JP2942163B2 - 半導体レーザ装置の駆動方法および装置 - Google Patents
半導体レーザ装置の駆動方法および装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光信号発生用の半導体
レーザ装置を電流駆動する方法および装置に関し、特に
低いレーザパワー出力を生成する高い電流とを生成する
バイアス電流と、高いレーザパワー出力を提供する方法
および装置に関する。
レーザ装置を電流駆動する方法および装置に関し、特に
低いレーザパワー出力を生成する高い電流とを生成する
バイアス電流と、高いレーザパワー出力を提供する方法
および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザ装置は装置を流れる電流の
非線形関数である光パワー出力レベルを有する光を放射
する。半導体レーザ装置の伝達関数と装置電流対光パワ
ー出力は安定ではなく、温度と経時変化の関数として変
化する。これらの装置は所望の光パワー出力レベルを維
持するため制御されなければならず、電気パワー消費が
定格最大値を超過せず、装置を破壊しないようにしなけ
ればならない。これらの装置はバイアス電流を装置に供
給することにより導電状態を維持するとき高いスイッチ
ング周波数を有することができる。バイアス電流は装置
の実効インピーダンスを減少し、それによってスイッチ
ング周波数を増加する。
非線形関数である光パワー出力レベルを有する光を放射
する。半導体レーザ装置の伝達関数と装置電流対光パワ
ー出力は安定ではなく、温度と経時変化の関数として変
化する。これらの装置は所望の光パワー出力レベルを維
持するため制御されなければならず、電気パワー消費が
定格最大値を超過せず、装置を破壊しないようにしなけ
ればならない。これらの装置はバイアス電流を装置に供
給することにより導電状態を維持するとき高いスイッチ
ング周波数を有することができる。バイアス電流は装置
の実効インピーダンスを減少し、それによってスイッチ
ング周波数を増加する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の回路は半導体レ
ーザ装置を通る一定のＯＮ状態とＯＦＦ状態の電流の維
持することができない。これはレーザビームを不安定に
させ、光パワー出力は所望のレベルではなく、それにす
ぐ続いてＯＦＦ状態からＯＮ状態への転移が生じる。こ
の不安定は光パワー密度変化を生じ、雑音を光出力信号
に誘発する。
ーザ装置を通る一定のＯＮ状態とＯＦＦ状態の電流の維
持することができない。これはレーザビームを不安定に
させ、光パワー出力は所望のレベルではなく、それにす
ぐ続いてＯＦＦ状態からＯＮ状態への転移が生じる。こ
の不安定は光パワー密度変化を生じ、雑音を光出力信号
に誘発する。
【０００４】従来の回路の別の問題は温度変化と経時変
化による半導体レーザ装置の端子特性の変化を補償する
ための電流駆動装置の動作点の調節と維持能力が乏しい
ことである。
化による半導体レーザ装置の端子特性の変化を補償する
ための電流駆動装置の動作点の調節と維持能力が乏しい
ことである。
【０００５】例えば、レーザダイオード用の駆動回路は
1988年８月２日の米国特許第4,761,659 号明細書に記載
