JP2895144B2 - 半導体レーザ駆動回路 - Google Patents
半導体レーザ駆動回路Info
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- JP2895144B2 JP2895144B2 JP2029102A JP2910290A JP2895144B2 JP 2895144 B2 JP2895144 B2 JP 2895144B2 JP 2029102 A JP2029102 A JP 2029102A JP 2910290 A JP2910290 A JP 2910290A JP 2895144 B2 JP2895144 B2 JP 2895144B2
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/068—Stabilisation of laser output parameters
- H01S5/06825—Protecting the laser, e.g. during switch-on/off, detection of malfunctioning or degradation
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- Semiconductor Lasers (AREA)
- Optical Head (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体レーザ駆動回路に関し、特に半導体レ
ーザの寿命検出技術に関する。
ーザの寿命検出技術に関する。
近年、高性能な半導体レーザが安価に且つ大量に供給
される様になってきている。半導体レーザは種々の情報
機器の主要構成部品として広く用いられている。例え
ば、コンパクトディスクプレーヤの情報読取り用ヘッ
ド、光ディスクメモリの情報読取り及び書込み用ヘッ
ド、POS端末に内蔵されるバーコードリーダの読取りヘ
ッド、レーザビームポインタ、及びレーザビームプリン
タの印字ヘッド等において、レーザビームの光源として
使用されている。一般に、情報機器のレーザビーム光源
として用いる場合には、半導体レーザは自動光量制御回
路によって駆動されており、定常状態において半導体レ
ーザの光量を一定に保つ様にしている。
される様になってきている。半導体レーザは種々の情報
機器の主要構成部品として広く用いられている。例え
ば、コンパクトディスクプレーヤの情報読取り用ヘッ
ド、光ディスクメモリの情報読取り及び書込み用ヘッ
ド、POS端末に内蔵されるバーコードリーダの読取りヘ
ッド、レーザビームポインタ、及びレーザビームプリン
タの印字ヘッド等において、レーザビームの光源として
使用されている。一般に、情報機器のレーザビーム光源
として用いる場合には、半導体レーザは自動光量制御回
路によって駆動されており、定常状態において半導体レ
ーザの光量を一定に保つ様にしている。
しかしながら、半導体レーザは発光を続けると時間の
経過と共に徐々に劣化していく。そして、例えばレーザ
ダイオードの場合順方向電流に対しレーザビーム光量が
低下していく。劣化の初期においては、自動光量制御回
路が追随し有効に動作して、レーザビーム光量が一定と
なる様に制御している。即ち、順方向電流を劣化の度合
に応じて増加していくことにより、レーザビーム光量が
一定に保たれる。そして、劣化が進み自動光量制御回路
が正常に動作しない領域に達した時、レーザビーム光量
は著しく減少し定常状態はもはや保てないことになる。
従来においては、劣化が進行し自動光量制御回路が追随
できない段階に至って半導体レーザを交換していた。こ
の為、半導体レーザの劣化末期に至るまで、半導体レー
ザの残存寿命期間が不明であり、半導体レーザを使用す
る種々の機器の迅速な保守が行なえないとう問題点があ
った。
経過と共に徐々に劣化していく。そして、例えばレーザ
ダイオードの場合順方向電流に対しレーザビーム光量が
低下していく。劣化の初期においては、自動光量制御回
路が追随し有効に動作して、レーザビーム光量が一定と
なる様に制御している。即ち、順方向電流を劣化の度合
に応じて増加していくことにより、レーザビーム光量が
一定に保たれる。そして、劣化が進み自動光量制御回路
が正常に動作しない領域に達した時、レーザビーム光量
は著しく減少し定常状態はもはや保てないことになる。
従来においては、劣化が進行し自動光量制御回路が追随
できない段階に至って半導体レーザを交換していた。こ
の為、半導体レーザの劣化末期に至るまで、半導体レー
ザの残存寿命期間が不明であり、半導体レーザを使用す
る種々の機器の迅速な保守が行なえないとう問題点があ
った。
上述した従来の技術の問題点に鑑み、本発明は半導体
レーザの寿命が尽き、自動光量制御回路が正常動作を行
なう事ができなくなる前に半導体レーザの交換時期が近
づいた事を警告する機能を提供する事を目的とする。
レーザの寿命が尽き、自動光量制御回路が正常動作を行
なう事ができなくなる前に半導体レーザの交換時期が近
づいた事を警告する機能を提供する事を目的とする。
上述した目的を達成する為に、本発明にかかる半導体
レーザ駆動回路は第１図に示す基本的構成を有する。図
示する様に、半導体レーザ駆動回路はレーザパッケージ
１を有する。レーザパッケージ１には半導体レーザ例え
ばレーザダイオード1aと受光素子例えばフォトダイオー
ド1bが内蔵されている。レーザダイオード1aは駆動電流
