンネルを変えた時は、
立ち上がり時間がかかったり変動が生じるため、時間が
かかってしまう。そこで、レーザ光の光量制御を開始す
るときは、前回レーザ光の光量制御を行ったときに受光
信号保持手段や制御信号出力手段に保持された信号を用
いることによって、収束を速くして、迅速に光量制御を
行うことができる。なお、レーザ光の光量制御を開始す
るときとしては、あるチャンネルから他のチャンネルに
切り替わったときも含まれる。

【００７３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照しながら詳細に説明する。なお、最初に各装
置の特徴的な基本構成について説明し、次に複数チャネ
ル（マルチレーザ）の構成について説明する。

【００７４】１．基本構成 （１）電圧駆動型 本実施の形態に係る電圧駆動型の面発光レーザ駆動装置
は、面発光レーザの駆動電流と相補的に出力される電流
を電圧源に供給することで当該電圧源の負荷変動を抑制
する。

【００７５】面発光レーザ駆動装置は、図１に示すよう
に、直列に接続された終端抵抗Ｒ４及びコンデンサＣ１
と、これらと並列に接続された面発光レーザＬＤとを備
えている。なお、面発光レーザＬＤのカソード側と、コ
ンデンサＣ１の他端は、それぞれ接地されている。

【００７６】さらに、面発光レーザ駆動装置は、面発光
レーザＬＤのアノード側及び終端抵抗Ｒ４に電流を供給
するバイアス電流源Ｉｂと、スイッチＳＷ１を介して電
流を出力する相補電流源Ｉｓと、並列に接続された抵抗
Ｒ１及びコンデンサＣ２に電流を供給する相補電流源Ｉ
ｓ’と、入力側がスイッチＳＷ２に接続された電流源Ｉ
ａと、ボルテージレギュレータ（電圧源）Ｖ１，Ｖ２と
を備えている。

【００７７】スイッチＳＷ１は、相補電流源Ｉｓからの
相補電流Ｉｓを端子ａ又は端子ｂを介して出力する。ス
イッチＳＷ１の端子ａはスイッチＳＷ２の端子ａに接続
され、その端子ｂは面発光レーザＬＤのアノード側に接
続されている。

【００７８】抵抗Ｒ１及びコンデンサＣ２の一端は相補
電流源Ｉｓ’の出力側に接続され、それらの他端は接地
されている。なお、コンデンサＣ２の端子電圧は、電流
源Ｉａの制御電圧になる。

【００７９】スイッチＳＷ２の端子ａは、抵抗Ｒ２を介
して接地されている。なお、抵抗Ｒ２は、ソースタイプ
の電源レギュレータでも使用可能なように常時電流を流
し出しておくためのものである。スイッチＳＷ２の端子
ｂは、抵抗Ｒ３を介して接地している。そして、スイッ
チＳＷ２は、端子ａ又は端子ｂからの電流を出力する。
電流源Ｉａの入力側はスイッチＳＷ２の端子ａ又は端子
ｂに接続され、その出力側は接地される。

【００８０】電圧源Ｖ１は、接地された抵抗Ｒ３の他端
に、電圧Ｖ１を印加する。電圧源Ｖ２は、抵抗Ｒ４に対
して直列に接続され、また接地されたコンデンサＣ１の
他端に接続され、さらに接地された抵抗Ｒ２の他端に接
続され、電圧Ｖ２を印加する。なお、コンデンサＣ１
は、高周波での出力インピーダンスの上昇を抑える役割
を有する。コンデンサＣ３は相補電流源Ｉｓの制御電圧
をホールドし、コンデンサＣ４はバイアス電流源Ｉｂの
制御電圧をホールドしている。

【００８１】以上のような構成の面発光レーザ駆動装置
では、バイアス電流源Ｉｂから出力されたバイアス電流
Ｉｂは、分岐して終端抵抗Ｒ４及び面発光レーザＬＤを
流れる。

【００８２】面発光レーザＬＤをオンにする場合、スイ
ッチＳＷ１を端子ｂに切り替える。相補電流源Ｉｓが出
力する相補電流Ｉｓは、スイッチＳＷ１を経由して、終
端抵抗Ｒ４とレーザＬＤに流れ込む。これにより、面発
光レーザＬＤがオンになる。このとき、終端抵抗Ｒ４を
流れる電流も増加し、相補電流Ｉｓのうち終端抵抗Ｒ４
に流れる分が電圧源Ｖ２の負荷変動を引き起こす。

【００８３】そこで、面発光レーザＬＤをオフする際、
スイッチＳＷ１を端子ａに切り替え、相補電流Ｉｓを電
圧源Ｖ２に直接供給する。これにより、面発光レーザＬ
Ｄのオン／オフに関係なく、電圧源Ｖ２に供給される電
流の大きさをほぼ等しくすることができる。

【００８４】しかし、相補電流Ｉｓをすべて抵抗Ｒ２に
流した場合、面発光レーザＬＤへの分流分が考慮されて
ないので、補償し過ぎとなり、逆に電圧源Ｖ２の電位が
逆方向に変動する。そこで、面発光レーザＬＤのオン／
オフに同期して、別の電流源で面発光レーザＬＤへの分
流分を補正する。

【００８５】図２に示すように、面発光レーザＬＤの端
子電圧が上昇すると、端子電圧−電流特性が直線領域に
なる。そのときの傾きは終端抵抗Ｒｓｈとレーザの内部
抵抗Ｒｌｄとの並列合成抵抗の逆数となる。終端抵抗Ｒ
ｓｈと内部抵抗Ｒｌｄはほぼ一定のため、直線領域にお
いては終端抵抗Ｒｓｈに流れる電流と面発光レーザＬＤ
に流れる電流との比は一定である。

【００８６】ここで、面発光レーザＬＤがオンのときに
抵抗Ｒ２を流れる電流を表す式（１）と、面発光レーザ
ＬＤがオフのときに抵抗Ｒ２を流れる電流を表す式
（２）とを示す。 （ＬＤオン時のＲ２の電流）＝α×（Ｉｓ＋Ｉｂ） ・・・・・（１） （ＬＤオフ時のＲ２の電流）＝α×Ｉｂ＋Ｉｓ−Ｉａ ・・・・・（２）

【００８７】さらに、補正電流Ｉａを相補電流Ｉｓのミ
ラー相補電流Ｉｓ’に比例するよう設定する。すなわ
ち、式（３）のように設定する。

【００８８】 Ｉａ＝Ｉｓ×（１−α） ・・・・・（３） αは、終端抵抗Ｒ４と面発光レーザＬＤの電流の分流比
を示し、抵抗Ｒ１の値を変えることで調整することがで
きる。式（３）を式（２）に代入すると、式（１）に一
致する。つまり補正電流Ｉａを相補電流Ｉｓに比例して
設定すると、面発光レーザＬＤのオン／オフに拘わら
ず、電圧源Ｖ２の負荷すなわち出力電圧を一定にするこ
とができる。

【００８９】分流比αを一定としたが、面発光レーザＬ
Ｄを流れる電流が小さいときは指数関数が含まれている
ため、分流比αを定数とみなすことができない。このよ
うな時には、ｏｕｔｐの電位と電圧源Ｖ２の電位の差か
ら、終端抵抗Ｒ４に流れる電流を算出し、この電流とＩ
ｓのミラー相補電流Ｉｓ’との差電流を補正電流Ｉａと
して設定することもできる。この時は、面発光レーザＬ
Ｄが指数関数領域で動作しても、電圧源Ｖ２の負荷が変
動することはない。

【００９０】つぎに、図３に示す面発光レーザ駆動装置
について説明する。ここで、スイッチＳＷｌ〜３は、連
動して切り替えられる。図３では、面発光レーザＬＤが
オンのときのスイッチＳＷ１〜３の状態を示している。

【００９１】面発光レーザＬＤをオフにするときは、ス
イッチＳＷ３をオンにする。オペアンプＡ１は、抵抗Ｒ
５の端子電圧が終端抵抗Ｒ４の端子電圧に等しくなるよ
うに、抵抗Ｒ５に接続された電流源Ｉlddに制御電圧を
与える。

【００９２】電流源Ｉldd’は、電流源Ｉlddとカレント
ミラーを構成する。そして、電流源Ｉldd’は、相補電
流源Ｉｓ’のソース相補電流Ｉｓ’から、抵抗Ｒ４の端
子電圧に比例した電流を差し引く動作する。したがっ
て、電流源Ｉlddと電流源Ｉldd’のゲインと、抵抗Ｒ５
の抵抗値を調整することによって、電流源Ｉldd’は終
端抵抗Ｒ４に流れる電流に対応する電流をシンクする。
この結果、抵抗Ｒ１には、相補電流Ｉｓ’のうち面発光
レーザＬＤに流れる電流に対応した電流が流れ込む。

【００９３】相補電流Ｉｓからこの補正電流Ｉａを引く
と、相補電流Ｉｓのうち面発光レーザＬＤをオンしたと
きに当該面発光レーザＬＤに流れていた分が差し引か
れ、終端抵抗Ｒ４に流れていた分だけが抵抗Ｒ２に流れ
る。この結果、抵抗Ｒ２を流れる電流は、面発光レーザ
ＬＤのＶ−Ｉ特性が非線形領域にあり、面発光レーザＬ
Ｄがオン／オフであっても、常に一定になる。したがっ
て、負荷変動により電圧源Ｖ２の出力が変動するのを防
止することができる。

【００９４】（２）電流駆動型 電流駆動型の面発光レーザ駆動装置は、図４に示すよう
に、面発光レーザＬＤに対して常時バイアス電流Ｉｂを
流すバイアス電流源Ｉｂと、面発光レーザＬＤを点灯さ
せるスイッチＳＷと、スイッチＳＷを介して面発光レー
ザＬＤに電流を供給する相補電流源Ｉｓと、補償を行う
ためのパルス発生部ＶＰとを備えている。

【００９５】各回路から面発光レーザＬＤまでの配線に
は一般的に寄生容量Ｃｓｔが存在し、この寄生容量Ｃｓ
ｔが波形なまりの原因になっている。パルス発生部ＶＰ
は、スイッチＳＷのオン／オフに同期して、パルス信号
Ｖｐｕｌｓｅを発生し、これをスピードアップコンデン
サＣｓを介して、微分電流をレーザＬＤに供給する。こ
れにより、寄生容量Ｃｓｔによる立ち上がりのなまりを
補償している。

【００９６】補償量を最適化しなければ、図５に示すよ
うに、オーバーシュートやアンダーシュートが生じる。
立ち上がった時の電圧振幅は、パルス信号Ｖｐｕｌｓｅ
の電圧×容量Ｃｓと寄生容量Ｃｓｔとの分圧比で決ま
り、Ｖｐｕｌｓｅ×Ｃｓ／（Ｃｓ＋Ｃｓｔ）である。

【００９７】定常状態で面発光レーザＬＤがオンの場
合、面発光レーザＬＤの端子電圧は、図６に示すよう
に、レーザの電圧−電流特性から定まる。面発光レーザ
ＬＤにはバイアス電流Ｉｂと相補電流Ｉｓが流れ、面発
光レーザＬＤの端子電圧は（Ｖｂ＋Ｖｓ）になる。

【００９８】面発光レーザＬＤがオフの場合、面発光レ
ーザＬＤにはバイアス電流Ｉｂのみが流れ、このときの
面発光レーザＬＤの端子電圧はＶｂとなる。したがっ
て、補償条件は、立ち上がり時の電圧振幅と定常状態で
のレーザオンとレーザオフとでの電位差が等しいことか
ら、以下の式を満たすことである。

【００９９】Ｖｐｕｌｓｅ×Ｃｓ／（Ｃｓ＋Ｃｓｔ）＝
（Ｖｂ＋Ｖｓ）−Ｖｂ＝Ｖｓ 補償条件である上記式を満たすためには、Ｖｐｕｌｓｅ
を制御したり、その他定常状態の電位を制御するのが好
ましい。