されている。この駆動回路は温度と経時変化によるレー
ザダイオード電流とレーザダイオードの光パワー出力の
関係の変化を補償する。駆動回路はレーザダイオードの
パワー出力を制御するために基準回路でダイオードを使
用することによりこれらの変化を補償する。基準回路に
より生成される基準電圧はレーザダイオードと類似の方
法で温度により変化し、それはレーザダイオードの光パ
ワー出力を一定に維持する傾向がある。しかしながら駆
動回路自体はＯＦＦ状態の期間中レーザダイオードに供
給されるバイアス電流がないので高周波数動作を制限す
る。
1988年８月２日の米国特許第4,761,659 号明細書に記載
されている。この駆動回路は温度と経時変化によるレー
ザダイオード電流とレーザダイオードの光パワー出力の
関係の変化を補償する。駆動回路はレーザダイオードの
パワー出力を制御するために基準回路でダイオードを使
用することによりこれらの変化を補償する。基準回路に
より生成される基準電圧はレーザダイオードと類似の方
法で温度により変化し、それはレーザダイオードの光パ
ワー出力を一定に維持する傾向がある。しかしながら駆
動回路自体はＯＦＦ状態の期間中レーザダイオードに供
給されるバイアス電流がないので高周波数動作を制限す
る。
【０００６】別の例は1987年11月24日出願の米国特許第
4,709,369 号明細書に記載されている。この特許明細書
はレーザダイオードのパワー出力を制御する駆動回路を
記載している。この駆動回路はバイアス電流が増加され
た周波数動作のためにレーザダイオードを通ることを可
能にする。回路は書込まれた電流とバイアス電流レベル
を単一基準により調節する。この単一基準は書込み状態
中に所望のパワー出力を生成するために最適化され、バ
イアス電流は他のエミッタ抵抗を通る基準電圧から生じ
るもの全てである。この回路はレーザダイオードのＯＮ
状態とＯＦＦ状態との間の一定のコントラスト比率を維
持せず、温度変化のときに感知性の画像媒体上の画像シ
ャドウを生じさせる可能性がある。
4,709,369 号明細書に記載されている。この特許明細書
はレーザダイオードのパワー出力を制御する駆動回路を
記載している。この駆動回路はバイアス電流が増加され
た周波数動作のためにレーザダイオードを通ることを可
能にする。回路は書込まれた電流とバイアス電流レベル
を単一基準により調節する。この単一基準は書込み状態
中に所望のパワー出力を生成するために最適化され、バ
イアス電流は他のエミッタ抵抗を通る基準電圧から生じ
るもの全てである。この回路はレーザダイオードのＯＮ
状態とＯＦＦ状態との間の一定のコントラスト比率を維
持せず、温度変化のときに感知性の画像媒体上の画像シ
ャドウを生じさせる可能性がある。
【０００７】それ故、本発明の目的は、実質上一定の光
パワー出力を維持しながら、半導体レーザ装置の高いス
イッチング周波数を維持するために半導体レーザ装置内
の電流の流れを制御することである。
パワー出力を維持しながら、半導体レーザ装置の高いス
イッチング周波数を維持するために半導体レーザ装置内
の電流の流れを制御することである。
【０００８】本発明のさらに別の目的は、光パワー出力
とコントラスト比を一定に維持しながら高い周波数で半
導体レーザ装置を切換える能力を維持するために温度と
