JP2005285792A - レーザダイオード駆動方法およびレーザダイオード装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数のレーザダイオードから射出されたレーザ光が共通の照射範囲に一定の強度で連続的に照射されるよう複数のレーザダイオードを駆動するレーザダイオード駆動方法おいて、各レーザダイオードの寿命を長くするとともに、光源としての故障率を低減させる。
【解決手段】 ２つのレーザダイオードＬＤ１，ＬＤ２をパルス点灯させるとともに、２つのレーザダイオードＬＤ１，ＬＤ２のパルス点灯の周期が互いに半周期ずれるように２つのレーザダイオードＬＤ１，ＬＤ２を駆動して共通の照射範囲に一定の強度で連続的にレーザ光を照射するようにする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、複数のレーザダイオードを駆動するレーザダイオード駆動方法およびそのレーザダイオード駆動方法を利用したレーザダイオード装置に関するものである。

従来、レーザダイオードから射出されたレーザ光を利用し、このレーザ光を回転多面鏡などの偏向器を用いて所定の角度範囲内に偏向させて一定方向に繰り返し走査させるレーザ光走査装置が提案されている。

そして、上記のようなレーザ光走査装置は、たとえば、放射線の照射を受けて放射線画像を記録する蓄積性蛍光体シートに記録された放射線画像を読み取る放射線画像読取装置において利用されるが、上記のように蓄積性蛍光体シートから放射線画像を読み取る際には、蓄積性蛍光体シートから十分な大きさの輝尽発光光を発生させる必要があり、上記のように十分な大きさの輝尽発光光を得るためには十分な強度のレーザ光により蓄積性蛍光体シートを走査する必要がある。しかしながら、レーザダイオードから連続的にレーザ光を射出させた場合、その強度は比較的弱く、特に感度が低い蓄積性蛍光体シートを読み取る際などには、十分な強度のレーザ光を照射することができない場合がある。

そこで、たとえば、特許文献１においては、複数のレーザダイオードから射出されたレーザ光により共通の照射範囲を照射することによって十分な強度のレーザ光を照射する方法が提案されている。

特開昭６０−２２０３０８号公報

しかしながら、上記のように複数のレーザダイオードの各ダイオードから連続的に射出されたレーザ光を利用して一定強度のレーザ光を照射しようとした場合には、レーザダイオードの数が増えた分だけ、光源としての故障率は上がってしまうという問題があった。たとえば、１つのレーザダイオードの故障率が１０％である場合、２つのレーザダイオードを利用した場合には、１−９０％×９０％＝１９％となってしまう。

本発明は、上記事情に鑑み、上記のように複数のレーザダイオードから射出されたレーザ光が共通の照射範囲に一定の強度で連続的に照射されるよう複数のレーザダイオードを駆動するレーザダイオード駆動方法および装置において、各レーザダイオードの寿命を長くすることができ、光源としての故障率を低減させることができるレーザダイオード駆動方法およびレーザダイオード装置を提供することを目的とするものである。

本発明のレーザダイオード駆動方法は、複数のレーザダイオードから射出されたレーザ光が共通の照射範囲に一定の強度で連続的に照射されるよう複数のレーザダイオードを駆動するレーザダイオード駆動方法において、複数のレーザダイオードをパルス点灯させるとともに、上記複数のうち少なくとも２つのレーザダイオードのパルス点灯の周期が互いにずれるように複数のレーザダイオードを駆動することを特徴とする。

本発明のレーザダイオード装置は、複数のレーザダイオードと、複数のレーザダイオードから射出されたレーザ光が共通の照射範囲に一定の強度で連続的に照射されるよう複数のレーザダイオードを駆動する駆動手段とを備えたレーザダイオード装置において、駆動手段が、複数のレーザダイオードをパルス点灯させるとともに、複数のうち少なくとも２つのレーザダイオードのパルス点灯の周期が互いにずれるように複数のレーザダイオードを駆動するものであることを特徴とする。