【０１００】Ｖｐｕｌｓｅの制御は、パルス信号のｈｉ
ｇｈレベルを変えればよく、回路上容易に実現でき、ま
た補正による弊害もない。なお、面発光レーザＬＤ個々
の補償回路を設けると、Ｖｐｕｌｓｅ用の出力インピー
ダンスの低い電圧源が必要となるので、この方式は全部
の面発光レーザＬＤの一括制御に向く。その他の定常状
態の電位の制御（Ｖｓの制御）は、ＡＰＣによって（Ｖ
ｂ＋Ｖｓ）が決まってしまうので、Ｖｂを制御すればよ
い。バイアス電流をレーザ毎に制御するのは容易なので
実用的であるが、バイアスを下げすぎると弊害が生じる
ので、チャンネルｃｈ毎の微調整に向く。

【０１０１】図７（Ａ）は、Ｖｐｕｌｓｅで補償量を制
御した場合を示す図である。制御を行う前はオーバーシ
ュートが生じている。調整後、定常状態における面発光
レーザＬＤがオンのときの端子電圧とオフのときの端子
電圧は変化せず、オーバーシュートがなくなっている。
また、図７（Ｂ）はバイアス電流Ｉｂで補償量を制御し
た場合を示す図である。制御を行う前はオーバーシュー
トが生じている。バイアス電流Ｉｂで調整した場合、面
発光レーザＬＤがオフのときの端子電圧が下がり、これ
によりオーバーシュートが無くなる。

【０１０２】（Ｖｐｕｌｓｅ制御）このようなオーバー
シュートを除去すべく、面発光レーザ駆動装置は、図８
に示すように、アンプＡ１，Ａ２と、バイアス電流源Ｉ
ｂと、相補電流源Ｉｓと、を備えている。

【０１０３】バイアス電流源Ｉｂは、可変電圧源Ｖｂか
らの制御電圧に従ってバイアス電流Ｉｂを出力し、この
バイアス電流Ｉｂを面発光レーザＬＤのアノード側に供
給する。相補電流源Ｉｓは、可変電圧源Ｖｓにより制御
電圧が設定され、相補電流ＩｓをスイッチＳＷ３に供給
する。スイッチＳＷ３は、端子ａを選択しているときは
相補電流Ｉｓを面発光レーザＬＤに供給し、端子ｂを選
択しているときは相補電流Ｉｓを外部に出力する。

【０１０４】アンプＡ１の一方の入力端子は、スイッチ
ＳＷ１を介して、面発光レーザＬＤのアノード側に接続
されている。なお、コンデンサＣ５の一端はアンプＡ１
とスイッチＳＷ１の間に接続され、その他端は接地され
ている。アンプＡ１の他方の入力端子は、面発光レーザ
ＬＤのアノード側に接続されている。

【０１０５】アンプＡ２の一方の入力端子は、アンプＡ
１の出力端子に接続されている。アンプＡ２の他方の入
力端子は、このアンプＡ２の出力端子に接続されてい
る。さらに、アンプＡ２の出力端子は、コンデンサＣ２
の一端に接続されている。コンデンサＣ２の他端は接地
されている。さらに、コンデンサＣ２の一端はスイッチ
ＳＷ２の端子ａに接続され、その他端はスイッチＳＷ２
の端子ｂに接続されている。スイッチＳＷ２は、端子ａ
又は端子ｂからのパルス信号Ｖｐｕｌｓｅを、コンデン
サＣ１を介して、面発光レーザＬＤのアノード側に供給
する。

【０１０６】以上のような構成の面発光レーザ駆動装置
では、図９（Ａ）に示す時刻ｔ２でにおいて、スイッチ
ＳＷ１をオンにする。これにより、コンデンサＣ５は、
面発光レーザＬＤの端子電圧Ｖ２をホールドする。な
お、スイッチＳＷ２，ＳＷ３は、それぞれ端子ｂを選択
している。

【０１０７】スイッチＳＷ３を端子ａに切り替え、面発
光レーザＬＤの端子電圧が立ち上がった直後の時刻ｔ１
からｔ２において、アンプＡ１は、時刻ｔｌ〜ｔ２まで
の電圧が電圧Ｖ２に一致するように、パルス信号Ｖｐｕ
ｌｓｅの電位（Ｃ２の電圧）に対して負帰還制御を行
う。

【０１０８】電圧Ｖ１が電圧Ｖ２に一致した後、スイッ
チＳＷ２を端子ｂに切り替える。これにより、コンデン
サＣ２は、その時の電圧をホールドし、Ｖｐｕｌｓｅ電
圧を自動的に設定する。当然一個のパルスで制御が完了
するわけではないので、このような調整を連続してパル
ス信号Ｖｐｕｌｓｅを収束させる。

【０１０９】以上のように、面発光レーザ駆動装置は、
バイアス電流Ｉｂや相補電流Ｉｓが変わって面発光レー
ザＬＤのパワーが変わっても、コンデンサＣ２にパルス
信号Ｖｐｕｌｓｅの電圧を自動的に設定することができ
るので、常に最適な状態になるように補償することがで
きる。

【０１１０】（バイアス制御）バイアス制御を行う面発
光レーザ駆動装置は、図１０に示すように、常時バイア
ス電流Ｉｂを出力するバイアス電流源Ｉｂと、相補電流
源Ｉｓと、アンプＡ１，Ａ２と、を備えている。

【０１１１】バイアス電流源Ｉｂは、アンプＡ１からの
制御電圧に従ってバイアス電流Ｉｂを出力し、このバイ
アス電流Ｉｂを面発光レーザＬＤのアノード側に供給す
る。相補電流源Ｉｓは、可変電圧源Ｖｓにより制御電圧
が設定され、相補電流ＩｓをスイッチＳＷ４に供給す
る。スイッチＳＷ４は、端子ａを選択しているときは相
補電流Ｉｓを面発光レーザＬＤに供給し、端子ｂを選択
しているときは相補電流Ｉｓを外部に出力する。

【０１１２】アンプＡ２の一方の入力端子は、定電圧源
Ｖｐｕｌｓｅに接続されている。その他方の入力端子
は、アンプＡ２の出力端子に接続されている。さらに、
アンプＡ２の出力端子は、コンデンサＣ３の一端に接続
されている。なお、コンデンサＣ３の他端は接地されて
いる。さらに、コンデンサＣ３の一端はスイッチＳＷ３
の端子ａに接続され、その他端はスイッチＳＷ３の端子
ｂに接続されている。スイッチＳＷ３は、端子ａ又は端
子ｂからのパルス信号を、コンデンサＣ２を介して、面
発光レーザＬＤのアノード側に供給する。

【０１１３】アンプＡ１の一方の入力端子は、面発光レ
ーザＬＤのアノード側に接続されている。その他方の入
力端子は、スイッチＳＷ１を介して、面発光レーザＬＤ
のアノード側に接続されている。なお、アンプＡ１の他
方の入力端子とスイッチＳＷ１との間には、コンデンサ
Ｃ１が接続されている。コンデンサＣ１の他方側は、接
地されている。

【０１１４】以上のように構成された面発光レーザ駆動
装置では、図９（Ｂ）に示す時刻ｔ２において、スイッ
チＳＷ１をオンにして、電位Ｖ２をコンデンサＣ１にホ
ールドしておく。なお、スイッチＳＷ３，ＳＷ４は、そ
れぞれ端子ｂを選択している。

【０１１５】つぎに、スイッチＳＷ３を端子ａに切り替
えると、パルス信号Ｖｐｕｌｓｅが立ち上がる。アンプ
Ａ１は、その時の面発光レーザＬＤの電圧が、ホールド
した電圧Ｖ２に一致するように、負帰還制御を行う。こ
こで、定電圧源Ｖｐｕｌｓｅは固定した電圧を出力する
ので、面発光レーザＬＤがオフのときに面発光レーザＬ
Ｄの端子電圧が制御されると、補償が最適化される。

【０１１６】この面発光レーザ駆動装置は、出力インピ
ーダンスが低い定電圧電源を必要としないので、ＩＣ化
してチャンネル毎に設けることができる。このため、面
発光レーザＬＤを個別に微調整をするのに好適である。

【０１１７】これらの面発光レーザ駆動装置は、面発光
レーザＬＤの端子電圧の波形形状から補償量を決めるも
のである。しかし、面発光レーザＬＤの内部抵抗が小さ
い場合、面発光レーザＬＤがオン／オフしてもその端子
電圧の変化が小さく、制御が困難である場合もある。ま
た、温度変動など別の要因によって面発光レーザＬＤの
端子電圧だけでは再現性が不足する場合もある。このよ
うな場合、面発光レーザＬＤの光量モニター信号で制御
することも可能である。

【０１１８】（光量を用いたＶｐｕｌｓｅ制御）このよ
うな面発光レーザ駆動装置は、図１１に示すように構成
されている。具体的には、上記面発光レーザ駆動装置
は、面発光レーザＬＤにバイアス電流Ｉｂを供給するバ
イアス電流源Ｉｂと、相補電流源Ｉｓ、アンプＡ１，Ａ
２，Ａ３と、面発光レーザＬＤの光量を検出するための
フォトダイオードＰＤと、を備えている。

【０１１９】バイアス電流源Ｉｂは、可変電圧源ＢＩＡ
ＳＲＥＦからの制御電圧に従ってバイアス電流Ｉｂを出
力し、このバイアス電流Ｉｂを面発光レーザＬＤのアノ
ード側に供給する。相補電流源Ｉｓは、スイッチＳＷ１
を介してアンプＡ１からの制御電圧に従って相補電流Ｉ
ｓを出力し、スイッチＳＷ４に供給する。スイッチＳＷ
４は、端子ａを選択しているときは相補電流Ｉｓを面発
光レーザＬＤに供給し、端子ｂを選択しているときは相
補電流Ｉｓを外部に出力する。

【０１２０】フォトダイオードＰＤのカソード側には電
圧Ｖｃｃが印加されている。フォトダイオードＰＤのア
ノード側は、並列に接続された抵抗Ｒｐｄ及びコンデン
サＣｓｔに接続されている。

【０１２１】アンプＡ１の一方の入力端子は、フォトダ
イオードＰＤのアノード側に接続されている。アンプＡ
１の他方の入力端子は、ＡＰＣの基準電圧Ｖ＿ＡＰＣＲ
ＥＦを出力する電圧源ＡＰＣＲＥＦに接続されている。
アンプＡ１は、フォトダイオードＰＤで検出された電圧
が基準電圧Ｖ＿ＡＰＣＲＥＦになるように、相補電流源
Ｉｓの制御電圧を設定する。なお、アンプＡ３の２つの
入力端子も同様に接続されている。アンプＡ２の一方の
入力端子は、スイッチＳＷ２を介して、アンプＡ３の出
力端子に接続されている。その他、アンプＡ２、コンデ
ンサＣ２、スイッチＳＷ３の接続関係は、図８とほぼ同
様である。但し、スイッチＳＷ３は、コンデンサＣｓを
介して、面発光レーザＬＤのアノード側に接続されてい
る。なお、図１１では、１チャンネルｃｈのみ示してい
るが、他のチャンネルｃｈについても同様に構成されて
いる。

【０１２２】ところで、Ｖｐｕｌｓｅの調整がうまくい
っておらず、図１２（Ａ）に示すように、過補償の状態
にある場合、面発光レーザＬＤの平均光量は１個のレー
ザを連続点灯して自動光量制御したときのモニター光量
の基準電圧Ｖ＿ＡＰＣＲＥＦにオーバーシュート分が加
算され、モニターされた光量は大きくなる。図１２
（Ｂ）に示すように、補償量が不足している場合、アン
ダーシュートになり、面発光レーザＬＤの光量は電圧Ｖ
＿ＡＰＣＲＥＦよりも低くなる。

【０１２３】そこで、この面発光レーザ駆動装置におい
ては、複数の面発光レーザＬＤを交互に点灯させ、常に
一個だけ発光させるようにする。アンプＡ３は、フォト
ダイオードＰＤによって検出された電圧が電圧Ｖ＿ＡＰ
ＣＲＥＦになるように、アンプＡ２の出力、すなわちＶ
ｐｕｌｓｅを制御する。そして、フォトダイオードＰＤ
によって検出された電圧がＶ＿ＡＰＣＲＥＦに一致する
と、最適な状態で補償が行われる。