経時変化による装置の伝達特性の変化を補償するために
半導体レーザ装置内で電流の流れを自動的に調節するこ
とである。
とコントラスト比を一定に維持しながら高い周波数で半
導体レーザ装置を切換える能力を維持するために温度と
経時変化による装置の伝達特性の変化を補償するために
半導体レーザ装置内で電流の流れを自動的に調節するこ
とである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体レーザ
装置で高いパワー出力状態と低いパワー出力状態を生成
する半導体レーザ装置を駆動する方法と装置を提供する
ものである。第１の状態を限定する低い予め定められた
光パワー出力を生成する半導体レーザ装置のバイアス電
流が設定される。バイアス電流と情報電流の合計である
高い電流は第２の状態を限定する高い予め定められた光
パワー出力を生成する。情報電流は閉ループ制御システ
ムにより実質上一定に維持される。情報電流は入力情報
信号に応答して２つの半導体レーザ装置の１つを通って
流される。
装置で高いパワー出力状態と低いパワー出力状態を生成
する半導体レーザ装置を駆動する方法と装置を提供する
ものである。第１の状態を限定する低い予め定められた
光パワー出力を生成する半導体レーザ装置のバイアス電
流が設定される。バイアス電流と情報電流の合計である
高い電流は第２の状態を限定する高い予め定められた光
パワー出力を生成する。情報電流は閉ループ制御システ
ムにより実質上一定に維持される。情報電流は入力情報
信号に応答して２つの半導体レーザ装置の１つを通って
流される。
【００１０】両者のバイアス電流は各第１の状態の低い
予め定められた光パワー出力レベルを維持するために温
度変化を補償するように較正回路により調節される。こ
れは実質上一定の制御されたコントラスト比を与える。
バイアス電流は高いスイッチング周波数が達成されるよ
うに活動状態に半導体レーザ装置を維持する。
予め定められた光パワー出力レベルを維持するために温
度変化を補償するように較正回路により調節される。こ
れは実質上一定の制御されたコントラスト比を与える。
バイアス電流は高いスイッチング周波数が達成されるよ
うに活動状態に半導体レーザ装置を維持する。
【００１１】較正回路はまたそれを通って流される半導
体レーザ装置にかかわらず情報電流が実質上同一値を有
することを確実にする。この条件はスイッチング時間に
近い安定な光パワー出力を生じ、従って光信号中の雑音
を最少にし、高いスイッチング周波数を維持する。
体レーザ装置にかかわらず情報電流が実質上同一値を有
することを確実にする。この条件はスイッチング時間に
近い安定な光パワー出力を生じ、従って光信号中の雑音
を最少にし、高いスイッチング周波数を維持する。
【００１２】
【実施例】前述およびその他の本発明の目的と特徴は例
示のために添付図面で示されている好ましい実施例の詳
細な説明から理解できよう。本発明の好ましい実施例は
レーザ画像システムであり、レーザビームは記録媒体上
の画像を記録することに使用される。半導体レーザ装置
はレーザビームを発生する画像素子として使用される。
電流発生器は実質上一定の電流で画像素子を駆動するた
めに使用される。別の半導体レーザ装置は画像素子を駆
動しないとき電流発生器のためのダミー負荷または電流