によりレーザビームを放射するとともに、フォトダイオ
ード1bは放射されたレーザビームを光電変換し対応する
電気信号を出力する。フォトダイオード1bにはモニタ回
路101が接続されており、該電気信号をモニタしレーザ
ビーム光量の変動に応じたモニタ電圧を出力する。モニ
タ回路101には制御回路102が接続されており、モニタ電
圧と所定の基準電圧とを比較しその差分に応じた出力電
圧を出力する。制御回路102には電流回路103が接続され
ており、出力電圧に従ってモニタ電圧と基準電圧との差
分を打消す様に駆動電流をレーザダイオード1aに供給す
る。これらレーザパッケージ１、モニタ回路101、制御
回路102及び電流回路103によりサーボループからなる自
動光量制御機構を構成している。このサーボループによ
り定常状態においてレーザダイオード1aのレーザビーム
光量は一定に保たれる。
レーザ駆動回路は第１図に示す基本的構成を有する。図
示する様に、半導体レーザ駆動回路はレーザパッケージ
１を有する。レーザパッケージ１には半導体レーザ例え
ばレーザダイオード1aと受光素子例えばフォトダイオー
ド1bが内蔵されている。レーザダイオード1aは駆動電流
によりレーザビームを放射するとともに、フォトダイオ
ード1bは放射されたレーザビームを光電変換し対応する
電気信号を出力する。フォトダイオード1bにはモニタ回
路101が接続されており、該電気信号をモニタしレーザ
ビーム光量の変動に応じたモニタ電圧を出力する。モニ
タ回路101には制御回路102が接続されており、モニタ電
圧と所定の基準電圧とを比較しその差分に応じた出力電
圧を出力する。制御回路102には電流回路103が接続され
ており、出力電圧に従ってモニタ電圧と基準電圧との差
分を打消す様に駆動電流をレーザダイオード1aに供給す
る。これらレーザパッケージ１、モニタ回路101、制御
回路102及び電流回路103によりサーボループからなる自
動光量制御機構を構成している。このサーボループによ
り定常状態においてレーザダイオード1aのレーザビーム
光量は一定に保たれる。
本発明にかかる半導体レーザ駆動回路はさらに設定回
路104を有する。設定回路104は、出力電圧の定常レベル
とサーボループが追随しなくなる限界レベルの中間にお
いて所定の参照電圧を設定する。そして、寿命検出回路
105は制御回路102の出力電圧と設定された参照電圧を比
較し、出力電圧が参照電圧を越えて限界レベルに近づい
た時警告信号を出力する。寿命検出回路105には表示器1
06が接続されており、警告信号に応答してレーザダイオ
ード1aが寿命末期に近づいた事を表示する。この表示器
は視覚的なものであってもよく、あるいは聴覚的なもの
であってもよい。
路104を有する。設定回路104は、出力電圧の定常レベル
とサーボループが追随しなくなる限界レベルの中間にお
いて所定の参照電圧を設定する。そして、寿命検出回路
105は制御回路102の出力電圧と設定された参照電圧を比
較し、出力電圧が参照電圧を越えて限界レベルに近づい
た時警告信号を出力する。寿命検出回路105には表示器1
06が接続されており、警告信号に応答してレーザダイオ
ード1aが寿命末期に近づいた事を表示する。この表示器
は視覚的なものであってもよく、あるいは聴覚的なもの
であってもよい。
好ましくは該設定回路は異なるレベルの参照電圧を段
階的に設定し、該寿命検出回路は段階的に設定された参
照電圧に対応して経時的に異なる警告信号を出力する様
になっている。この様にして、レーザダイオードの劣化
の進行状況を経時的に警告する事ができる。
階的に設定し、該寿命検出回路は段階的に設定された参
照電圧に対応して経時的に異なる警告信号を出力する様
になっている。この様にして、レーザダイオードの劣化
の進行状況を経時的に警告する事ができる。
さらに好ましくは、半導体レーザ駆動回路は異常検出
回路を具備しており、基準電圧より低く設定された下限
電圧とモニタ電圧を互いに比較し、モニタ電圧が下限電
圧を下回った時表示器に作用してレーザダイオードの寿
命が尽きた異常状態を表示させる様にしている。
回路を具備しており、基準電圧より低く設定された下限
電圧とモニタ電圧を互いに比較し、モニタ電圧が下限電
圧を下回った時表示器に作用してレーザダイオードの寿
命が尽きた異常状態を表示させる様にしている。
本発明によれば、寿命検出回路は制御回路の出力電圧
と参照電圧を比較する事により、レーザダイオード1aの
劣化程度を監視しており、劣化の程度に応じて警告信号
を発している。この為、半導体レーザ駆動回路の自動光
量制御機構が正常に動作しなくなる前に、劣化の進んだ
レーザダイオード1aを交換する事が可能となり、レーザ
ダイオードを内蔵する種々の機器の連続運転が可能とな
る。
と参照電圧を比較する事により、レーザダイオード1aの
劣化程度を監視しており、劣化の程度に応じて警告信号
を発している。この為、半導体レーザ駆動回路の自動光
量制御機構が正常に動作しなくなる前に、劣化の進んだ
レーザダイオード1aを交換する事が可能となり、レーザ
ダイオードを内蔵する種々の機器の連続運転が可能とな
る。
以下図面を参照して、本発明の好適な実施例を詳細に
説明する。第２図は半導体レーザ駆動回路の詳細回路図
である。図示する様に、半導体レーザ駆動回路はレーザ
パッケージ１を有してレーザダイオード1a及びフォトダ
イオード1bを内蔵している。レーザダイオード1aのアノ
ード端子は電源電圧Vccを有する電源ラインに接続され