【０１２４】（光量を用いたバイアス制御）光量を用い
てバイアス制御を行う面発光レーザ駆動装置は、図１３
に示すように構成される。なお、図１１と同じ構成の部
分があるので、その箇所の説明は省略する。

【０１２５】アンプＡ２は、一方の入力端子が補償電圧
源ＲＥＦに接続され、他方の入力端子が出力端子に接続
されているので、所定のＶｐｕｌｓｅを出力する。アン
プＡ３は、固定値である電圧Ｖ＿ＡＰＣＲＥＦとフォト
ダイオードＰＤで検出された電圧を比較し、これらが一
致するように、スイッチＳＷ２を介して、制御電圧をバ
イアス電流源Ｉｂに供給する。図１３は、チャンネルｃ
ｈ１のみ示しているが、他のチャンネルｃｈについても
同様に構成されている。さらに、過補償と補償不足を示
した状態は、図１２と同様である。

【０１２６】このように構成された面発光レーザ駆動装
置では、面発光レーザＬＤのスイッチングの周波数をオ
ペアンプＡ１，Ａ２，Ａ３とフォトダイオードＰＤの出
力が応答しない程度に上げることによって、リップル成
分を平均化し、制御精度を高くすることができる。また
チャンネルｃｈ間の補償量ばらつきが少ない場合には、
面発光レーザＬＤをチャンネルｃｈ毎に順番に点灯して
いけば、一括して補償量を制御することができる。

【０１２７】（Ｖｐｕｌｓｅによる個別制御）図１１及
び図１３に示した面発光レーザ駆動装置は、複数の面発
光レーザＬＤに対して一括して制御するのに好適であ
り、個々の面発光レーザＬＤの補償量を最適化すること
はできない。以下、個々の面発光レーザＬＤの補償量を
最適化することについて説明する。

【０１２８】Ｖｐｕｌｓｅで面発光レーザＬＤを個別に
制御する面発光レーザ駆動装置は、図１４に示すように
構成されている。なお、アンプＡ３の入力端子の接続関
係を除いて、図１１と同様の構成である。

【０１２９】アンプＡ３の一方の入力端子は、図１１と
同様に、フォトダイオードＰＤのアノード側に接続され
ている。アンプＡ３の他方の入力端子には、電圧Ｖ＿Ａ
ＰＣＲＥＦが抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２によって分圧された
電圧、すなわち［Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）］Ｖ＿ＡＰＣＲ
ＥＦが入力される。

【０１３０】以上のように構成された面発光レーザ駆動
装置では、１個の面発光レーザＬＤを、図１５に示すよ
うにパルス点灯させる。このとき、フォトダイオードＰ
Ｄの負荷抵抗Ｒｐｄに並列に寄生容量Ｃｓｔがあり、さ
らに面発光レーザＬＤの点灯周波数が高ければ、フォト
ダイオードＰＤは平均化された光量モニター信号である
電圧を出力する。

【０１３１】アンプＡ３は、この出力電圧と、自動光量
制御での基準電圧Ｖ＿ＡＰＣＲＥＦを抵抗Ｒ１及び抵抗
Ｒ２で分圧した電圧とを比較し、Ｖｐｕｌｓｅを負帰還
制御する。ここで、基準電圧Ｖ＿ＡＰＣＲＥＦの分圧比
は、面発光レーザＬＤのパルス点灯のＤｕｔｙで決める
のが好ましい。例えば、フォトダイオードＰＤがＤｕｔ
ｙ５０％で点灯する場合、電圧Ｖ＿ＡＰＣＲＥＦの半分
がオペアンプＡ３の入力電圧になるように、抵抗Ｒ１及
び抵抗Ｒ２を決定する。これにより、Ｖｐｕｌｓｅが最
適になったときに、光量モニター信号がＶ＿ＡＰＣＲＥ
Ｆ／２の電圧に一致する。

【０１３２】（バイアス電流による個別制御）同様にし
てバイアス電流で個々の面発光レーザＬＤを制御する面
発光レーザ駆動装置は、図１６に示すように構成されて
いる。なお、過補償と補償不足の場合波形図は、図１５
と同様である。

【０１３３】図１６に示すアンプＡ３は、フォトダイオ
ードＰＤによって検出された電圧と、自動光量制御での
基準電圧Ｖ＿ＡＰＣＲＥＦを抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２で分
圧した電圧とを比較し、バイアス電流源Ｉｂの制御電圧
を設定する。ここで、分圧比は、上述した説明と同様
に、面発光レーザＬＤのパルス点灯のＤｕｔｙで決める
のが好ましい。

【０１３４】（オープンループ制御）上述した各面発光
レーザ駆動装置は、精度の高い負帰還制御を行うもので
ある。シングルモードの面発光レーザは、内部抵抗が高
く電圧−電流特性が線形の特徴がある。そこで、この特
徴を利用すると、オープンループ制御でもある程度の補
償量を制御することができる。

【０１３５】例えば図１７に示す面発光レーザ駆動装置
は、相補電流Ｉｓを参照して補償量Ｖｐｕｌｓｅを制御
する。

【０１３６】前提として、バイアス電流源Ｉｂには、面
発光レーザＬＤが順バイアスされ急激に電流が増加し始
めるときのバイアス電流Ｉｂが設定されている。バイア
ス電流Ｉｂに相補電流Ｉｓを重畳すると、相補電流Ｉｓ
の増加に対応して、面発光レーザＬＤの端子電圧も比例
して上昇する。このとき、相補電流源Ｉｓのカレントミ
ラー回路で生成した電流は抵抗ＶＲ１に供給され、抵抗
ＶＲ１には相補電流Ｉｓに比例する端子電圧が発生す
る。アンプＡ２は、抵抗ＶＲ１の端子電圧を用いてＶｐ
ｕｌｓｅを制御する。したがって、バイアス電流Ｉｂに
重畳した相補電流Ｉｓは、電圧振幅に比例する。これに
より、抵抗ＶＲ１の値を適切に選択することによって、
面発光レーザＬＤの光量に応じて適切な補正を行うこと
ができる。

【０１３７】バィアス電流Ｉｂは、面発光レーザＬＤが
順バイアスされる電流に設定されている。面発光レーザ
ＬＤが前述したように順バイアスされたあとは、電圧−
電流特性は線形性になる。この結果、例えば相補電流Ｉ
ｓを半分にすると、例えば図１８に示すように、面発光
レーザＬＤの端子電圧の振幅も半分になる。したがっ
て、フィードバックを行わずに補償量を常に最適な状態
にすることができる。

【０１３８】以上の説明で共通しているのは、パルス信
号Ｖｐｕｌｓｅの発生に双投のアナログスイッチを使っ
た点である。ＣＭＯＳプロセスを用いれば、このスイッ
チを相補電流源の電流スイッチＳＷ４と同一構成、同一
信号とすることができる。このためバイポーラを使った
場合に比べて、回路構成が異なるために生じる遅延によ
る波形歪みを抑制することができる。

【０１３９】（３）自動光量制御 つぎに、最初のレーザの収束時間を短くし、さらにチャ
ンネルｃｈを切り替えるときに生じる比較器の出力変動
を抑制する自動光量制御について説明する。

【０１４０】このような自動光量制御を行う面発光レー
ザ駆動装置は、図１９に示すように、ｎ個の面発光レー
ザＬＤ１〜ＬＤｎと、これらにそれぞれ電流を供給する
ｎ個の相補電流源Ｉｓ１〜Ｉｓｎと、各相補電流源Ｉｓ
１〜Ｉｓｎに供給する制御電圧を設定するオペアンプＯ
Ｐ１と、各面発光レーザＬＤ１〜ＬＤｎの光量を検出す
るフォトダイオードＰＤと、オペアンプＯＰ２とを備え
ている。

【０１４１】各相補電流源Ｉｓ１〜Ｉｓｎの入力側は、
電源電圧５Ｖに接続されている。各相補電流源Ｉｓ１〜
Ｉｓｎの出力側は、スイッチＳ１〜Ｓｎを介して、面発
光レーザＬＤ１〜ＬＤｎのアノード側に接続されてい
る。面発光レーザＬＤ１〜ＬＤｎのカソード側は、それ
ぞれ接地されている。

【０１４２】オペアンプＯＰ１の出力側は、スイッチＳ
Ｗ１〜ＳＷｎにそれぞれ接続されている。各スイッチＳ
Ｗ１〜ＳＷｎは、それぞれアンプＡ１〜Ａｎを介して、
相補電流源Ｉｓ１〜Ｉｓｎに制御電圧を供給する。オペ
アンプＯＰ１の非反転入力端子は、定電圧源Ｖrefに接
続されている。オペアンプＯＰ１の反転入力端子は、コ
ンデンサＣ２を介してオペアンプＯＰ１の出力端子に接
続され、またスイッチＳＷＡＰＣ１を介して増幅器ＡＺ
にも接続されている。

【０１４３】フォトダイオードＰＤのカソード側には、
電源電圧５Ｖが印加されている。フォトダイオードＰＤ
のアノード側は、抵抗Ｒを介して接地され、また増幅器
ＡＺ及びスイッチＳＷＡＰＣ１を介してオペアンプＯＰ
１の反転入力端子に接続され、さらにスイッチＳＷＡＰ
Ｃ２にも接続されている。

【０１４４】スイッチＳＷＡＰＣ２の端子ａは、オペア
ンプＯＰ２の出力端子及び反転入力端子に接続されてい
る。スイッチＳＷＡＰＣの端子ｂは、オペアンプＯＰの
非反転入力端子に接続されている。なお、コンデンサＣ
１の一端はオペアンプＯＰ２の非反転入力端子に接続さ
れ、その他端は接地されている。

【０１４５】以上のように構成された面発光レーザ駆動
装置では、自動光量制御時において、スイッチＳＷＡＰ
Ｃ１をオンにし、スイッチＳＷＡＰＣ２を端子ｂに切り
替える。

【０１４６】このとき、オペアンプＯＰ１は、増幅器Ａ
Ｚから出力されたモニタ電圧と、基準電圧Ｖrefの誤差
を比較検出する。この時、負帰還ループに挿入されたコ
ンデンサＣ１は、オペアンプＯＰ１の出力端子と反転入
力端子の差の電圧で充電される。同時にコンデンサＣ２
は、抵抗Ｒの端子電圧、すなわち電流−電圧変換された
フォトダイオードＰＤの出力電圧によって充電される。

【０１４７】自動光量制御終了時において、スイッチＳ
ＷＡＰＣ１をハイインピーダンス状態、すなわちオフに
し、コンデンサＣ１の充電電圧を自動光量制御時の値に
固定する。これにより、スイッチＳＷＡＰＣ１が再びオ
ンになって次の自動光量制御が開始されるまで、オペア
ンプＯＰ１の反転入力端子と出力端子の電圧が保持され
る。

【０１４８】同時に、スイッチＳＷＡＰＣ２を端子ａに
切り替える。コンデンサＣ２は、自動光量制御終了時に
フォトダイオードＰＤから出力された電圧で充電され
る。オペアンプＯＰ１は、バッファの機能を有するの
で、コンデンサＣ１に充電されている電圧と等しい電圧
を出力する。これにより、自動光量制御終了時のフォト
ダイオードＰＤの出力電圧が次の自動光量制御開始まで
保持される。

【０１４９】以上のように、この面発光レーザ駆動装置
は、自動光量制御が終了しても、その制御終了時のオペ
アンプＯＰ１の出力電圧、すなわち相補電流源Ｉｓ１〜
Ｉｓｎの制御電圧を保持し、さらに、その制御終了時の
フォトダイオードＰＤの出力電圧を保持することができ
る。これにより、次の自動光量制御開始には、これらの
保持した電圧を用いて制御することができるので、立ち
上がりの開始を早くして収束時間を短くすることができ
る。

【０１５０】また、この面発光レーザ駆動装置は、各チ
ャンネルｃｈを切り替えて各面発光レーザＬＤ１〜ＬＤ
ｎの光量を制御するときに、オペアンプＯＰ１の出力変
動を抑制することもできる。