シンクとして使用される。これは電流発生器が半導体レ
ーザ装置を駆動し、情報電流を実質上一定に維持するこ
とを可能にする。電流スイッチは記録媒体上に記録され
る画像を表わす入力情報信号に応答する。本発明のこの
ような情報信号は記録される各画素の“ｏｎ”指令と、
各記録されない画素の“ｏｆｆ”指令を含む。
示のために添付図面で示されている好ましい実施例の詳
細な説明から理解できよう。本発明の好ましい実施例は
レーザ画像システムであり、レーザビームは記録媒体上
の画像を記録することに使用される。半導体レーザ装置
はレーザビームを発生する画像素子として使用される。
電流発生器は実質上一定の電流で画像素子を駆動するた
めに使用される。別の半導体レーザ装置は画像素子を駆
動しないとき電流発生器のためのダミー負荷または電流
シンクとして使用される。これは電流発生器が半導体レ
ーザ装置を駆動し、情報電流を実質上一定に維持するこ
とを可能にする。電流スイッチは記録媒体上に記録され
る画像を表わす入力情報信号に応答する。本発明のこの
ような情報信号は記録される各画素の“ｏｎ”指令と、
各記録されない画素の“ｏｆｆ”指令を含む。
【００１３】図１で示されている基本回路は、記録媒体
上に画像を記録するための第１の半導体レーザ装置（Ｓ
ＬＤ１）と、ダミー負荷または電流シンクとして使用さ
れる第２の半導体レーザ装置（ＳＬＤ２）との間の情報
電流（Ｉｍ）を制御する差動スイッチである。第１の半
導体レーザ装置（ＳＬＤ１）と第２の半導体レーザ装置
（ＳＬＤ２）には同じスイッチング速度と電圧対電流端
子特性を有する装置が使用される。各半導体レーザ装置
にはこれらを導体状態に維持するために第１と第２のバ
イアス電流（Ｉｂ１）、（Ｉｂ２）がそれぞれ供給され
ている。半導体レーザ装置（ＳＬＤ１）、（ＳＬＤ２）
の光パワー出力がレーザしきい値よりも下または代りに
画像記録装置の記録しきい値よりも下であるように（Ｉ
ｂ１）、（Ｉｂ２）の値が取られる。バイアス電流（Ｉ
ｂ１）、（Ｉｂ２）の存在は、レーザまたは記録しきい
値より下の光出力パワーを有する第１の状態と第１の状
態より高い光出力パワーを有する第２の状態との間の転
移のための半導体レーザ装置に必要とされる時間を減少
する。スイッチ（Ｓ１）が位置（Ａ）にあるとき、情報
電流（Ｉｍ）は（Ｉ１）＝Ｉｂ１＋Ｉｍであり、（Ｉ
２）＝Ｉｂ２であるように半導体レーザ装置（ＳＬＤ
１）を通って制御される。この条件は（ＳＬＤ１）を第
２の状態にさせ、（ＳＬＤ２）を第１の状態にさせる。
スイッチ（Ｓ１）が位置Ｂにあるとき、電流（Ｉｍ）は
（Ｉ２）＝Ｉｂ２＋Ｉｍで（Ｉ１）＝Ｉｂ１であるよう
に（ＳＬＤ２）により制御される。この状態は（ＳＬＤ
２）を第２の状態にさせ、（ＳＬＤ１）を第１の状態に
させる。スイッチ（Ｓ１）の位置は入力情報信号の状態
に応じて変化する。
上に画像を記録するための第１の半導体レーザ装置（Ｓ
ＬＤ１）と、ダミー負荷または電流シンクとして使用さ
れる第２の半導体レーザ装置（ＳＬＤ２）との間の情報
電流（Ｉｍ）を制御する差動スイッチである。第１の半
導体レーザ装置（ＳＬＤ１）と第２の半導体レーザ装置
（ＳＬＤ２）には同じスイッチング速度と電圧対電流端
子特性を有する装置が使用される。各半導体レーザ装置
にはこれらを導体状態に維持するために第１と第２のバ