ており、フォトダイオード1bのカソード端子も電源ライ
ンに接続されている。レーザダイオード1aは駆動電流即
ち順方向電流によりレーザビームを放射し、フォトダイ
オード1bは放射されたレーザビームを受光する事により
対応する電気信号即ちフォト電流を出力する。
説明する。第２図は半導体レーザ駆動回路の詳細回路図
である。図示する様に、半導体レーザ駆動回路はレーザ
パッケージ１を有してレーザダイオード1a及びフォトダ
イオード1bを内蔵している。レーザダイオード1aのアノ
ード端子は電源電圧Vccを有する電源ラインに接続され
ており、フォトダイオード1bのカソード端子も電源ライ
ンに接続されている。レーザダイオード1aは駆動電流即
ち順方向電流によりレーザビームを放射し、フォトダイ
オード1bは放射されたレーザビームを受光する事により
対応する電気信号即ちフォト電流を出力する。
半導体レーザ駆動回路はさらにモニタ回路、制御回路
及び電流回路を有する。レーザパッケージ１とこれら回
路によりサーボループからなる自動光量制御機構を構成
しフォト電流に応じて順方向電流を調節し定常状態にお
いてレーザダイオードの発光光量を一定に保つ様にして
いる。モニタ回路は電流電圧変換抵抗２と差動増幅器３
とから構成されている。電流電圧変換抵抗２の一端はフ
ォトダイオード1bのアノード端子に接続されており、他
端は接地されている。又差動増幅器３の正入力端子は電
流電圧変換抵抗２の一端に接続されており、差動増幅器
３の負入力端子と出力端子は互いに結線されている。か
かる構成により、フォト電流は対応するモニタ電圧Vmnt
に変換され差動増幅器３の出力端子に現われる。
及び電流回路を有する。レーザパッケージ１とこれら回
路によりサーボループからなる自動光量制御機構を構成
しフォト電流に応じて順方向電流を調節し定常状態にお
いてレーザダイオードの発光光量を一定に保つ様にして
いる。モニタ回路は電流電圧変換抵抗２と差動増幅器３
とから構成されている。電流電圧変換抵抗２の一端はフ
ォトダイオード1bのアノード端子に接続されており、他
端は接地されている。又差動増幅器３の正入力端子は電
流電圧変換抵抗２の一端に接続されており、差動増幅器
３の負入力端子と出力端子は互いに結線されている。か
かる構成により、フォト電流は対応するモニタ電圧Vmnt
に変換され差動増幅器３の出力端子に現われる。
制御回路は積分抵抗４、差動増幅器５、積分コンデン
サ６及びアナログスイッチ７とから構成されている。積
分抵抗４は差動増幅器３の出力端子と差動増幅器５の負
入力端子の間に結線されている。差動増幅器５の正入力
端子には所定の基準電圧Vrefが印加されている。積分コ
ンデンサ６は差動増幅器５の負入力端子と出力端子の間
に接続されている。又アナログスイッチ７は積分コンデ
ンサ６に並列に接続されており、点灯信号▲▼
によりその開閉が制御される。かかる構成により、差動
増幅器５の出力端子にはモニタ電圧Vmntと基準電圧Vref
の差分に応じた出力電圧Voutが現われる。この出力電圧
Voutはレーザダイオード1aの劣化が進行していない状態
においては一定の定常レベルにあり、レーザダイオード
1aの劣化が進行するにつれて増大していく。しかしなが
ら、この出力電圧Voutには限界レベルが存在しこの限界
レベルを越えると自動光量制御機構は動作しなくなる。
限界レベルは一般にVcc−1.5V程度である。
サ６及びアナログスイッチ７とから構成されている。積
分抵抗４は差動増幅器３の出力端子と差動増幅器５の負
入力端子の間に結線されている。差動増幅器５の正入力
端子には所定の基準電圧Vrefが印加されている。積分コ
ンデンサ６は差動増幅器５の負入力端子と出力端子の間
に接続されている。又アナログスイッチ７は積分コンデ
ンサ６に並列に接続されており、点灯信号▲▼
によりその開閉が制御される。かかる構成により、差動
増幅器５の出力端子にはモニタ電圧Vmntと基準電圧Vref
の差分に応じた出力電圧Voutが現われる。この出力電圧
Voutはレーザダイオード1aの劣化が進行していない状態
においては一定の定常レベルにあり、レーザダイオード
1aの劣化が進行するにつれて増大していく。しかしなが
ら、この出力電圧Voutには限界レベルが存在しこの限界
レベルを越えると自動光量制御機構は動作しなくなる。
限界レベルは一般にVcc−1.5V程度である。
電流回路は直列接続された分圧抵抗８及び９、駆動ト
ランジスタ10及び電圧電流変換抵抗11から構成されてい
る。一方の抵抗８は差動増幅器５の出力端子とトランジ
スタ10のベース端子の間に接続されており、他方の抵抗
９はトランジスタ10のベース端子と接地ラインの間に接
続されている。トランジスタ10のコレクタ端子はレーザ
ダイオード1aのカソード端子に接続されており、エミッ
タ端子は抵抗11を介して接地されている。かかる構成に
より、駆動トランジスタ10は出力電圧Voutに応じて順方
向電流をレーザダイオード1aに供給する。レーザダイオ
ード1aの劣化が進むほど出力電圧は上昇し順方向電流も
増加する。この結果モニタ電圧Vmntと基準電圧Vrefの差
分を打消す様にしている。それゆえ、差動増幅器５の出
力電圧Voutはレーザダイオード1aの劣化の程度を表わす
パラメータとなっている。
ランジスタ10及び電圧電流変換抵抗11から構成されてい
る。一方の抵抗８は差動増幅器５の出力端子とトランジ
スタ10のベース端子の間に接続されており、他方の抵抗
９はトランジスタ10のベース端子と接地ラインの間に接