【０１５１】図２０は、スイッチＳＷ１〜ＳＷｎを連続
的に切り替えて自動光量制御を行った時の収束性の結果
を示すタイミングチャートである。このタイミングチャ
ートは、前回の自動光量制御終了時にホールドしたオペ
アンプＯＰ１の出力値と今回の収束値にずれがある場合
に、光量制御を行うことによって収束値に収束していく
様子を示している。

【０１５２】タイミングチャートの上段から、フォトダ
イオードＰＤに入射する光出力、オペアンプＯＰ１の出
力、チャンネル切り替えを行うスイッチＳＷ１，ＳＷ２
・・・ＳＷｎのオン／オフ、面発光レーザＬＤ１，ＬＤ
２，…ＬＤｎのオン／オフ、ＡＰＣＣＯＮＴのオン／オ
フを示している。なお、ＡＰＣＣＯＮＴは、いずれかの
チャンネルｃｈで自動光量制御を行っている時はオンに
なる。

【０１５３】自動光量制御では、時刻Ｔ１からチャンネ
ルｃｈ１の制御を開始し、その後チャンネルｃｈ＿ｎま
でチャンネル切り替えを連続的に行い、これと同期して
自動光量制御を行うための面発光レーザＬＤ１〜ＬＤｎ
の点灯および消灯を行う。

【０１５４】チャンネルｃｈの切り替えを間断なく連続
的に行った場合の収束時間は、１チャンネルｃｈずつ別
個に自動光量制御を行った場合の収束の総時間に比べ
て、はるかに短い。また、この場合、あたかも同一チャ
ンネルｃｈを連続的に自動光量制御をしているのと同様
に減衰しながら、目標の光出力へ収束していく。

【０１５５】前述した自動光量制御が終了した時点での
オペアンプＯＰ１とフォトダイオードＰＤの出力をホー
ルドし、次回の自動光量制御の初期値とする方式と併用
して繰り返し自動光量制御を行うと、たとえ１チャンネ
ル当たりの収束時間が短くとも全チャンネルで目標の光
量を得ることが出来る。しかし、時間ずれが大きくなる
とスイッチ切り替えにずれが生じている期間に、オペア
ンプＯＰ１に入力されるモニタ電圧値が基準値Ｖrefと
ずれ，オペアンプＯＰ１の出力が大きく変動する。この
ため、面発光レーザＬＤ毎の自動光量制御収束値にばら
つきを生じ、これを収束させるためには収束時間を長く
取らなければならなくなる。

【０１５６】さらに、図２１に示すタイミングチャート
によると、光量制御のあとに変調期間を設けても、変調
期間の間受光器出力と比段器出力とをホールドしてお
き、次の自動光量制御を前回の自動光量制御での最終電
圧から開始することによって、変調期間なしに連続的に
光量制御を行ったごとく目標光量に収束させることがで
きる。

【０１５７】例えば時刻Ｔ1fにおいて、全チャンネルｃ
ｈで１回目の自動光量制御が終了しているが、まだオペ
アンプＯＰ１の出力は収束していない。しかし、次の自
動光量制御開始時（時刻Ｔ2s）において、前回終了時の
時刻Ｔ1sの出力から光量制御が始まるので、連続的に光
量制御を行っているのと同様に収束していく。この操作
を繰り返すことでＴnsでは自動光量制御が収束し、目標
の光出力が得られる。

【０１５８】このように間欠的に自動光量制御を行った
場合でも、あたかも１つの面発光レーザＬＤで長時間連
続的に自動光量制御を行った場合と同様に収束させるこ
とができ、自動光量制御の精度を向上させることが可能
である。

【０１５９】１回の自動光量制御が短くても、間欠的に
これを繰り返すと光量が目標値に収束する。したがっ
て、レーザゼログラフィーのように光量制御のために連
続的に光量時制御を行うと、感光体を露光させてしまい
トナーの無駄や感光体の劣化につながる場合であって
も、間欠的に自動光量制御を行えるので、感光体への不
要な露光を防ぐことができる。特にトナーのクリーニン
グを省略したゼログラフィーの場合に有効である。また
マルチレーザの場合、１チャンネル当たりの自動光量制
御の時間が短いが、毎スキャンの光量制御を行うことが
できる。したがって、スキャン毎のレーザの特性変動が
わずかであれば、毎スキャンの光量制御で十分に特性変
動を補正することが可能である。

【０１６０】２．マルチレーザの構成 以下、共通電源を使用した定電圧駆動型、ダイオードを
使った定電圧駆動型、定電流駆動型についてそれぞれ説
明する。

【０１６１】（１）共通電源を用いた定電圧駆動型 定電圧駆動型の面発光用レーザ駆動装置は、図２２に示
すように、３６チャンネルで構成され、各チャンネルｃ
ｈの終端抵抗Ｒ＿１〜Ｒ＿３６に共通する電源である電
圧源Ｂ５を備え、面発光レーザＬＤ＿１〜ＬＤ＿３６の
オン／オフにかかわらず電圧源Ｂ５に流れ込む電流を一
定にしたものである。

【０１６２】上記面発光レーザ駆動装置は、面発光レー
ザＬＤ等からなる発光部１０と、電流源Ｉｓ，Ｉｓ’，
Ｉｃ等からなる電流供給部２０と、比較器Ａ２，Ａ３等
からなる設定部３０と、電圧源Ｂ５，Ｂ６からなる電源
部４０と、フォトダイオードＰＤやアンプＡ５，Ａ６等
からなる受光部５０とで構成されている。なお、発光部
１０及び電流供給部２０は、チャンネルｃｈ毎に設けら
れている。

【０１６３】（発光部１０及び電流供給部２０の構成）
各チャンネルｃｈはそれぞれ同一に構成されている。こ
こでは、チャンネルｃｈ１を例に挙げて説明する。

【０１６４】チャンネルｃｈ１は、入力側に所定の電圧
が印加されている相補電流源Ｉｓ，Ｉｓ’と、出力側が
接地されている電流源Ｉｃと、スイッチＳＷｓｈ，ＳＷ
ｓ，ＳＷｃと、相補電流源Ｉｓの制御電圧をホールドす
るためのコンデンサＣｓｗとを備えている。

【０１６５】相補電流源Ｉｓの出力側は、スイッチＳＷ
ｓに接続されている。スイッチＳＷｓは、相補電流源Ｉ
ｓからの相補電流Ｉｓを端子ａ又は端子ｂを介して出力
する。なお、スイッチＳＷｓは、図２３に示すものと同
一であり、例えばＰＭＯＳ差動構成の電流スイッチから
なる。スイッチＳＷｓの端子ａは、面発光レーザＬＤ＿
１のアノードに接続され、さらに終端抵抗Ｒ＿１を介し
て電圧源Ｂ５の出力端子にも接続されている。スイッチ
ＳＷｓの端子ｂは、終端抵抗Ｒ４に接続され、また電圧
源Ｂ５の出力端子にも接続されている。

【０１６６】スイッチＳＷｃは、端子ａ又は端子ｂから
の電流を電流源Ｉｃに供給する。なお、電流源Ｉｃの出
力側は接地されている。ここで、スイッチＳＷｃの端子
ａは、他のチャンネルｃｈに備えられたスイッチＳＷｃ
の端子ａに接続すると共に、電圧源Ｂ６の出力側にも接
続している。スイッチＳＷｃの端子ｂは、スイッチＳＷ
ｓの端子ｂに接続されている。

【０１６７】電流源Ｉｓ’は、カレントミラー回路であ
り、相補電流源Ｉｓが出力する相補電流Ｉｓに比例した
電流Ｉｓ’を共通抵抗ＶＲ１に供給する。共通抵抗ＶＲ
１の端子電圧は、電流源Ｉｃの制御電圧になる。

【０１６８】このような構成において、面発光レーザＬ
Ｄ＿１がオフの時は、スイッチＳＷｓ及びスイッチＳＷ
ｃはそれぞれ端子ｂを選択している。スイッチＳＷｓ及
びスイッチＳＷｃがそれぞれ端子ａに切り替わると、相
補電流ＩｓはスイッチＳＷｓを経由して終端抵抗Ｒ＿１
に供給され、その一部の電流がレーザＬＤ＿１に流れ
る。このとき電流Ｉｓ’は、他のチャンネルの電流Ｉ
ｓ’と合計されて抵抗ＶＲ１に供給される。この結果、
共通抵抗ＶＲ１の電圧降下が生じる。電圧降下時の共通
抵抗ＶＲ１による電圧で、電流源Ｉｃが制御される。電
流源Ｉｓ’はスイッチに接続されてなく、電流源Ｉｃの
制御電圧は連続的に印加されている。

【０１６９】ここで、共通抵抗ＶＲ１を適当な値に調整
することによって、電流ＩｃをレーザＬＤ＿１を流れる
電流に対応させる。これにより、電流源Ｉｃが出力する
電流Ｉｃは、相補電流Ｉｓの一定の割合にすることがで
きる。

【０１７０】面発光レーザＬＤ＿１をオフするときは、
スイッチＳＷｓ及びスイッチＳＷｃは、それぞれ端子ｂ
を選択する。相補電流源Ｉｓが出力した相補電流Ｉｓ
は、スイッチＳＷｓを経由し、電流Ｉｃを差し引かれて
共通の電圧源Ｂ５に供給される。電流Ｉｃは、前述した
ようにＩｓの―定割合に相当する電流である。したがっ
て、差し引かれた後の電流（Ｉｓ−Ｉｃ）は、面発光レ
ーザＬＤ＿１がオンのときの終端抵抗Ｒ＿１に流れてい
た電流に一致し、電圧源Ｂ５に供給される。したがっ
て、面発光レーザＬＤ＿１がオン／オフのいずれであっ
ても、電圧源Ｂ５に供給される電流を等しくすることが
できる。すなわち、電圧源Ｂ５の出力インピーダンスを
一定にすることができる。

【０１７１】（設定部３０の構成）つぎに、各チャンネ
ルｃｈで共通して使用される比較器Ａ２及び比較器Ａ３
について説明する。

【０１７２】比較器Ａ３は、電圧源Ｂ５，Ｂ６の出力電
位を設定するものである。コンデンサＣ３は、変調時に
制御電圧をホールドし、次のＡＰＣを先のＡＰＣの最終
電圧から開始させるためのものである。このため、コン
デンサＣ３の一端は比較器Ａ３の出力側に接続され、そ
の他端は比較器Ａ３の反転入力端子に接続されている。

【０１７３】抵抗Ｒ４の一端は、スイッチＳＷ４の端子
ａに接続され、さらに電流源Ｉ１の入力側に接続されて
いる。抵抗Ｒ４の他端は、スイッチＳＷ４の端子ｂに接
続され、さらに定電圧源Ｖrefの正極に接続されてい
る。なお、スイッチＳＷ４は、端子ａ又は端子ｂの電圧
を比較器Ａ３の非反転入力端子に供給する。

【０１７４】例えばスイッチＳＷ４が端子ａを選択する
と、比較器Ａ３の非反転入力端子には、抵抗Ｒ４を介し
て定電圧源Ｖrefの電圧Ｖrefが印加される。この電圧Ｖ
refは、自動光量制御時の目標値である。スイッチＳＷ
４が端子ｂを選択すると、比較器Ａ３の非反転入力端子
には、低電圧（＝Ｖref−電流Ｉ１×抵抗Ｒ４）が印加
される。

【０１７５】比較器Ａ３は、電圧源Ｂ５，Ｂ６の出力電
圧を設定する。比較器Ａ３の非反転入力端子は、上述し
たように、スイッチＳＷ４に接続されている。比較器Ａ
３の反転入力端子は、スイッチＳＷ２を介してアンプＡ
５の出力端子に接続され、さらにコンデンサＣ３を介し
て比較器Ａ３の出力端子にも接続されている。ここで
は、電圧源Ｂ５，Ｂ６の出力電圧は、面発光レーザＬＤ
＿１の発振閾値になるように設定される。そして、この
発振閾値よりも電圧源Ｂ５，Ｂ６の出力電圧がやや低く
なるようにすれば、レーザがオフの期間に発光するのを
防止することができる。どれだけ低くするかは電流源Ｉ
１に依存する。但し、小さくしすぎると発光を停止する
ことができず、大きくしすぎると終端抵抗Ｒ＿１に直列
に接続された電圧源Ｂ５で消費電力を減らすことができ
ない。