イアス電流（Ｉｂ１）、（Ｉｂ２）がそれぞれ供給され
ている。半導体レーザ装置（ＳＬＤ１）、（ＳＬＤ２）
の光パワー出力がレーザしきい値よりも下または代りに
画像記録装置の記録しきい値よりも下であるように（Ｉ
ｂ１）、（Ｉｂ２）の値が取られる。バイアス電流（Ｉ
ｂ１）、（Ｉｂ２）の存在は、レーザまたは記録しきい
値より下の光出力パワーを有する第１の状態と第１の状
態より高い光出力パワーを有する第２の状態との間の転
移のための半導体レーザ装置に必要とされる時間を減少
する。スイッチ（Ｓ１）が位置（Ａ）にあるとき、情報
電流（Ｉｍ）は（Ｉ１）＝Ｉｂ１＋Ｉｍであり、（Ｉ
２）＝Ｉｂ２であるように半導体レーザ装置（ＳＬＤ
１）を通って制御される。この条件は（ＳＬＤ１）を第
２の状態にさせ、（ＳＬＤ２）を第１の状態にさせる。
スイッチ（Ｓ１）が位置Ｂにあるとき、電流（Ｉｍ）は
（Ｉ２）＝Ｉｂ２＋Ｉｍで（Ｉ１）＝Ｉｂ１であるよう
に（ＳＬＤ２）により制御される。この状態は（ＳＬＤ
２）を第２の状態にさせ、（ＳＬＤ１）を第１の状態に
させる。スイッチ（Ｓ１）の位置は入力情報信号の状態
に応じて変化する。
【００１４】図２は図１の基本回路に制御機構を付加し
た図を示している。この制御回路は半導体レーザ装置
（ＳＬＤ１）の第２の状態を限定する高い予め定められ
た光パワー出力を生成するために情報電流（Ｉｍ）を調
節する。（ＳＬＤ１）の第２の状態を限定する高い予め
定められた光パワー出力を表している予め定められた値
を有する基準電流源（Ｉｒ１）と、（ＳＬＤ１）の光パ
ワー出力に比例する電流源（Ｉｆ１）が図２の回路に付
加されている。本発明における電流源（Ｉｆ１）はレー
ザダイオード（ＳＬＤ１）と同一のパッケージ内に含ま
れているフォトダイオードである。フォトダイオードに
導かれるレーザ光出力パワー部分はレーザ光出力パワー
に比例する電流を生成する。代りの実施例では、電流源
（Ｉｆ１）は光学システムによりフォトダイオード表面
に焦点を結ぶレーザ光出力信号の１部分を有するレーザ
空洞外部のフォトダイオードを具備することもできる。
た図を示している。この制御回路は半導体レーザ装置
（ＳＬＤ１）の第２の状態を限定する高い予め定められ
た光パワー出力を生成するために情報電流（Ｉｍ）を調
節する。（ＳＬＤ１）の第２の状態を限定する高い予め
定められた光パワー出力を表している予め定められた値
を有する基準電流源（Ｉｒ１）と、（ＳＬＤ１）の光パ
ワー出力に比例する電流源（Ｉｆ１）が図２の回路に付
加されている。本発明における電流源（Ｉｆ１）はレー
ザダイオード（ＳＬＤ１）と同一のパッケージ内に含ま
れているフォトダイオードである。フォトダイオードに
導かれるレーザ光出力パワー部分はレーザ光出力パワー
に比例する電流を生成する。代りの実施例では、電流源
（Ｉｆ１）は光学システムによりフォトダイオード表面
に焦点を結ぶレーザ光出力信号の１部分を有するレーザ
空洞外部のフォトダイオードを具備することもできる。
【００１５】電流（Ｉｒ１）と（Ｉｆ１）は合計され、
スイッチ（Ｓ２）の（Ａ）位置を経てエラー増幅器（Ａ
１）に供給される。エラー増幅器（Ａ１）は（ＳＬＤ
１）の光パワー出力が第２の状態を限定する予め定めら
れた値を達成するときに生じるＩｒ１−Ｉｆ１＝０であ
るように電流源（Ｉｍ）の値を調節するエラー信号（Ｅ