ここで、上記「複数のレーザダイオードから射出されたレーザ光が共通の照射範囲に一定の強度で連続的に照射される」とは、複数のレーザダイオードから射出されたレーザ光が所定の範囲に重なって照射され、その重なって照射された範囲における、複数のレーザ光の強度を加算した強度が一定の強度となるように連続的に照射されることを意味する。

また、上記「一定の強度」とは、実質的に一定の強度となるようにすればよく、たとえば、パルス点灯の制御の仕方によって、複数のレーザダイオードの周期の立ち上がりまたは立ち下りにおいて多少レーザ光の強度が変化したとしてもよいものとする。

本発明のレーザダイオード駆動方法およびレーザダイオード装置によれば、複数のレーザダイオードをパルス点灯させるとともに、上記複数のうち少なくとも２つのレーザダイオードのパルス点灯の周期が互いにずれるように複数のレーザダイオードを駆動して共通の照射範囲に一定の強度で連続的にレーザ光を照射するようにしたので、複数のレーザダイオードを連続して点灯させて上記一定の強度で共通の照射範囲を照射する場合と比較すると、各レーザダイオードの動作時間を短くすることができるので、各レーザダイオードの寿命を長くすることができ、光源としての故障率を低減させることができる。

なお、上記のように複数のレーザダイオードを駆動させた場合、少なくとも１つのレーザダイオードの駆動電流を増加させる必要があり、この駆動電流の増加によりそのレーザダイオードの寿命が短くなることになるが、レーザダイオードは、図７に示すように、ある閾値を超えなければレーザ光を発しないので、たとえば、２倍の強度を得ようとした場合でも２倍の駆動電流を流す必要がない。したがって、たとえば、２つのレーザダイオードをパルス点灯させ、互いに周期を半周期ずらしてレーザ光の照射を行った場合には、各レーザダイオードの駆動電流は２倍未満の電流増加でよいのに対し、各レーザダイオードの動作時間は１/２となるので、両方の効果をあわせると結果的には各レーザダイオードの寿命は長くなることになる。

具体的には、たとえば、レーザダイオードとして、図７に示すような特性（閾値５０ｍＡ，スロープ効率１ｍＷ／ｍＡ）のレーザダイオードを２つ使用し、一定の強度１００ｍＷで共通の照射範囲を照射するような場合を検討すると、たとえば、２つのレーザダイオードをともに５０ｍＷで連続して出力させるようにした場合の寿命を１とした場合、レーザダイオードをともに１００ｍＷ、デューティ比５０％で交互に半周期ずらして出力させるようにした場合の寿命は、動作電流が、１５０ｍＡ／１００ｍＡ＝１．５倍、１つのレーザダイオードあたりの動作時間は０．５倍となるので、寿命は１/（１．５×０．５）＝１．３３倍となり、レーザダイオードの寿命は長くなることになる。

以下、図面を参照して本発明のレーザダイオード駆動方法を実施するレーザダイオード装置の一実施形態を利用したレーザ光走査装置について説明する。図１は、レーザ光走査装置の概略構成図である。

本レーザ光走査装置は、図１に示すように、レーザ光を射出する２つのレーザダイオードＬＤ１，ＬＤ２と、レーザダイオードＬＤ１とレーザダイオードＬＤ２とから射出されたレーザ光をそれぞれ反射する反射ミラー１１，１２と、反射ミラー１１，１２により反射されたレーザ光を後述する回転多面鏡に結像する第１のシリンドリカルレンズ１３と、シリンドリカルレンズ１３により結像されたレーザ光を偏向する回転多面鏡１４と、回転多面鏡１４により偏向されたレーザ光を被走査面１７上の共通の照射範囲であるスポットＳに集束する集束レンズ１５および第２のシリンドリカルレンズ１６と、２つのレーザダイオードＬＤ１，ＬＤ２を駆動する駆動手段２０とを備えている。