続されている。トランジスタ10のコレクタ端子はレーザ
ダイオード1aのカソード端子に接続されており、エミッ
タ端子は抵抗11を介して接地されている。かかる構成に
より、駆動トランジスタ10は出力電圧Voutに応じて順方
向電流をレーザダイオード1aに供給する。レーザダイオ
ード1aの劣化が進むほど出力電圧は上昇し順方向電流も
増加する。この結果モニタ電圧Vmntと基準電圧Vrefの差
分を打消す様にしている。それゆえ、差動増幅器５の出
力電圧Voutはレーザダイオード1aの劣化の程度を表わす
パラメータとなっている。
半導体レーザ駆動回路はさらに設定回路、寿命検出回
路及び表示器を具備している。設定回路は電源ラインと
接地ラインの間に直列に接続された３個の分圧抵抗46,4
7及び48等から構成さている。中央の分圧抵抗47の下端
には第一参照電圧Vcmp1が設定されており、上端には第
二参照電圧Vcmp2が設定されている。いずれの参照電圧
も出力電圧Voutの定常レベルと限界レベルの間に設定さ
れている。そして、第二参照電圧Vcmp2は第一参照電圧V
cmp1に比べてより限界レベルに近くなっている。本実施
例においては、参照電圧は２段階に設定されているがこ
れに限られるものではない。
路及び表示器を具備している。設定回路は電源ラインと
接地ラインの間に直列に接続された３個の分圧抵抗46,4
7及び48等から構成さている。中央の分圧抵抗47の下端
には第一参照電圧Vcmp1が設定されており、上端には第
二参照電圧Vcmp2が設定されている。いずれの参照電圧
も出力電圧Voutの定常レベルと限界レベルの間に設定さ
れている。そして、第二参照電圧Vcmp2は第一参照電圧V
cmp1に比べてより限界レベルに近くなっている。本実施
例においては、参照電圧は２段階に設定されているがこ
れに限られるものではない。
寿命検出回路は第一コンパレータ50と第二コンパレー
タ49とから構成されている。第一コンパレータ50の負入
力端子には第一参照電圧が印加されており、正入力端子
には出力電圧Voutが印加されている。この結果、出力電
圧が第一参照電圧を越えた時、コンパレータ50の出力端
子に第一警告信号が現れる。第二コンパレータ49の負入
力端子には第二参照電圧が印加されており、正入力端子
には出力電圧Voutが印加されている。この為、出力電圧
Voutが第二参照電圧を越えた時、コンパレータ49の出力
端子に第二警告信号が現れる。
タ49とから構成されている。第一コンパレータ50の負入
力端子には第一参照電圧が印加されており、正入力端子
には出力電圧Voutが印加されている。この結果、出力電
圧が第一参照電圧を越えた時、コンパレータ50の出力端
子に第一警告信号が現れる。第二コンパレータ49の負入
力端子には第二参照電圧が印加されており、正入力端子
には出力電圧Voutが印加されている。この為、出力電圧
Voutが第二参照電圧を越えた時、コンパレータ49の出力
端子に第二警告信号が現れる。
表示器は発振器51、分周器52、３個のアンドゲート5
3,54及び55、発光ダイオード56及び抵抗57とから構成さ
れている。発振器51は例えば2Hzの表示信号を出力して
おり、アンドゲート53の入力端子に供給している。分周
器52は2Hzの表示信号を分周し、1Hzの表示信号をアンド
ゲート54の入力端子に供給している。アンドゲート53の
他方の入力端子は第二コパレータ49の出力端子に接続さ
れている。アンドゲート54の他方の入力端子は第一コン
パレータ50の出力端子に接続されており、残された反転
入力端子は第二コンパレータ49の出力端子に接続されて
いる。アンドゲート55の２つの入力端子は各々アンドゲ
ート53の反転出力端子及びアンドゲート54の反転出力端
子に接続されている。発光ダイオード56のアノード端子
は電源ラインに接続されており、カソード端子は抵抗57
を介してアンドゲート55の反転出力端子に接続されてい
る。発光ダイオード56は、アンドゲート55を警告信号に
応じて選択的に通過する表示信号により点滅発光する。
3,54及び55、発光ダイオード56及び抵抗57とから構成さ
れている。発振器51は例えば2Hzの表示信号を出力して
おり、アンドゲート53の入力端子に供給している。分周
器52は2Hzの表示信号を分周し、1Hzの表示信号をアンド
ゲート54の入力端子に供給している。アンドゲート53の
他方の入力端子は第二コパレータ49の出力端子に接続さ
れている。アンドゲート54の他方の入力端子は第一コン
パレータ50の出力端子に接続されており、残された反転
入力端子は第二コンパレータ49の出力端子に接続されて
いる。アンドゲート55の２つの入力端子は各々アンドゲ
ート53の反転出力端子及びアンドゲート54の反転出力端
子に接続されている。発光ダイオード56のアノード端子
は電源ラインに接続されており、カソード端子は抵抗57
を介してアンドゲート55の反転出力端子に接続されてい
る。発光ダイオード56は、アンドゲート55を警告信号に
応じて選択的に通過する表示信号により点滅発光する。
半導体レーザ駆動回路は更に異常検出回路を備えてい
る。異常検出回路は電源ラインVccと接地ラインの間に
直列に接続された分圧抵抗26,27及び28と、コンパレー
タ25とから構成されている。コンパレータ25の正入力端
子には分圧抵抗27の下端に現われる下限電圧Vlltが印加
されており、コンパレータ25の負入力端子にはモニタ電