【０１７６】比較器Ａ２は、各チャンネルｃｈの相補電
流源Ｉｓの制御電圧を設定する。比較器Ａ２の非反転入
力端子は、定電圧源Ｖrefに接続されている。比較器Ａ
２の反転入力端子は、スイッチＳＷ２を介してアンプＡ
５の出力端子に接続されている。比較器Ａ２は、比較器
Ａ３と同様に位相補償とホールド用とを兼ねたコンデン
サＣ２とホールドのためのスイッチＳＷ２に接続されて
いる。詳しくは、コンデンサＣ２の一端は比較器Ａ２の
出力端子に接続され、その他端は比較器Ａ２の反転入力
端子に接続されている。

【０１７７】比較器Ａ２，Ａ３は、さらにリミッター電
圧が入力されている。リミッター付き演算増幅器である
比較器Ａ２，Ａ３は、例えば図２４に示すＣＭＯＳで構
成されている。

【０１７８】ここで、面発光レーザＬＤ＿１は、電流を
増加しても光量が減少する領域がある。そこで、面発光
レーザＬＤ＿１の光量が減少し始める電圧よりも小さい
電圧を設定するために、比較器Ａ３にはリミッター電圧
Ｖlimit2が設定されている。また上記と同様に、相補電
流Ｉｓが増加しても、面発光レーザＬＤ＿１の光量が減
少する領域がある。そこで、この領域に入らないように
相補電流源Ｉｓの制御電圧を設定すべく、比較器Ａ２に
はリミッター電圧Ｖlimit1が設定されている。なお、定
電圧源Ｖrefの電圧Ｖrefは、目標光量を得たときの受光
器出力電圧である。

【０１７９】（電源部３０の構成）電圧源Ｂ５は、各チ
ャンネルｃｈ共通の電圧源である。電圧源Ｂ５の出力端
子は、終端抵抗Ｒ＿１を介して面発光レーザＬＤ＿１の
アノードに接続されている。他のチャンネルｃｈでも同
様に、電圧源Ｂ５の出力端子は、終端抵抗Ｒ＿２〜Ｒ＿
３６を介して、面発光レーザＬＤ＿２〜ＬＤ＿３６のア
ノードに接続されている。なお、各面発光レーザＬＤ＿
１〜ＬＤ＿３６のカソードは、接地されている。

【０１８０】電圧源Ｂ６は、面発光レーザＬＤ＿１がオ
ンの際（スイッチＳＷｃが端子ａを選択する際）に、各
チャンネルｃｈの補正電流Ｉｃを固定すべく、電流源Ｉ
ｃに制御電圧を与える。これにより、スイッチＳＷｃの
スイッチングスピードが低下するのを防止している。

【０１８１】（受光部５０の構成）面発光レーザＬＤ＿
１〜ＬＤ＿３６は、光学的に１個の受光器であるフォト
ダイオードＰＤに結合されている。フォトダイオードＰ
Ｄのカソード側には所定の電圧が印加されている。フォ
トダイオードＰＤのアノード側は、スイッチＳＷ５を介
して、抵抗Ｒ５又は抵抗Ｒ６に接続される。なお、抵抗
Ｒ５及び抵抗Ｒ６の他端は接地されている。抵抗Ｒ５及
び抵抗６は、以下の関係がある。 （抵抗Ｒ６の抵抗値）＝（抵抗Ｒ５の抵抗値）×（ビー
ム数（＝３６））

【０１８２】１ビーム当たりの光量が等しい場合におい
て、上記式によれば、１ビームを点灯して抵抗Ｒ６を接
続したときのその端子電圧と、全ビームを点灯して抵抗
Ｒ５を接続したときのその端子電圧とが、等しくなるよ
うになっている。これにより、全ビームを点灯して低い
抵抗Ｒ５で出力した場合の方が、受光器の時定数を１／
ビーム数に減らすことができ、ＡＰＣの収束時間を短く
することができる。特に、電源投入時など収束に時間が
必要な場合に有効である。

【０１８３】スイッチＳＷ６は、抵抗Ｒ５又は抵抗Ｒ６
の端子電圧をアンプＡ５の非反転入力端子に供給し、さ
らにその端子電圧をスイッチＳＷ７にも供給する。アン
プＡ５の反転入力端子は、抵抗Ｒ７を介して接地され、
さらに抵抗Ｒ８を介してアンプＡ５の出力端子に接続さ
れている。したがって、アンプＡ５は、非反転入力端子
に入力される電圧を増幅し、出力端子を介して出力す
る。

【０１８４】スイッチＳＷ７は、端子ａ又は端子ｂを選
択する。スイッチＳＷ７の端子ａは、アンプＡ６の非反
転入力端子に接続され、さらにコンデンサＣ６を介して
接地されている。スイッチＳＷ７の端子ｂは、アンプＡ
６の反転入力端子及び出力端子に接続されている。

【０１８５】アンプＡ６、コンデンサＣ６、スイッチＳ
Ｗ７は、抵抗Ｒ５又は抵抗Ｒ６の端子電圧をホールドす
る機能を有する。自動光量制御時において、スイッチＳ
Ｗ７は、端子ａを選択してコンデンサＣ６側に接続す
る。そして、抵抗Ｒ５又は抵抗Ｒ６の端子電圧は、コン
デンサＣ６に供給される。自動光量制御が終了すると、
スイッチＳＷ７は、端子ｂを選択しアンプＡ６の出力端
子に接続する。そして、ＡＰＣの最終電圧、すなわちコ
ンデンサＣ６の電圧は、アンプＡ６の出力端子から出力
され、アンプＡ５の非反転入力端子に供給される。すな
わち、抵抗Ｒ５又は抵抗Ｒ６の端子電圧がホールドされ
る。

【０１８６】（全体動作）これらの動作をタイムチャー
ト図２５及び図２６を用いて説明する。なお、図２２に
示す各双投スイッチＳＷの状態はレーザオフの状態であ
り、各双投スイッチが切り替わるとレーザオンになる。
これは以降の説明でも同様である。

【０１８７】電源投入後、最初に電圧源Ｂ５，Ｂ６の出
力電位を調節すべく、比較器Ａ３の出力を設定する。具
体的には、スイッチＳＷ３をオンにし、ＳＷ４を端子ｂ
に切り替え、全面発光レーザＬＤ＿１〜ＬＤ＿３６を点
灯させる。そして、アンプＡ５の出力が基準電圧Ｖref
に等しくなるよう自動光量制御を行う。このとき、スイ
ッチＳＷｃ及びスイッチＳＷｓは、上記図２２に示すよ
うに、共に端子ｂを選択している。

【０１８８】各面発光レーザＬＤ＿１〜ＬＤ＿３６は、
各終端抵抗Ｒ＿１〜Ｒ＿３６を介して電流が供給されて
点灯する。そして、自動光量制御を行い、電圧源Ｂ５，
Ｂ６の出力電位を設定する。

【０１８９】ここで、１ビーム当たりのパワーは電圧Ｖ
refのビーム数分の１となる。したがって、ビーム数が
多ければ、電圧源Ｂ５，Ｂ６はレーザの発振閾値電圧に
ほぼ等しい値に設定される。しかし、このままでは感光
体が露光し、かぶりが生じる。そこで、さらにスイッチ
ＳＷ４を端子ａに切り替え、コンデンサＣ３の電圧をホ
ールドする。これにより、比較器Ａ３の非反転入力端子
の電位を、抵抗Ｒ４に電流Ｉ１を流した電圧ドロップ分
下げて、電圧源Ｂ５，Ｂ６の最終電圧にしている。

【０１９０】すなわち、光量制御終了時には、図２２に
示す時刻Ｔ１−の時点でスイッチＳＷ３をオフに切り替
え、比較器Ａ３の出力端子と反転入力端子間の電圧をホ
ールドする。また、スイッチＳＷ７を端子ｂに切り替
え、出力をホールドする。

【０１９１】その後、時刻Ｔ１で、スイッチＳＷ４を端
子ｂに切り替える。比較器Ａ３の出力、すなわち電圧源
Ｂ５，Ｂ６の出力電圧を、前述したように自動光量制御
終了時よりやや低めに設定する。これにより、面発光レ
ーザＬＤ＿１は発光しなくなり、かつ消費電力を低減す
ることができる。

【０１９２】（相補電流Ｉｓの平均値設定）つぎに、各
面発光レーザＬＤ＿１〜ＬＤ＿３６に流れる相補電流Ｉ
ｓの平均値を設定するため、全面発光レーザＬＤ＿１〜
ＬＤ＿３６が点灯しているときに自動光量制御を行う。

【０１９３】時刻Ｔ１＋において、スイッチＳＷ５及び
スイッチＳＷ６を抵抗Ｒ５側に切り替える。これによ
り、時定数を短くして、収束時間を短縮する。さらに、
スイッチＳＷ２をオンにし、スイッチＳＷ７を端子ａ側
に切り替え、比較器Ａ２を使用して負帰還制御を行う。

【０１９４】同時に、時刻Ｔ１＋において、全チャンネ
ルｃｈのスイッチＳＷｓ及びスイッチＳＷｃをそれぞれ
端子ａに切り替え、面発光レーザＬＤ＿１〜ＬＤ＿３６
を点灯させ、さらに全チャンネルｃｈのスイッチＳＷｃ
ｈをオンにして、コンデンサＣｓｗを充電可能にして、
自動光量制御を行う。

【０１９５】自動光量制御が収束した後、時刻Ｔ２−に
おいて、全チャンネルｃｈのスイッチＳＷｃｈを同時に
オフし、各チャンネルｃｈの相補電流源Ｉｓの制御電圧
をサンプルホールドして相補電流Ｉｓの平均値を設定す
る。

【０１９６】また、スイッチＳＷ２をオフにし、スイッ
チＳＷ７を端子ｂに切り替える。これにより、比較器Ａ
２の出力とアンプＡ６の出力を次の光量制御までホール
ドする。また、チャンネルｃｈ２〜ｃｈ３６のスイッチ
ＳＷｓを端子ｂに切り替えて、チャンネルｃｈ１以外の
面発光レーザＬＤ＿２〜ＬＤ＿３６を消灯させる。

【０１９７】電源投入直後の最初の自動光量制御では、
受光器出力や比較器出力が収束値から大きくずれ収束時
間が長くなる。この場合、前述したように収束の時定数
が短くなるように抵抗Ｒ５を選択して、全面発光レーザ
ＬＤ＿１〜ＬＤ＿３６を点灯させ、相補電流Ｉｓの平均
を設定することによって、収束時間を短縮することがで
きる。

【０１９８】つぎに、相補電流Ｉｓの平均値設定終了後
の動作について説明する。

【０１９９】各面発光レーザＬＤ＿１〜ＬＤ＿３６は、
概ね目標光量で発光しているが、特性のばらつき等によ
って、発光量にまだかなりのばらつきがある。そこで、
１チャンネルずつ個別に自動光量制御を行い、目標の光
量に近づける。また、変調動作と自動光量制御を繰り返
す通常動作の期間（Ｔ９＋〜Ｔ１７）に比べて、この段
階ではまだ発光量のばらつきが大きく収束に時間がかか
る。したがって、１チャンネル毎の自動光量制御の時間
も長めに設定する必要がある。なお、間歇自動光量制御
でも最終値に収束させることができるため、感光体を露
光させたくない場合には画像書込み時の光量制御タイミ
ングでもよい。

【０２００】具体的な動作としては、時刻Ｔ２におい
て、スイッチＳＷ５及びスイッチＳＷ６を共に抵抗Ｒ６
側に切り替え、同時に、チャンネルｃｈ１のスイッチＳ
Ｗｓ及びスイッチＳＷｃを共に端子ａに切り替える。こ
れにより、面発光レーザＬＤ＿１を、相補電流Ｉｓの平
均値設定時から引き続いて点灯させる。