回転多面鏡１４は、矢印Ａ方向に回転して被走査面上１７のスポットＳを矢印Ｂ方向に走査させるものである。

次に、本レーザ光走査装置の作用について説明する。

まず、駆動手段２０から２つのレーザダイオードＬＤ１，ＬＤ２に駆動電流が出力される。このとき駆動手段２０から出力される駆動電流はパルス電流であり、このパルス電流によりレーザダイオードＬＤ１，ＬＤ２はパルス点灯する。具体的には、図２に示すように、レーザダイオードＬＤ１とレーザダイオードＬＤ２とは、位相が互いに半周期ずれるようにパルス点灯し、常にいずれか一方のレーザダイオードによりスポットＳが照射され、スポットＳが連続的に照射されるように駆動される。そして、レーザダイオードＬＤ１，ＬＤ２には、スポットＳが常に一定の強度Ｌのレーザ光で照射されるような大きさのパルス電流がそれぞれ流されている。

そして、上記のように駆動電流が流されることによりレーザダイオードＬＤ１，ＬＤ２から射出されたレーザ光は、それぞれ反射ミラー１１，１２により反射され、第１のシリンドリカルレンズ１３により回転多面鏡１４に結像される。そして、回転多面鏡１４により偏向された後、集束レンズ１５および第２のシリンドリカルレンズ１６により被走査面１７上の共通の照射範囲であるスポットＳに集束され、スポットＳが強度Ｌのレーザ光で連続的に照射される。そして、回転多面鏡１４の回転にともなってスポットＳが矢印Ｂ方向に走査される。

上記レーザ光走査装置によれば、２つのレーザダイオードＬＤ１，ＬＤ２をパルス点灯させるとともに、上記２つのレーザダイオードＬＤ１，ＬＤ２のパルス点灯の周期が互いにずれるように２つのレーザダイオードＬＤ１，ＬＤ２を駆動して共通の照射範囲に一定の強度で連続的にレーザ光を照射するようにしたので、２つのレーザダイオードＬＤ１，ＬＤ２を連続して点灯させて上記一定の強度で共通の照射範囲を照射する場合と比較すると、２つのレーザダイオードＬＤ１，ＬＤ２の動作時間を短くすることができるので、各レーザダイオードの寿命を長くすることができ、光源としての故障率を低減させることができる。

具体的には、たとえば、レーザダイオードＬＤ１，ＬＤ２として、図７に示すような、特性（閾値５０ｍＡ，スロープ効率１ｍＷ／ｍＡ）のレーザダイオードを２つ使用した場合には、上述したように各レーザダイオードの寿命は１．３３倍となる。したがって、たとえば、１つのレーザダイオードのある時間での故障率が１０％だった場合、２つのレーザダイオードを連続点灯させると、その故障率は１−９０％×９０％＝１９％となるが、上記のように２つのレーザダイオードをパルス点灯させることにより、
１−（１−０．１／１．３３）×（１−０．１／１．３３）＝１４．４％に低減できる。

また、１つのレーザダイオードのパルス点灯の最大定格が、連続点灯時の最大定格の２倍以上である場合には、高出力化も可能である。

また、上記レーザ光走査装置においては、図２に示すように、レーザダイオードＬＤ１の出力の立ち上がりと同時にレーザダイオードＬＤ２の出力が立ち下がるようにし、レーザダイオードＬＤ１の出力の立ち下がりと同時にレーザダイオードＬＤ２の出力が立ち上がるようにしたが、図３に示すように、レーザダイオードＬＤ１の出力の立ち下がり開始とともに、レーザダイオードＬＤ２の出力の立ち上がりを開始させ、レーザダイオードＬＤ１の出力の立ち下がり終了とともに、レーザダイオードＬＤ２の出力の立ち上がりを終了させるようにしてもよい。つまり、レーザダイオードＬＤ１の出力が０になる時刻ｔ２より前の時刻ｔ１にレーザダイオードＬＤ２の出力の立ち上がりを開始するとともに、レーザダイオードＬＤ２の出力が０になる時刻ｔ４より前の時刻ｔ３にレーザダイオードＬＤ１の出力の立ち上がりを開始するようにしてもよい。