圧Vmntが印加されている。加えて、分圧抵抗27の上端に
現われる基準電圧Vrefは前述した様に差動増幅器５の正
入力端子に印加されている。従って、下限電圧Vlltは基
準電圧Vrefよりも低く設定されており、正常状態におい
ては、モニタ電圧Vmntが下回る事のない電圧である。コ
ンパレータ25の出力端子に現われる状態信号▲
▼はモニタ電圧Vmntがレーザダイオード1aの劣化
故郷等により下限電圧Vlltを下回った時反転する。状態
信号▲▼はアンドゲート55の反転入力端
子に入力されており、正常状態においては発光ダイオー
ド56を点灯し、異常状態においては、発光ダイオード56
を消灯する。
る。異常検出回路は電源ラインVccと接地ラインの間に
直列に接続された分圧抵抗26,27及び28と、コンパレー
タ25とから構成されている。コンパレータ25の正入力端
子には分圧抵抗27の下端に現われる下限電圧Vlltが印加
されており、コンパレータ25の負入力端子にはモニタ電
圧Vmntが印加されている。加えて、分圧抵抗27の上端に
現われる基準電圧Vrefは前述した様に差動増幅器５の正
入力端子に印加されている。従って、下限電圧Vlltは基
準電圧Vrefよりも低く設定されており、正常状態におい
ては、モニタ電圧Vmntが下回る事のない電圧である。コ
ンパレータ25の出力端子に現われる状態信号▲
▼はモニタ電圧Vmntがレーザダイオード1aの劣化
故郷等により下限電圧Vlltを下回った時反転する。状態
信号▲▼はアンドゲート55の反転入力端
子に入力されており、正常状態においては発光ダイオー
ド56を点灯し、異常状態においては、発光ダイオード56
を消灯する。
次に第３図に示すタイミングチャートを参照して半導
体レーザ駆動回路の動作を説明する。タイミングチャー
トは種々の電圧及び信号のレベルの変化状態を経時的に
表示したものである。過渡状態は、レーザダイオードの
発光開始期間を示す。定常状態はレーザダイオードの劣
化がないかあるいは極めて軽微である期間を示してい
る。寿命末前期は半導体レーザの劣化がある程度進行し
た期間を示し、寿命末後期はレーザダイオードの劣化が
著しく進行した期間を示す。又異常状態はレーザダイオ
ードが劣化故障を起こし自動光量制御機構がもはや正常
に動作しなくなった期間を示す。
体レーザ駆動回路の動作を説明する。タイミングチャー
トは種々の電圧及び信号のレベルの変化状態を経時的に
表示したものである。過渡状態は、レーザダイオードの
発光開始期間を示す。定常状態はレーザダイオードの劣
化がないかあるいは極めて軽微である期間を示してい
る。寿命末前期は半導体レーザの劣化がある程度進行し
た期間を示し、寿命末後期はレーザダイオードの劣化が
著しく進行した期間を示す。又異常状態はレーザダイオ
ードが劣化故障を起こし自動光量制御機構がもはや正常
に動作しなくなった期間を示す。
まず自動光量制御機構の動作を説明する。レーザダイ
オードの発光開始にあたって、点灯信号▲▼は
高レベルから低レベルに切換わる。この結果、アナログ
スイッチ７は非導通状態におかれ自動光量制御機構が動
作を開始する。その結果、レーザダイオード1aに順方向
電流が流れ始め発光を開始するとともに、その光量に比
例したフォト電流がフォトダイオード1bに発生する。フ
ォト電流は電流電圧変換抵抗２により電圧に変換され差
動増幅器３によりインピーダンスを変換された後、その
出力端子にモニタ電圧として現われる。このモニタ電圧
Vmntは自動光量制御機構の動作開始とともに立上がり始
める。積分抵抗４、差動増幅器５及び積分コンデンサ６
により積分器が形成されており、差動増幅器５の正入力
端子に印加されている基準電圧Vrefとモニタ電圧Vmntの
差分に応じて積分コンデンサ６が充放電され、差動増幅
器５の出力電圧Voutが決まる。この出力電圧Voutを分圧
抵抗８及び９で分圧し、トランジスタ10及び抵抗11によ
り電流変換し順方向電流をレーザダイオード1aに供給し
駆動している。この順方向電流はモニタ電圧Vmntと基準
電圧Vrefの差分を打消す様に供給されるので、定常状態
においてはモニタ電圧Vmntは基準電圧Vrefと等しくな
る。この為、周囲温度の変化あるいはレーザダイオード
1aの劣化に係わらず、自動光量制御機構が動作している
限り、レーザダイオードの発光光量は一定に保たれる。
この時、差動増幅器５の出力電圧Voutも定常レベルに位
置する。なお、消灯の際には点灯信号▲▼を高
レベルに切換えアナログスイッチ７を導通状態にすれば
よい。この結果、積分コンデンサ６の電荷は放電され出
力電圧Voutは基準電圧Vrefと等しくなり、この電圧を分
圧抵抗８及び９で分圧すると駆動トランジスタ10が導通
しない状態になる様に分圧抵抗８及び９の抵抗値が設定
されており、レーザダイオード1aは消灯される。
オードの発光開始にあたって、点灯信号▲▼は
高レベルから低レベルに切換わる。この結果、アナログ
スイッチ７は非導通状態におかれ自動光量制御機構が動
作を開始する。その結果、レーザダイオード1aに順方向
電流が流れ始め発光を開始するとともに、その光量に比
例したフォト電流がフォトダイオード1bに発生する。フ
ォト電流は電流電圧変換抵抗２により電圧に変換され差
動増幅器３によりインピーダンスを変換された後、その
出力端子にモニタ電圧として現われる。このモニタ電圧
Vmntは自動光量制御機構の動作開始とともに立上がり始
める。積分抵抗４、差動増幅器５及び積分コンデンサ６
により積分器が形成されており、差動増幅器５の正入力