１）を発生する。スイッチ（Ｓ１）と（Ｓ２）はこれら
両者がともに入力情報信号の状態に応答して同時間に同
位置に変化するようにインターロックされる。本発明で
は光出力パワーの予め定められた値が各記録画素で一定
であるので、記録された画像は中間調の画像である。
スイッチ（Ｓ２）の（Ａ）位置を経てエラー増幅器（Ａ
１）に供給される。エラー増幅器（Ａ１）は（ＳＬＤ
１）の光パワー出力が第２の状態を限定する予め定めら
れた値を達成するときに生じるＩｒ１−Ｉｆ１＝０であ
るように電流源（Ｉｍ）の値を調節するエラー信号（Ｅ
１）を発生する。スイッチ（Ｓ１）と（Ｓ２）はこれら
両者がともに入力情報信号の状態に応答して同時間に同
位置に変化するようにインターロックされる。本発明で
は光出力パワーの予め定められた値が各記録画素で一定
であるので、記録された画像は中間調の画像である。
【００１６】相補型の回路は半導体レーザ装置（ＳＬＤ
２）周辺に付加される。この回路は基準電流源（Ｉｒ
２）と（ＳＬＤ２）の光パワー出力に比例する電流源
（Ｉｆ２）を具備している。この実施例ではレーザダイ
オードパッケージ内に含まれるフォトダイオードが使用
されている。電流（Ｉｒ２）、（Ｉｆ２）は合計され、
スイッチ（Ｓ２）のＢ位置によりエラー増幅器（Ａ１）
に供給される。エラー増幅器（Ａ１）は（ＳＬＤ２）の
光パワー出力が第２の状態の予め定められた値を達成す
るときに生じる条件であるＩｒ２−Ｉｆ２＝０であるよ
うに電流源（Ｉｍ）の値を調節するエラー信号（Ｅ１）
を再度発生する。
２）周辺に付加される。この回路は基準電流源（Ｉｒ
２）と（ＳＬＤ２）の光パワー出力に比例する電流源
（Ｉｆ２）を具備している。この実施例ではレーザダイ
オードパッケージ内に含まれるフォトダイオードが使用
されている。電流（Ｉｒ２）、（Ｉｆ２）は合計され、
スイッチ（Ｓ２）のＢ位置によりエラー増幅器（Ａ１）
に供給される。エラー増幅器（Ａ１）は（ＳＬＤ２）の
光パワー出力が第２の状態の予め定められた値を達成す
るときに生じる条件であるＩｒ２−Ｉｆ２＝０であるよ
うに電流源（Ｉｍ）の値を調節するエラー信号（Ｅ１）
を再度発生する。
【００１７】電流（Ｉｂ２）の値は情報電流（Ｉｍ）の
値がスイッチ（Ｓ１）と（Ｓ２）の両位置（Ａ）、
（Ｂ）に対して同一であるように設定される。これはス
イッチ（Ｓ１）と（Ｓ２）の転移が生じた後、直ちに安
定される（ＳＬＤ１）の光パワー出力を生む。この状況
は駆動回路の使用可能なスイッチング周波数を非常に改
善する。
値がスイッチ（Ｓ１）と（Ｓ２）の両位置（Ａ）、
（Ｂ）に対して同一であるように設定される。これはス
イッチ（Ｓ１）と（Ｓ２）の転移が生じた後、直ちに安
定される（ＳＬＤ１）の光パワー出力を生む。この状況
は駆動回路の使用可能なスイッチング周波数を非常に改
善する。
【００１８】図３は（ＳＬＤ１）と（ＳＬＤ２）のバイ
アス電流源を較正し、調節するため制御回路の付加を示
している。これは駆動回路が温度および経時変化による
装置伝達特性変化を補償することを可能にする。所望な
結果は（ＳＬＤ１）の光パワー出力をほぼ一定に維持
し、（Ｉｍ）の値を（ＳＬＤ１）または（ＳＬＤ２）を
通って制御してほぼ一定に維持する。
アス電流源を較正し、調節するため制御回路の付加を示