また、本発明のレーザダイオード駆動方法および装置は、上記のようなレーザ光走査装置に限らず、たとえば、図４に示すような、レーザ光源装置に利用するようにしてもよい。図４に示すレーザ光源装置は、上記レーザ光走査装置と同様のレーザダイオードＬＤ１，ＬＤ２および駆動手段２０と、レーザダイオードＬＤ１，ＬＤ２から射出されたレーザ光を光ファイバー２４の入射端２４ａに集光するコリメータレンズ２１，２２および集光レンズ２３とを備えたものである。

また、上記レーザ光走査装置を利用し、たとえば、画像を走査して光学的に検出するような場合には、その画像を構成する画素のサンプリング時間よりもレーザダイオードのパルス点灯の周期を短くすることが望ましい。また、上記のように画像を走査する際、走査の開始を検出する始点検出を行うような場合には、始点検出の際には、２つのレーザダイオードのうち１つのレーザダイオードのみを点灯させるようにすることが望ましい。

また、上記実施形態のレーザ光走査装置においては、２つのレーザダイオードを利用するようにしたが、これに限らず、３つ以上のレーザダイオードを用いるようにしてもよい。３つ以上のレーザダイオードを利用する場合には、３つ以上のレーザダイオードのうち少なくとも２つのレーザダイオードのパルス点灯の周期が互いにずれるようにし、共通の照射範囲に一定の強度で連続的に照射されるよう駆動する必要がある。具体的には、たとえば、３つのレーザダイオードを利用する場合には、図５に示すように、３つのレーザダイオードＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３をそれぞれパルス点灯させるとともに、いずれか１つのレーザダイオードにより照射範囲が照射されるように３つのレーザダイオードＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３のパルス点灯の周期をずらし、各レーザダイオードに一定強度のレーザ光を射出するのに必要な駆動電流を流すようにすればよい。また、図６に示すように、３つのレーザダイオードのうちの２つのレーザダイオードＬＤ１，ＬＤ３の周期が揃うようにするとともに、その２つのレーザダイオードＬＤ１，ＬＤ３の周期と残りの１つのダイオードＬＤ２の周期とが半周期ずれるようにするようにしてもよい。上記のようにする場合には周期の揃った２つのダイオードＬＤ１，ＬＤ３に流す駆動電流は、残りの１つのダイオードＬＤ２に流れる駆動電流の半分にするようにすればよい。

本発明のレーザダイオード装置の一実施形態を利用したレーザ光走査装置の概略構成図 図１に示すレーザ光走査装置の作用を説明するための図 本発明のレーザダイオード駆動方法のその他の実施形態を説明するための図 本発明のレーザダイオード装置を利用したレーザ光源装置の概略構成図 本発明のレーザダイオード駆動方法のその他の実施形態を説明する図 本発明のレーザダイオード駆動方法のその他の実施形態を説明する図 レーザダイオードの出力特性を示す図

符号の説明

ＬＤ１，ＬＤ２ レーザダイオード
１１，１２ 反射ミラー
１３ 第１のシリンドリカルレンズ
１４ 回転多面鏡
１５ 集束レンズ
１６ 第２のシリンドリカルレンズ
１７ 被走査面
２０ 駆動手段
２１，２２ コリメータレンズ
２３ 集光レンズ
２４ 光ファイバー

Claims (2)

1. 複数のレーザダイオードから射出されたレーザ光が共通の照射範囲に一定の強度で連続的に照射されるよう前記複数のレーザダイオードを駆動するレーザダイオード駆動方法において、
   前記複数のレーザダイオードをパルス点灯させるとともに、前記複数のうち少なくとも２つのレーザダイオードのパルス点灯の周期が互いにずれるように前記複数のレーザダイオードを駆動することを特徴とするレーザダイオード駆動方法。
2. 複数のレーザダイオードと、該複数のレーザダイオードから射出されたレーザ光が共通の照射範囲に一定の強度で連続的に照射されるよう前記複数のレーザダイオードを駆動する駆動手段とを備えたレーザダイオード装置において、
   前記駆動手段が、前記複数のレーザダイオードをパルス点灯させるとともに、前記複数のうち少なくとも２つのレーザダイオードのパルス点灯の周期が互いにずれるように前記複数のレーザダイオードを駆動するものであることを特徴とするレーザダイオード装置。

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