端子に印加されている基準電圧Vrefとモニタ電圧Vmntの
差分に応じて積分コンデンサ６が充放電され、差動増幅
器５の出力電圧Voutが決まる。この出力電圧Voutを分圧
抵抗８及び９で分圧し、トランジスタ10及び抵抗11によ
り電流変換し順方向電流をレーザダイオード1aに供給し
駆動している。この順方向電流はモニタ電圧Vmntと基準
電圧Vrefの差分を打消す様に供給されるので、定常状態
においてはモニタ電圧Vmntは基準電圧Vrefと等しくな
る。この為、周囲温度の変化あるいはレーザダイオード
1aの劣化に係わらず、自動光量制御機構が動作している
限り、レーザダイオードの発光光量は一定に保たれる。
この時、差動増幅器５の出力電圧Voutも定常レベルに位
置する。なお、消灯の際には点灯信号▲▼を高
レベルに切換えアナログスイッチ７を導通状態にすれば
よい。この結果、積分コンデンサ６の電荷は放電され出
力電圧Voutは基準電圧Vrefと等しくなり、この電圧を分
圧抵抗８及び９で分圧すると駆動トランジスタ10が導通
しない状態になる様に分圧抵抗８及び９の抵抗値が設定
されており、レーザダイオード1aは消灯される。
次に寿命検出動作を説明する。寿命末前期及び寿命末
後期に示す様に、レーザダイオード1aの劣化が進行する
とより大きな順方向電流が必要となってくる為、差動増
幅器５の出力電圧Voutは徐々に上昇していく。そして、
寿命末前期において、出力電圧Voutが第一参照電圧Vcmp
1を越えると、第一コンパレータ50の出力端子に現われ
る第一警告信号は低レベルから高レベルに反転する。こ
の結果、1Hzの表示出力信号がアンドゲート54及び55を
介して発光ダイオード56に供給される為、発光ダイオー
ド56は1Hzの点滅表示を行ないレーザダイオードが寿命
末前期に入った事を警告する。かかる状態でレーザダイ
オードの使用を続けると出力電圧Voutはさらに上昇し寿
命末後期において第二参照電圧Vcmp2をも越える事とな
る。この時、第二コンパレータ49の出力端子に現われる
第二警告信号も低レベルから高レベルに反転する。この
結果、2Hzの表示出力信号がアンドゲート53及び55を介
して発光ダイオード56に供給される。そして発光ダイオ
ード56は2Hzの点滅表示を行ないレーザダイオードが寿
命末後期に入った事を警告する。以上の動作により、発
光ダイオード56の点滅が始まるとレーザダイオードの交
換時期を示し、その点滅周波数が早くなるとまもなく使
用不能になる事を表示している。
後期に示す様に、レーザダイオード1aの劣化が進行する
とより大きな順方向電流が必要となってくる為、差動増
幅器５の出力電圧Voutは徐々に上昇していく。そして、
寿命末前期において、出力電圧Voutが第一参照電圧Vcmp
1を越えると、第一コンパレータ50の出力端子に現われ
る第一警告信号は低レベルから高レベルに反転する。こ
の結果、1Hzの表示出力信号がアンドゲート54及び55を
介して発光ダイオード56に供給される為、発光ダイオー
ド56は1Hzの点滅表示を行ないレーザダイオードが寿命
末前期に入った事を警告する。かかる状態でレーザダイ
オードの使用を続けると出力電圧Voutはさらに上昇し寿
命末後期において第二参照電圧Vcmp2をも越える事とな
る。この時、第二コンパレータ49の出力端子に現われる
第二警告信号も低レベルから高レベルに反転する。この
結果、2Hzの表示出力信号がアンドゲート53及び55を介
して発光ダイオード56に供給される。そして発光ダイオ
ード56は2Hzの点滅表示を行ないレーザダイオードが寿
命末後期に入った事を警告する。以上の動作により、発
光ダイオード56の点滅が始まるとレーザダイオードの交
換時期を示し、その点滅周波数が早くなるとまもなく使
用不能になる事を表示している。
寿命末後期においてさらにレーザダイオードの使用を
続けると、出力電圧Voutはさらに上昇し限界電圧に達し
たままの状態になる。やがて自動光量制御機構は正常に
動作しなくなり異常状態に至る。この時、モニタ電圧V
mntは基準電圧Vrefのレベルから降下し下限電圧レベルV
lltを下回る。この時コンパレータ25の出力端子に現わ
れる状態信号▲▼は低レベルから高レベ
ルに反転し発光ダイオード56を消灯してしまう。この結
果、レーザダイオードはもはや使用不能となった事が表
示される。なお、過渡状態において、モニタ電圧Vmntが
上昇し始め下限電圧Vlltを上回ると状態信号▲
▼は高レベルから低レベルに切換る様になってお
り、過渡状態が経過した後に発光ダイオード56は点灯さ
れる様になっている。即ち、発光ダイオード56が点灯し
ている限りレーザダイオードは劣化が未だ進行していな
い事が示される。
続けると、出力電圧Voutはさらに上昇し限界電圧に達し
たままの状態になる。やがて自動光量制御機構は正常に
動作しなくなり異常状態に至る。この時、モニタ電圧V
mntは基準電圧Vrefのレベルから降下し下限電圧レベルV
lltを下回る。この時コンパレータ25の出力端子に現わ
れる状態信号▲▼は低レベルから高レベ
ルに反転し発光ダイオード56を消灯してしまう。この結
果、レーザダイオードはもはや使用不能となった事が表
示される。なお、過渡状態において、モニタ電圧Vmntが
上昇し始め下限電圧Vlltを上回ると状態信号▲
▼は高レベルから低レベルに切換る様になってお
り、過渡状態が経過した後に発光ダイオード56は点灯さ
れる様になっている。即ち、発光ダイオード56が点灯し