【０２０１】その後Ｔ２＋において、スイッチＳＷ２及
びスイッチＳＷｃｈをオンにし、スイッチＳＷ７を端子
ａに切り替えて、チャンネルｃｈ１の自動光量制御を開
始する。

【０２０２】ここで、チャンネルｃｈの切り替えを行う
タイミングについて、チャンネルｃｈ１からチャンネル
ｃｈ２に切り替える場合を例に挙げて説明する。

【０２０３】チャンネルｃｈ１の自動光量制御終了後、
時刻Ｔ３−において、最初にスイッチＳＷｓｈをオフに
し、相補電流源Ｉｓの制御電圧をサンプルホールドす
る。さらに、同じタイミングでスイッチＳＷ２をオフに
し、スイッチＳＷ７を端子ｂに切り替えて、アンプＡ５
の出力と比較器Ａ２の出力をホールドする。

【０２０４】時刻Ｔ３において、チャンネルｃｈ１のス
イッチＳＷｓ及びＳＷｃを端子ｂに切り替え、チャンネ
ルｃｈ２のスイッチＳＷｓ及びＳＷｃを端子ａに切り替
える。これにより、チャンネルｃｈ１の面発光レーザＬ
Ｄ＿１を消灯し、チャンネルｃｈ２の面発光レーザＬＤ
＿２を点灯させる。

【０２０５】このような消灯と点灯は、時間間隔が空い
たり重なり合ったりせず、連続的に切り替わるのが好ま
しい。しかし、数十ｎｓｅｃのオーダーで連続に切り替
えを行えば、各全面発光レーザＬＤ＿１〜ＬＤ＿３６の
収束光量に大きな誤差は生じない。

【０２０６】時刻Ｔ３＋において、チャンネルｃｈ２の
スイッチＳＷｃｈをオンにして、チャンネルｃｈ２の自
動光量制御を開始する。このように、あるチャンネルｃ
ｈＮでＳＷｃｈがオンになり自動光量制御を行っている
時は、Ｎ番目の面発光レーザＬＤ＿Ｎは必ず点灯するよ
うにタイミングを設定する。

【０２０７】また、消灯と点灯の切り替え動作を理想に
連続に行うことができれば、チャンネルｃｈ間の切り替
え期間中に、スイッチＳＷ２をオンにしてスイッチＳＷ
７を端子ａに設定したまま比較器Ａ２及びアンプＡ５の
出力をホールドせずに、順次各チャンネルの自動光量制
御を続行することも可能である。

【０２０８】以下、タイミングチャートでは省略されて
いるが、チャンネルｃｈ１からチャンネルｃｈ３６まで
同様のタイミングでチャンネル切り替えを行い、面発光
レーザＬＤ＿１から面発光レーザＬＤ＿３６まで順次自
動光量制御を行っていく。

【０２０９】ここまでのタイミング（時刻Ｔ５−）で
は、比較器Ａ３の出力設定、相補電流Ｉｓの平均値設
定、チャンネルｃｈ１〜ｃｈ３６までの出力設定を行っ
ていた。さらに、変調動作に移行する前に、期間Ｔ５＋
〜Ｔ６−において、比較器Ａ３の出力設定を、期間Ｔ６
＋〜Ｔ９でチャンネルｃｈ１〜ｃｈ３６毎の出力を再度
設定すべく、自動光量制御を行う。このように繰り返し
行うことによって、自動光量制御の収束値の精度を向上
させることができる。

【０２１０】しかし、すでに目標の設定値に近い収束値
が得られているので、２回目の自動光量制御では１回目
と比較して短時間で収束値が得られる。２回目の自動光
量制御終了後、Ｔ９＋の時点から変調動作に入る。その
後、Ｔ１０以降は各チャンネル毎の自動光量制御と変調
動作を繰り返し光量を目標値に保持し回路駆動の動作を
行えばよい。

【０２１１】（２）ダイオードを用いた定電圧駆動型 つぎに、ダイオードを使った電圧駆動型の面発光レーザ
駆動装置について説明する。なお、図２２に示した面発
光レーザ駆動装置と重複する説明は省略する。

【０２１２】上記面発光レーザ駆動装置は、図２７に示
すように、終端抵抗Ｒ＿１〜Ｒ＿３６に２個のシリコン
ダイオードＤ１，Ｄ２を接続することによって消費電力
を減らしている。この面発光レーザ駆動装置は、部品点
数が多くなっているが、出力回路が独立しているため、
共通電圧源の電圧変動によるクロストークが生じないメ
リットを有する。

【０２１３】この面発光レーザ駆動装置は、図２２に示
した装置と比べると、電圧源Ｂ５がシリコンダイオード
Ｄ１，Ｄ２の直列回路に置き換わり、さらに電流源Ｉｃ
がバイアス電流源Ｉｂに置き換わっている。

【０２１４】（装置構成）各チャンネルｃｈはそれぞれ
同一に構成されており、ここでは、チャンネルｃｈ１を
例に挙げて説明する。

【０２１５】チャンネルｃｈ１は、入力側に所定の電圧
が印加されているバイアス電流源Ｉｂ及び相補電流源Ｉ
ｓと、相補電流源Ｉｓが出力する相補電流Ｉｓを端子ａ
又は端子ｂから出力するスイッチＳＷｓと、バイアス電
流源Ｉｂに供給される制御電圧のオン／オフを行うスイ
ッチＳＷｂと、相補電流源Ｉｓに供給される制御電圧の
オン／オフを行うスイッチＳＷｓｈとを備えている。

【０２１６】終端抵抗Ｒ＿１の一端は、面発光レーザＬ
Ｄ＿１のアノード側に接続されている。終端抵抗Ｒ＿１
の他端は、直列に接続されたシリコンダイオードＤ１＿
１，Ｄ２＿１のアノード側に接続されている。なお、面
発光レーザＬＤ＿１及びシリコンダイオードＤ２のカソ
ード側は接地している。

【０２１７】バイアス電流源Ｉｂは、面発光レーザＬＤ
＿１のアノード側からバイアス電流源Ｉｂを供給する。
スイッチＳＷｓは、端子ａに切り替わっているときは、
相補電流Ｉｓを面発光レーザＬＤ＿１及び終端抵抗Ｒ＿
１に供給する。なお、スイッチＳＷｓは、端子ｂに切り
替わっているときは、相補電流Ｉｓを、直列に接続され
たシリコンダイオードＤ３＿１，Ｄ４＿１，Ｄ５＿１に
供給する。

【０２１８】設定部３０及び受光部５０は、図２２に示
した面発光レーザ駆動装置と同様に構成されている。な
お、比較器Ａ２は、スイッチＳＷｓｈを介し、相補電流
源Ｉｓに制御電圧を供給する。比較器Ａ３は、スイッチ
ＳＷｂを介してバイアス電流源Ｉｂに制御電圧を供給
し、バイアス電流Ｉｂが面発光レーザＬＤの発振閾値近
傍になるようにする。

【０２１９】（全体動作）以上のように構成された面発
光レーザ駆動装置において、図２２の場合と同様にし
て、スイッチＳＷ４を端子ｂに切り替える。そして、面
発光レーザＬＤ＿１がオフの期間に発光しないように、
比較器Ａ３の非反転入力端子には、スイッチＳＷ４で決
められた電位分下げた電圧が入力される。その電位が最
終的に各チャンネルｃｈのバイアス電流源Ｉｂの制御電
圧となる。

【０２２０】つぎに、動作をタイムチャート図２８及び
図２９を用いて説明する。前述した図２５及び図２６の
タイミングチャートとの違いは、図２２に示した電圧源
Ｂ５の出力設定の代わりに、図２７に示すバイアス電流
源Ｉｂの設定を行うことである。バイアス電流源Ｉｂの
設定は、図２８及び図２９に示すように、期間Ｔ０〜Ｔ
１、Ｔ５＋〜Ｔ６−の期間で行う。

【０２２１】最初に、電源投入後時刻Ｔ０において、ス
イッチＳＷ３をオン、ＳＷ４を端子ｂに切り替え、同時
に各チャンネルｃｈのスイッチＳＷｂをオンにする。比
較器Ａ３は、バイアス電流源Ｉｂの制御電圧を設定す
る。

【０２２２】時刻Ｔ１およびＴ１−において、これらの
スイッチＳＷをオフにして、バイアス電流源Ｉｂの制御
電圧の設定を終了する。同様に、期間Ｔ５＋〜Ｔ６−に
おいて、バイアス電流源Ｉｂの制御電圧の設定を行う。
各チャンネルｃｈのスイッチＳＷｂは、このタイミング
以外はオフ状態である。そして、図２２に示した電圧源
Ｂ５の出力電位の設定の代わりに、バイアス電流源Ｉｂ
の制御電圧を設定する以外、前述した図２５及び図２６
のタイミングと同様にする。

【０２２３】（３）定電流駆動型 つぎに、定電流駆動型の面発光レーザ駆動装置について
説明する。この面発光レーザ駆動装置は、終端抵抗がな
いために無駄な電流が流れない特徴がある。しかし、シ
ングルモードの面発光レーザは、内部抵抗が非常に大き
いため定電流駆動では変調速度が上がらない。そこで、
この面発光レーザ駆動装置は、図３０に示すように、コ
ンデンサＣｓｂ、面発光レーザＬＤのオン／オフに同期
して駆動されるスイッチＳＷｓｕ、微分電流（パルス信
号Ｖｐｕｌｓｅ）を重畳するためのコンデンサＣｓｕ等
による微分電流重畳回路を備えている。

【０２２４】（装置構成）具体的には、この面発光レー
ザ駆動装置は、発光部１０と、電流供給部２０と、設定
部３０と、受光部５０とを備えている。なお、設定部３
０の一部と受光部５０は、図２２及び図２７と同様に構
成されており、異なる部分のみ説明する。

【０２２５】電流供給部２０は、入力側に所定の電圧が
印加されているバイアス電流源Ｉｂ及び相補電流源Ｉｓ
と、スイッチＳＷｂ，ＳＷｓｈ，ＳＷｓ，ＳＷｓｕと、
コンデンサＣｂｉ，Ｃｓｗ，Ｃｓｂ，Ｃｓｕとを備えて
いる。

【０２２６】バイアス電流源Ｉｂは、バイアス電流Ｉｂ
を面発光レーザＬＤ＿１のアノード側に供給する。な
お、面発光レーザＬＤ＿１のカソード側は接地されてい
る。バイアス電流源Ｉｂの制御電圧は、比較器Ａ３から
供給される。コンデンサＣｂｉは、この制御電圧をホー
ルドするものである。

【０２２７】相補電流源Ｉｓは、比較器Ａ２で設定され
た制御電圧に従って、相補電流ＩｓをスイッチＳＷｓに
供給する。スイッチＳＷｓは、相補電流源Ｉｓからの相
補電流Ｉｓを端子ａ又は端子ｂから出力する。スイッチ
ＳＷｓの端子ａは、面発光レーザＬＤ＿１のアノード側
に接続され、さらにコンデンサＣｓｕを介してスイッチ
ＳＷｓｕに接続されている。スイッチＳＷｓの端子ｂ
は、並列に接続された２つのコンデンサＣｘ，Ｃｙに接
続され、さらに他のチャンネルｃｈのスイッチＳＷｓの
端子ｂにも接続されている。なお、コンデンサＣｘ，Ｃ
ｙの他端は接地されている。

【０２２８】スイッチＳＷｓｕの端子ａは、コンデンサ
Ｃｓｂの一端に接続され、さらに比較器Ａ１の出力端子
にも接続されている。スイッチＳＷｓｕの端子ｂは、接
地されると共に、コンデンサＣｓｂの他端に接続されて
いる。

【０２２９】設定部３０は、比較器Ａ１，Ａ２，Ａ３を
備えている。比較器Ａ１の非反転入力端子は、定電圧源
Ｖrefに接続されている。比較器Ａ１の反転入力端子
は、スイッチＳＷ１を介してアンプＡ５の出力端子に接
続され、さらにコンデンサＣ１を介して比較器Ａ１の出
力端子に接続されている。そして、比較器Ａ１は、アン
プＡ５からの出力電圧が基準電圧Ｖrefに一致するよう
にスイッチＳＷｓｕに所定の電圧を出力する。