している。これは駆動回路が温度および経時変化による
装置伝達特性変化を補償することを可能にする。所望な
結果は（ＳＬＤ１）の光パワー出力をほぼ一定に維持
し、（Ｉｍ）の値を（ＳＬＤ１）または（ＳＬＤ２）を
通って制御してほぼ一定に維持する。
【００１９】図３の回路は（図２の）電流源（Ｉｒ１）
を２つの電流源（Ｉｒａ１）と（Ｉｒｂ１）とで置換し
ている。電流源（Ｉｒａ１）と（Ｉｒｂ１）は第２の状
態を限定する高い方の予め定められた光パワー出力の基
準電流と、装置（ＳＬＤ１）の第１の状態を限定する低
い方の予め定められた光パワー出力である。以下に較正
処理の説明をする。
を２つの電流源（Ｉｒａ１）と（Ｉｒｂ１）とで置換し
ている。電流源（Ｉｒａ１）と（Ｉｒｂ１）は第２の状
態を限定する高い方の予め定められた光パワー出力の基
準電流と、装置（ＳＬＤ１）の第１の状態を限定する低
い方の予め定められた光パワー出力である。以下に較正
処理の説明をする。
【００２０】バイアス電流（Ｉｂ１）は（ＳＬＤ１）の
光出力が他に使用されないと時間中に調節される。この
時間中、スイッチ（Ｓ１）と（Ｓ２）が位置（Ｎ）にあ
り、スイッチ（Ｓ５）は閉じられ、スイッチ（Ｓ４）、
（Ｓ６）、（Ｓ７）、（Ｓ８）は開かれ、追跡および保
持回路（Ｔ／Ｈ１）は追跡モードにある。電流Ｉｆ１−
Ｉｒｂ１は合計され、スイッチ（Ｓ５）を経てエラー増
幅器（Ａ２）に入力される。（Ａ２）の増幅されたエラ
ー出力は追跡および保持回路（Ｔ／Ｈ１）により追跡さ
れる。（Ｔ／Ｈ１）の出力は第１の状態を限定する低い
方の予め定められた光パワー出力を（ＳＬＤ１）が達成
されるときに生じるＩｆ１−Ｉｒｂ１＝０であるように
電流（Ｉｂ１）を調節する。追跡および保持回路（Ｔ／
Ｈ１）は追跡モードからこの時間の終りに保持モードに
切替えられ次の較正サイクルまで保持モードを維持す
る。
光出力が他に使用されないと時間中に調節される。この
時間中、スイッチ（Ｓ１）と（Ｓ２）が位置（Ｎ）にあ
り、スイッチ（Ｓ５）は閉じられ、スイッチ（Ｓ４）、
（Ｓ６）、（Ｓ７）、（Ｓ８）は開かれ、追跡および保
持回路（Ｔ／Ｈ１）は追跡モードにある。電流Ｉｆ１−
Ｉｒｂ１は合計され、スイッチ（Ｓ５）を経てエラー増
幅器（Ａ２）に入力される。（Ａ２）の増幅されたエラ
ー出力は追跡および保持回路（Ｔ／Ｈ１）により追跡さ
れる。（Ｔ／Ｈ１）の出力は第１の状態を限定する低い
方の予め定められた光パワー出力を（ＳＬＤ１）が達成
されるときに生じるＩｆ１−Ｉｒｂ１＝０であるように
電流（Ｉｂ１）を調節する。追跡および保持回路（Ｔ／
Ｈ１）は追跡モードからこの時間の終りに保持モードに
切替えられ次の較正サイクルまで保持モードを維持す
る。
【００２１】バイアス電流（Ｉｂ１）の調節完了後、較
正処理は（ＳＬＤ１）を流れるとき（Ｉｍ）の値を抽出
する。これは（ＳＬＤ２）を通って流れるとき（Ｉｍ）
が同一値を維持するようにバイアス電流（Ｉｂ２）の調
節を可能にするように行われる。この抽出はバイアス電
流（Ｉｂ１）の調節が後に続く時間期間中に行われる。
スイッチ（Ｓ１）と（Ｓ２）は位置Ａに位置され、スイ
ッチ（Ｓ４）、（Ｓ６）は閉じられ、スイッチ（Ｓ
５）、（Ｓ７）、（Ｓ８）は開かれ追跡および保持回路
（Ｔ／Ｈ２）は追跡モードに置かれる。電流ミラーは
（Ｉｍｓ）電流源の情報電流（Ｉｍ）の値をミラーする