ている限りレーザダイオードは劣化が未だ進行していな
い事が示される。
第４図は本発明にかかる半導体レーザ駆動回路を内蔵
するレーザ光源を用いたバーコードリーダの模式的断面
図である。図示する様に、バーコードリーダはケーシン
グ31を有し、その中にはレーザ光源32が収納されてい
る。このレーザ光源32は第２図に示す半導体レーザ駆動
回路を含んでいる。レーザ光源32から放射されたレーザ
ビームはスキャンモータ33によって回転されているポリ
ゴンミラー34により走査的に反射され、反射ミラー35を
介して物品の表面に付されているバーコード36を横切る
様に照射する。バーコード36から反射された光は反射ミ
ラー35及びポリゴンミラー34を介して逆進的に進み集光
レンズ37で集光された後他の反射ミラー38を介して受光
センサ39により受光される。受光センサ39は受光した光
の強度変化を検出しバーコード36を読取る。かかる構成
を有するバーコードリーダを長期間に渡り断続的に動作
させると、やがてレーザ光源32に内蔵されているレーザ
ダイオードは経時劣化を起こす。劣化の進行程度によっ
て表示器に警告が現われるので、レーザ光源32の残存寿
命を知る事ができる。かかる警告期間中に、レーザ光源
32を交換する事により、バーコードリーダの適切な保守
点検を行なう事ができる。
するレーザ光源を用いたバーコードリーダの模式的断面
図である。図示する様に、バーコードリーダはケーシン
グ31を有し、その中にはレーザ光源32が収納されてい
る。このレーザ光源32は第２図に示す半導体レーザ駆動
回路を含んでいる。レーザ光源32から放射されたレーザ
ビームはスキャンモータ33によって回転されているポリ
ゴンミラー34により走査的に反射され、反射ミラー35を
介して物品の表面に付されているバーコード36を横切る
様に照射する。バーコード36から反射された光は反射ミ
ラー35及びポリゴンミラー34を介して逆進的に進み集光
レンズ37で集光された後他の反射ミラー38を介して受光
センサ39により受光される。受光センサ39は受光した光
の強度変化を検出しバーコード36を読取る。かかる構成
を有するバーコードリーダを長期間に渡り断続的に動作
させると、やがてレーザ光源32に内蔵されているレーザ
ダイオードは経時劣化を起こす。劣化の進行程度によっ
て表示器に警告が現われるので、レーザ光源32の残存寿
命を知る事ができる。かかる警告期間中に、レーザ光源
32を交換する事により、バーコードリーダの適切な保守
点検を行なう事ができる。
上述した様に、本発明によれば、レーザダイオードの
経時劣化の進行に合せて警告が発せられるので、不意に
レーザダイオードを内蔵する機械が使用不能になる事が
なく、警告に応じて適切に部品交換を行なう事ができる
という効果がある。
経時劣化の進行に合せて警告が発せられるので、不意に
レーザダイオードを内蔵する機械が使用不能になる事が
なく、警告に応じて適切に部品交換を行なう事ができる
という効果がある。
第１図は半導体レーザ駆動回路の構成ブロック図、第２
図は半導体レーザ駆動回路の詳細回路図、第３図は半導
体レーザ駆動回路の動作タイミングチャート、第４図は
半導体レーザ駆動回路を利用したバーコードリーダの模
式的断面図である。 １……レーザパッケージ 1a……レーザダイオード 1b……フォトダイオード ２……電流電圧変換抵抗、３……差動増幅器 ４……積分抵抗、５……差動増幅器 ６……積分コンデンサ ７……アナログスイッチ 10……駆動トランジスタ、25……コンパレータ 46,47及び48……分圧抵抗 49……第二コンパレータ 50……第一コンパレータ、56……発光ダイオード 101……モニタ回路、102……制御回路 103……電流回路、104……制御回路 105……寿命検出回路、106……表示器 107……異常検出回路
図は半導体レーザ駆動回路の詳細回路図、第３図は半導
体レーザ駆動回路の動作タイミングチャート、第４図は
半導体レーザ駆動回路を利用したバーコードリーダの模
式的断面図である。 １……レーザパッケージ 1a……レーザダイオード 1b……フォトダイオード ２……電流電圧変換抵抗、３……差動増幅器 ４……積分抵抗、５……差動増幅器 ６……積分コンデンサ ７……アナログスイッチ 10……駆動トランジスタ、25……コンパレータ 46,47及び48……分圧抵抗 49……第二コンパレータ 50……第一コンパレータ、56……発光ダイオード 101……モニタ回路、102……制御回路 103……電流回路、104……制御回路 105……寿命検出回路、106……表示器 107……異常検出回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 伸一 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 川合 弘晃 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−57771（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−94140（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01S 3/096
Claims (3)
- 【請求項１】駆動電流によりレーザビームを放射する半
導体レーザと、レーザビームを光電変換し対応する電気
信号を出力する受光素子と、電気信号をモニタしレーザ