【０２３０】比較器Ａ２は、各チャンネルｃｈに対し
て、スイッチＳＷｓｈを介して、相補電流源Ｉｓに制御
電圧を供給する。また、比較器Ａ３は、各チャンネルｃ
ｈに対して、スイッチＳＷｂを介して、バイアス電流源
Ｉｂに制御電圧を供給する。

【０２３１】スイッチＳＷｓｕ，ＳＷｓは、図２３に示
したように、ＣＭＯＳプロセスを用いて構成されるのが
好ましい。これにより、微分電流重畳時に位相がずれる
のを防止することができる。ここでは電圧Ｖｃｃを基準
としているため、制御が困難である場合もある。そこ
で、図３１に示すように、ＮＭＯＳを用いて電圧Ｖｓｓ
を基準にすることもできる。この場合は、スイッチＳＷ
ｓに対しゲート一段分の遅延が生じるが、数ｎｓｅｃの
パルス幅で変調するのでなければ、ゲート一段あたりの
遅延を１ｎｓｅｃ以下にしておけば特に問題はない。ま
た、微分電流の振幅は比較器Ａ１で制御するようにして
あり、これは連続点灯でＡＰＣを行った時の光量とパル
ス点灯したときの光量が等しくなるようにすることで位
相補償が調整される。

【０２３２】（全体動作）以上のように構成された面発
光レーザ駆動装置について、図３２及び図３３に示すタ
イミングチャートを用いて説明する。

【０２３３】微分電流重畳回路の制御設定は、図３２示
すタイミングチャートにおいて、比較器Ａ１を使い、面
発光レーザＬＤをチャンネルｃｈ１からチャンネルｃｈ
３６までの順番に点灯していくシーケンスを繰り返す。
比較器Ａ１は、このときのアンプＡ５の出力がＶrefに
一致するように、微分電流重畳回路の振幅（パルス信号
Ｖｐｕｌｓｅのレベル）を制御する。ここでは、バイア
ス電流Ｉｂを変えてチャンネルｃｈ毎の制御は行わず、
全チャンネルｃｈを一括して制御している。このため、
面発光レーザＬＤまでの寄生容量を予めチャンネルｃｈ
間でばらつかないようにしておく必要がある。

【０２３４】この面発光レーザ駆動装置の動作は、図１
１に示した面発光レーザ駆動装置に対して行うことと同
様である。すなわち、過補償の場合にはオーバーシュー
トが生じて光量がＶrefをオーバーし、補償が不足する
と基準電圧Ｖrefを下回るが、アンプＡ５の出力が基準
電圧Ｖrefに一致したところで補償が最適となる。この
とき、オーバーシュートもアンダーシュートも無い状態
となる。

【０２３５】この制御は、期間Ｔ５からＴ６までの各チ
ャンネルの自動光量制御が終了したあとで変調前に行っ
ている。ここでは、微分電流重畳回路の制御電圧のホー
ルドをコンデンサＣｓｂで行っていたが、微分電流振幅
が大きく変わることはないためＤ／Ａコンバータを利用
し、デジタル的に行っても良い。この場合のキャリブレ
ーションは例えばページ間や電源投入後などとなるが実
用上の問題はない。

【０２３６】３．その他の構成 図３４は、自動光量制御の順序をランダマイズすること
で、自動光量制御時の設定むらを目立たなくすることを
説明する図である。

【０２３７】自動光量制御を全チャンネルで連続的に実
施した場合一つ前のチャンネルｃｈの最終電圧が次のチ
ャンネルｃｈの開始電圧に影響を与える。もし、面発光
レーザＬＤの特性ばらつきなどでチャンネルｃｈ間の最
終電圧の変動が大きかった場合、比較器出力が十分収束
できず図３４（ａ）から同図（ｄ）に示すような光量制
御の順番に特定のノイズが生じることがある。同図
（ｅ）に示すように、このとき光量制御の順番を面発光
レーザＬＤの位置の順番と対応させておくと、レーザの
光量分布で低い周波数成分のばらつきを生じ、画質劣化
の原因になる。そのため光量制御の順番を、同図（ｆ）
に示すように、レーザの配置と相関が無い様にすると、
レーザの光量分布はばらつきが高い周波数成分にシフト
し画質劣化を防止することができる。

【０２３８】上述した面発光レーザ駆動装置について
は、各チャンネルｃｈ内の制御電圧に大きな差がないも
のとして説明した。しかし、面発光レーザの閾値電流や
発光効率、あるいはチャンネル内で定電流回路に使用す
る演算増幅器のオフセットなどでチャンネル間の制御電
圧に差がでてくることも考えられる。この差が１チャン
ネルの自動光量性時間内に収束しない場合、全体のチャ
ンネルｃｈ間ばらつきが悪化し、画質を劣化させる。

【０２３９】このような場合、図３５に示すように、オ
フセットキャンセル付きの面発光レーザ駆動装置が好ま
しい。この面発光レーザ駆動装置は、図３０に示した面
発光レーザ駆動装置の１チャンネル分に相当する。各ス
イッチＳＷのオン／オフを切り替えたときの波形図を図
３６に示す。なお、図３５に示すスイッチＳＷｏａ，Ｓ
Ｗｏｂは、オンの状態である。

【０２４０】この面発光レーザ駆動装置において、チャ
ンネルｃｈ間で共通のコンデンサＣｓの端子電圧と、比
較器Ａ２から出力されるチャンネルｃｈ毎の制御電圧に
よって、コンデンサＣｏ１，Ｃｏ２を充電する。アンプ
Ａｓは、非反転入力端子に供給される比較器Ａ２からの
電圧と、コンデンサＣｏ１，Ｃｏ２の電圧とを比較する
ことで、オペアンプＡｓ自身のオフセットも含めてばら
つきをキャンセルする。

【０２４１】電源投入時あるいはページ間でオフセット
蓄積用のコンデンサＣｏ１をスイッチＳＷｏｄで短絡
し、この状態で各チャンネルｃｈの自動光量制御の時間
をかけて行う。その後、毎スキャンの自動光量制御時に
各チャンネルｃｈに出力される制御信号をＣｏ２に蓄積
し、Ｃｏ１の端子電圧を補正すれば、数回の補正でオフ
セット分をキャンセルすることができる。

【０２４２】また、図３７に示すようにの面発光レーザ
駆動装置を構成してもよい。この面発光レーザ駆動装置
は、図３０に示したものと比べて、比較器Ａ２の反転入
力端子と出力端子の間に複数のコンデンサＣが設けられ
ている点で異なっている。具体的には、比較器Ａ２の反
転入力端子と出力端子の間に、並列に接続された３６個
のコンデンサＣ２＿１，Ｃ２＿２，・・・，Ｃ２＿３６
が設けられている。各コンデンサＣ２＿１，Ｃ２＿２，
・・・，Ｃ２＿３６の一端には、スイッチＳＷ１，ＳＷ
２，・・・，ＳＷ３６が設けられている。そして、例え
ばチャンネルｃｈ１の光量制御を行うときはスイッチＳ
Ｗ１がオンになり、チャンネルｃｈ２の光量制御を行う
ときはスイッチＳＷ２がオンになる。

【０２４３】これにより、コンデンサＣ１＿１は、チャ
ンネルｃｈ１の光量制御したときの比較器Ａ２の制御電
圧によって充電される。そして、比較器Ａ２は、次にチ
ャンネルｃｈ１の光量制御を行うときは、このコンデン
サＣ１＿１の電圧を用いて、バイアス電流源Ｉｂの制御
電圧を設定することができる。

【０２４４】したがって、上記面発光レーザ駆動装置
は、チャンネルｃｈ毎に比較器Ａ２の出力電圧にばらつ
き生じていても、その出力電圧を他のチャンネルｃｈの
光量制御に用いず、同じチャンネルｃｈの光量制御に用
いている。これにより、チャンネルｃｈ毎に比較器Ａ２
の制御電圧にばらつきがあったとしても、自動光量制御
の収束時間が長くなることを防止することができる。

【０２４５】

【発明の効果】本発明は、面発光レーザに並列に接続さ
れた終端抵抗に対して所定の電圧を印加する電圧源を備
え、面発光レーザのオン／オフに限らず、電圧源の出力
電圧が一定になるように電圧源の出力端子に電流を供給
することによって、その出力インピーダンスが安定し、
面発光レーザのパワー変動を抑制することができる。

【０２４６】また、本発明は、面発光レーザのオンに同
期して補償パルス信号を面発光レーザに供給する際に、
補償パルス信号のレベルを制御したりバイアス電流を制
御することによって、面発光レーザを流れる電流に変化
が生じても最適な状態で補償して、面発光レーザのパワ
ー変動を抑制することができる。

【０２４７】また、本発明は、レーザ光の光量制御を開
始するときは、前回レーザ光の光量制御を行ったときに
受光信号保持手段や制御信号出力手段に保持された信号
を用いることによって、面発光レーザの光量制御を迅速
に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の基本的な電圧駆動型面発光レーザ駆
動装置の構成を示す回路図である。