ビーム光量の変動に応じたモニタ電圧を出力するモニタ
回路と、モニタ電圧と所定の基準電圧を比較しその差分
に応じた出力電圧を出力する制御回路と、出力電圧に従
って差分を打消す様に駆動電流を半導体レーザに供給す
る電流回路と、出力電圧の定常レベルと限界レベルの中
間において所定の参照電圧を設定する設定回路と、出力
電圧と参照電圧を比較し出力電圧が参照電圧を越えて限
界レベルに近づいた時警告信号を出力する寿命検出回路
と、警告信号に応答して半導体レーザの寿命末期を表示
する表示器とからなる半導体レーザ駆動回路。 - 【請求項２】該設定回路は異なるレベルの参照電圧を段
階的に設定し、該寿命検出回路は段階的に設定された参
照電圧に対応して経時的に異なる警告信号を出力する請
求項１に記載の半導体レーザ駆動回路。 - 【請求項３】基準電圧より低く設定された下限電圧とモ
ニタ電圧を比較し、モニタ電圧が下限電圧を下回った時
表示器に作用して半導体レーザの寿命が尽きた異常状態
を表示させる為の異常検出回路を有する請求項１に記載
の半導体レーザ駆動回路。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2029102A JP2895144B2 (ja) | 1990-02-07 | 1990-02-07 | 半導体レーザ駆動回路 |
| US07/650,422 US5163063A (en) | 1990-02-07 | 1991-02-04 | Semiconductor laser driving circuit |
| EP91400295A EP0441709B1 (en) | 1990-02-07 | 1991-02-07 | Semiconductor laser driving circuit |
| DE69122140T DE69122140T2 (de) | 1990-02-07 | 1991-02-07 | Treiberschaltung für Halbleiterlaser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2029102A JP2895144B2 (ja) | 1990-02-07 | 1990-02-07 | 半導体レーザ駆動回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03232287A JPH03232287A (ja) | 1991-10-16 |
| JP2895144B2 true JP2895144B2 (ja) | 1999-05-24 |
Family
ID=12266984
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2029102A Expired - Fee Related JP2895144B2 (ja) | 1990-02-07 | 1990-02-07 | 半導体レーザ駆動回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2895144B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200122655A (ko) * | 2019-04-18 | 2020-10-28 | 김영태 | 다이오드 기반 레이저 장치 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05110175A (ja) * | 1991-10-18 | 1993-04-30 | Fujitsu Ltd | 半導体レーザ制御装置 |
| JP3060698B2 (ja) * | 1992-03-04 | 2000-07-10 | 富士通株式会社 | レーザー光源の寿命判定装置 |
| JP2004254240A (ja) * | 2003-02-21 | 2004-09-09 | Fujitsu Ltd | レーザダイオード管理装置およびレーザダイオード管理方法 |
| WO2017115552A1 (ja) | 2015-12-28 | 2017-07-06 | ソニー株式会社 | 光源装置及び撮像システム |
-
1990
- 1990-02-07 JP JP2029102A patent/JP2895144B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200122655A (ko) * | 2019-04-18 | 2020-10-28 | 김영태 | 다이오드 기반 레이저 장치 |
| KR102231118B1 (ko) * | 2019-04-18 | 2021-03-24 | 김영태 | 다이오드 기반 레이저 장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03232287A (ja) | 1991-10-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080305 Year of fee payment: 9 |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090305 Year of fee payment: 10 |
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