【図２】 面発光レーザの端子電圧に対する電流の特性
を示す図である。

【図３】 本発明の基本的な電圧駆動型面発光レーザ駆
動装置の構成を示す回路図である。

【図４】 本発明の概略的な電流駆動型面発光レーザ駆
動装置の構成を示す回路図である。

【図５】 収束した電圧とオーバーシュートしたときの
電圧を示す図である。

【図６】 面発光レーザに印加される電圧に対する面発
光レーザを流れる電流の特性を示す図である。

【図７】 Ｖｐｕｌｓｅ及びバイアス電流Ｉｂで波形の
歪みを補償することを説明する図である。

【図８】 本発明の基本的な電流駆動型面発光レーザ駆
動装置の構成を示す回路図である。

【図９】 過補償の場合と補償不足の場合を説明する図
である。

【図１０】 本発明の基本的な他の電流駆動型面発光レ
ーザ駆動装置の構成を示す回路図である。

【図１１】 本発明の基本的な他の電流駆動型面発光レ
ーザ駆動装置の構成を示す回路図である。

【図１２】 過補償の場合と補償不足の場合において、
レーザ光の平均値と基準電圧Ｖ＿ＡＰＣＲＥＦの関係を
示す図である。

【図１３】 本発明の基本的な他の電流駆動型面発光レ
ーザ駆動装置の構成を示す回路図である。

【図１４】 本発明の基本的な他の電流駆動型面発光レ
ーザ駆動装置の構成を示す回路図である。

【図１５】 過補償の場合と補償不足の場合において、
レーザ光の平均値と（基準電圧Ｖ＿ＡＰＣＲＥＦ／２）
の関係を示す図である。

【図１６】 本発明の基本的な他の電流駆動型面発光レ
ーザ駆動装置の構成を示す回路図である。

【図１７】 本発明の基本的な他の電流駆動型面発光レ
ーザ駆動装置の構成を示す回路図である。

【図１８】 電流源Ｉｓで補償量を制御したときの駆動
電流、レーザ電圧、補償電流、補償後の駆動電圧を示す
波形図である。

【図１９】 面発光レーザの光量を制御するための面発
光レーザ駆動装置の構成を示す回路図である。

【図２０】 各面発光レーザのチャンネルｃｈを連続的
に切り替えたときのＡＰＣの収束性を示す波形図であ
る。

【図２１】 各面発光レーザのチャンネルｃｈを切り替
え、かつ間欠的にＡＰＣ制御を行ったときの収束性を示
す波形図である。

【図２２】 本発明の実施の形態に係る定電圧駆動型面
発光レーザ駆動装置の構成を示す回路図である。

【図２３】 定電圧駆動型面発光レーザ駆動装置に備え
られたスイッチＳＷｓの構成を示す回路図である。

【図２４】 リミッター付きの比較器の構成を示す回路
図である。

【図２５】 定電圧駆動型面発光レーザ駆動装置の動作
内容を説明するタイミングチャートである。

【図２６】 定電圧駆動型面発光レーザ駆動装置の動作
内容を説明するタイミングチャートである。

【図２７】 ダイオードを用いたときの定電圧駆動型面
発光レーザ駆動装置の構成を示す回路図である。

【図２８】 ダイオードを用いたときの定電圧駆動型面
発光レーザ駆動装置の動作内容を説明するタイミングチ
ャートである。

【図２９】 ダイオードを用いたときの定電圧駆動型面
発光レーザ駆動装置の動作内容を説明するタイミングチ
ャートである。

【図３０】 本発明の実施の形態に係る定電流駆動型面
発光レーザ駆動装置の構成を示す回路図である。

【図３１】 定電流駆動型面発光レーザ駆動装置に備え
られたスイッチＳＷｓの構成を示す回路図である。

【図３２】 定電流駆動型面発光レーザ駆動装置の動作
内容を説明するタイミングチャートである。

【図３３】 定電流駆動型面発光レーザ駆動装置の動作
内容を説明するタイミングチャートである。

【図３４】 面発光レーザの光量分布周波数成分を高周
波側にシフトするようにＡＰＣの順序を変更することを
説明するための図である。

【図３５】 オフセットキャンセル付きの面発光レーザ
駆動装置の構成を示す回路図である。

【図３６】 オフセットキャンセル付きの面発光レーザ
駆動装置の各回路の波形図である。

【図３７】 チャンネルｃｈ毎にコンデンサＣを設けた
電流駆動型面発光レーザ駆動装置の構成を示す回路図で
ある。

【図３８】 端面発光レーザと面発光レーザのＶ−Ｉ特
性を示す図である。

【図３９】 面発光レーザの等価回路を示す図である。

【図４０】 端面発光レーザの等価回路を示す図であ
る。

【図４１】 面発光レーザ駆動回路の配線を示す図であ
る。

【図４２】 端面発光レーザ駆動回路の配線を示す図で
ある。

【図４３】 端面発光レーザの波形図である。

【図４４】 面発光レーザの波形図である。

【図４５】 電圧駆動型の面発光レーザ駆動装置の簡略
的な構成を示す図である。

【図４６】 電圧駆動型の面発光レーザ駆動装置の構成
を示す図である。

【図４７】 電圧駆動型の面発光レーザ駆動装置の簡略
的な構成を示す図である。

【図４８】 電圧駆動型の面発光レーザ駆動装置の簡略
的な構成を示す図である。

【図４９】 電圧駆動型の面発光レーザ駆動装置の構成
を示す図である。

【図５０】 電源ＩＣの出力インピーダンスの特性を示
す図である。

【図５１】 電源ＩＣの負荷変動の特性を示す図であ
る。

【図５２】 電流駆動型の面発光レーザ駆動装置の簡略
的な構成を示す回路図である。

【図５３】 電流駆動型の面発光レーザ駆動装置の問題
点を説明する図である。

【図５４】 面発光レーザのＶ−Ｉ特性を示す図であ
る。

【図５５】 ＶＣＳＥＬ駆動時の波形を示す図である。

【図５６】 従来のＡＰＣを行う面発光レーザ駆動装置
の構成を示す回路図である。

【図５７】 目標出力よりも光モニタ出力の方が大きい
ときに収束していく状態を説明する図である。

【図５８】 目標出力よりも光モニタ出力の方が小さい
ときに収束していく状態を説明する図である。

【図５９】 レーザの点灯タイミングが空いてチャンネ
ルｃｈの切り替え時に比較器の出力が変動したときの収
束を説明する図である。

【図６０】 レーザの点灯タイミングが重なってチャン
ネルｃｈの切り替え時に比較器の出力が変動したときの
収束を説明する図である。

【図６１】 終端抵抗にダイオードを直列に接続した電
流駆動型面発光レーザ駆動装置の概略的な構成を示す回
路図である。

【図６２】 ＶＣＳＥＬのＩ−Ｌ−Ｖ特性を示す図であ
る。

【図６３】 ２個直列に接続されたダイオードのＩ−Ｖ
特性を示す図である。

【符号の説明】

ＬＤ 面発光レーザ Ｉｓ 相補電流源 Ｉｂ バイアス電流源 Ｒ＿１〜Ｒ＿３６ 終端抵抗 Ａ１，Ａ２，Ａ３ 比較器 ＰＤ フォトダイオード

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 終端抵抗と、 アノード側を前記終端抵抗の一端に接続し、前記終端抵
   抗に対して並列に接続された面発光レーザと、 前記終端抵抗の前記一端に接続し、前記面発光レーザの
   アノード側及び前記終端抵抗に電流を供給する第１の電
   流供給手段と、 前記終端抵抗の他端に接続され、所定の電圧を出力する
   電圧源と、 前記電圧源の出力電圧が一定になるように、前記面発光
   レーザのオン／オフに応じて前記電圧源の出力端子に電
   流を供給する第２の電流供給手段と、 を備えた面発光レーザ駆動装置。
2. 【請求項２】 前記終端抵抗と、前記面発光レーザと、
   前記第１及び第２の電流供給手段と、を有する複数のチ
   ャンネルを更に備え、 前記電圧源は、各チャンネルの終端抵抗の前記他端に接
   続され、 各チャンネルの第２の電源供給手段は、前記電圧源の出
   力電圧が一定になるように、前記電圧源の出力端子に電
   流を供給する請求項１記載の面発光レーザ駆動装置。
3. 【請求項３】 前記第２の電流供給手段は、前記終端抵
   抗の両端の電位差に基づいて、前記電圧源の出力端子に
   電流を供給する請求項１または請求項２記載の面発光レ
   ーザ駆動装置。
4. 【請求項４】 終端抵抗と、 アノード側を前記終端抵抗の一端に接続し、前記終端抵
   抗に対して並列に接続された面発光レーザと、 前記終端抵抗の前記一端に接続し、前記面発光レーザの
   アノード側及び前記終端抵抗に電流を供給する電流供給
   手段と、 前記終端抵抗の他端にアノード側が接続されたダイオー
   ドと、 を備えた面発光レーザ駆動装置。
5. 【請求項５】 レーザ光を出力する面発光レーザと、 制御電圧に従って前記面発光レーザにバイアス電流を供
   給するバイアス電流供給手段と、 前記面発光レーザをオンするときに前記面発光レーザに
   電流を供給する電流供給手段と、 前記面発光レーザのオンに同期して、補償パルス信号を
   前記面発光レーザに供給する補償パルス信号供給手段
   と、 補償パルス信号のレベルを制御する補償パルス信号制御
   手段と、 を備えた面発光レーザ駆動装置。
6. 【請求項６】 レーザ光を出力する面発光レーザと、 制御電圧に従って前記面発光レーザにバイアス電流を供
   給するバイアス電流供給手段と、 前記面発光レーザをオンするときに前記面発光レーザに
   電流を供給する電流供給手段と、 前記面発光レーザのオンに同期して、補償パルス信号を
   前記面発光レーザに供給する補償パルス信号供給手段
   と、 前記バイアス電流供給手段の制御電圧を設定する制御電
   圧設定手段と、 を備えた面発光レーザ駆動装置。
7. 【請求項７】 前記バイアス電流供給手段の制御電圧を
   設定する制御電圧設定手段を更に備えた請求項５記載の
   面発光レーザ駆動装置。
8. 【請求項８】 補償パルス信号制御手段は、前記面発光
   レーザがオンになって略収束したときの収束端子電圧を
   保持し、オンになったときの面発光レーザの端子電圧が
   前記収束端子電圧になるように、前記補償パルス信号の
   レベルを制御する請求項５記載の面発光レーザ駆動装
   置。
9. 【請求項９】 前記制御電圧設定手段は、前記面発光レ
   ーザがオンになって略収束したときの収束端子電圧を保
   持し、オンになったときの面発光レーザの端子電圧が前
   記収束端子電圧になるように、前記バイアス電流供給手
   段の制御電圧を設定する請求項６または７記載の面発光
   レーザ駆動装置。
10. 【請求項１０】 前記面発光レーザのレーザ光を受光し
    て受光信号を出力する受光手段を更に備え、 前記補償パルス信号制御手段は、前記受光手段からの受
    光信号がその基準値になるように前記補償パルス信号の
    レベルを制御する請求項５記載の面発光レーザ駆動装
    置。
11. 【請求項１１】 前記面発光レーザのレーザ光を受光し
    て受光信号を出力する受光手段を更に備え、 前記制御電圧設定手段は、前記受光手段からの受光信号
    がその基準値になるように前記バイアス電流供給手段の
    制御電圧を設定する請求項６または７記載の面発光レー
    ザ駆動装置。
12. 【請求項１２】 前記面発光レーザと、前記バイアス電
    流供給手段と、前記電流供給手段と、前記補償パルス信
    号供給手段と、を有する複数のチャンネルを備え、 いずれか１つの面発光レーザをチャンネル毎にオンさせ
    たときの前記受光手段の受光信号が、１つの面発光レー
    ザを連続してオンしているときの受光信号の基準値にな
    るように、前記補償パルス信号制御手段が前記補償パル
    ス信号のレベルを制御し、又は、前記制御電圧設定手段
    が前記バイアス電流供給手段の制御電圧を設定する請求
    項１１記載の面発光レーザ駆動装置。
13. 【請求項１３】 レーザ光を出力する面発光レーザと、 前記面発光レーザからのレーザ光を受光して受光信号を
    出力する受光手段と、 前記受光手段が出力した受光信号を保持する受光信号保
    持手段と、 レーザ光の光量制御を開始するときは前回レーザ光の光
    量制御を行ったときに前記受光信号保持手段に保持され
    た受光信号と基準値とを比較し、レーザ光の光量制御中
    のときは前記受光手段からの受光信号とその基準値とを
    比較し、前記受光信号が前記基準値に収束するような制
    御信号を出力する制御信号出力手段と、 前記制御信号出力手段が出力した制御信号を保持する制
    御信号保持手段と、 レーザ光の光量制御を開始するときは前回レーザ光の光
    量制御を行ったときに前記制御信号保持手段に保持され
    た受光信号に基づいて、レーザ光の光量制御中のときは
    前記制御信号出力手段からの制御信号に基づいて、前記
    面発光レーザに電流を供給する電流供給手段と、 を備えた面発光レーザ駆動装置。
14. 【請求項１４】 前記面発光レーザと、前記電流供給手
    段と、前記制御信号保持手段とを有するチャンネルを複
    数備え、 前記各電流供給手段は、同一チャンネルの制御信号保持
    手段に保持された受光信号に基づいて、同一チャンネル
    の面発光レーザに電流を供給する請求項１３記載の面発
    光レーザ駆動装置。
15. 【請求項１５】 前記受光手段は、 レーザ光を受光して電流を流すフォトダイオードと、 １チャンネル用の第１の抵抗と、 前記第１の抵抗の抵抗値を全チャンネル数で除した抵抗
    値で構成された全チャンネル用の第２の抵抗と、を備
    え、 全チャンネルの面発光レーザの光量を同時に制御すると
    きは、前記フォトダイオードと第２の抵抗とを直列に接
    続して第２の抵抗の端子電圧を前記受光信号として出力
    し、１チャンネルの面発光レーザの光量を制御するとき
    は、前記フォトダイオードと第１の抵抗とを直列に接続
    して第１の抵抗の端子電圧を前記受光信号として出力す
    る請求項１４記載の面発光レーザ駆動装置。
16. 【請求項１６】 前記各チャンネルの電流供給手段は、
    面発光レーザの光量分布の空間周波数成分が高周波側に
    シフトするように、所定の順番で各面発光レーザに電流
    を供給する請求項１４記載の面発光レーザ駆動装置。
17. 【請求項１７】 前記制御信号出力手段は、面発光レー
    ザを流れる電流が増加しても光量が低下するときの電流
    の最小値を電流限界値とし、前記電流供給手段が前記電
    流限界値以下で電流を出力するように制御信号を供給す
    る請求項１４から１６のいずれか１項記載の面発光レー
    ザ駆動装置。