のに使用される。電流（Ｉｍｓ）は追跡および保持回路
Ｔ／Ｈ２により追跡される。（Ｔ／Ｈ２）の出力は（Ｉ
ｍｓ）の出力に等しい値を有する電流源（Ｉｍｔ）であ
る。抽出は終了され、（Ｔ／Ｈ２）は次の調節サイクル
まで保持モードに置かれる。
正処理は（ＳＬＤ１）を流れるとき（Ｉｍ）の値を抽出
する。これは（ＳＬＤ２）を通って流れるとき（Ｉｍ）
が同一値を維持するようにバイアス電流（Ｉｂ２）の調
節を可能にするように行われる。この抽出はバイアス電
流（Ｉｂ１）の調節が後に続く時間期間中に行われる。
スイッチ（Ｓ１）と（Ｓ２）は位置Ａに位置され、スイ
ッチ（Ｓ４）、（Ｓ６）は閉じられ、スイッチ（Ｓ
５）、（Ｓ７）、（Ｓ８）は開かれ追跡および保持回路
（Ｔ／Ｈ２）は追跡モードに置かれる。電流ミラーは
（Ｉｍｓ）電流源の情報電流（Ｉｍ）の値をミラーする
のに使用される。電流（Ｉｍｓ）は追跡および保持回路
Ｔ／Ｈ２により追跡される。（Ｔ／Ｈ２）の出力は（Ｉ
ｍｓ）の出力に等しい値を有する電流源（Ｉｍｔ）であ
る。抽出は終了され、（Ｔ／Ｈ２）は次の調節サイクル
まで保持モードに置かれる。
【００２２】情報電流（Ｉｍ）の値の抽出終了後、較正
処理はバイアス電流源（Ｉｂ２）の値を調節する。この
時間中、スイッチ（Ｓ１）と（Ｓ２）は位置Ｂにあり、
スイッチ（Ｓ５）、（Ｓ６）は開かれ、スイッチ（Ｓ
４）、（Ｓ７）、（Ｓ８）は閉じられ、追跡および保持
回路（Ｔ／Ｈ３）は追跡モードに位置される。それは情
報電流（Ｉｍ）をエラー増幅器（Ａ１）により調節され
るようにし、それは第２の状態を限定する予め定められ
た値を（ＳＬＤ２）の光パワー出力が達成するまでＩｆ
２−Ｉｒ２の入力エラー電流を有する。電流（Ｉｍｓ）
は（ＳＬＤ２）を通って流れる（Ｉｍ）の値をミラーす
る。電流Ｉｍｔ−Ｉｍｓはスイッチ（Ｓ７）の閉成によ
り形成され、エラー増幅器（Ａ３）に入力される。エラ
ー増幅器（Ａ３）はエラー電流を増幅し、追跡および保
持回路（Ｔ／Ｈ３）を駆動する。追跡および保持回路
（Ｔ／Ｈ３）の出力は装置（ＳＬＤ１）を通って流れる
ときに（Ｉｍ）をほぼ同一値にさせる条件であるＩｍｔ
−Ｉｍｓ＝０であるように電流源（Ｉｂ２）を調節す
る。追跡および保持回路（Ｔ／Ｈ３）は次の較正サイク
ルまで保持モードに置かれる。これで調節と較正処理は
終了する。
処理はバイアス電流源（Ｉｂ２）の値を調節する。この
時間中、スイッチ（Ｓ１）と（Ｓ２）は位置Ｂにあり、
スイッチ（Ｓ５）、（Ｓ６）は開かれ、スイッチ（Ｓ
４）、（Ｓ７）、（Ｓ８）は閉じられ、追跡および保持
回路（Ｔ／Ｈ３）は追跡モードに位置される。それは情
報電流（Ｉｍ）をエラー増幅器（Ａ１）により調節され
るようにし、それは第２の状態を限定する予め定められ
た値を（ＳＬＤ２）の光パワー出力が達成するまでＩｆ
２−Ｉｒ２の入力エラー電流を有する。電流（Ｉｍｓ）
は（ＳＬＤ２）を通って流れる（Ｉｍ）の値をミラーす
る。電流Ｉｍｔ−Ｉｍｓはスイッチ（Ｓ７）の閉成によ
り形成され、エラー増幅器（Ａ３）に入力される。エラ
ー増幅器（Ａ３）はエラー電流を増幅し、追跡および保
持回路（Ｔ／Ｈ３）を駆動する。追跡および保持回路
（Ｔ／Ｈ３）の出力は装置（ＳＬＤ１）を通って流れる
ときに（Ｉｍ）をほぼ同一値にさせる条件であるＩｍｔ
−Ｉｍｓ＝０であるように電流源（Ｉｂ２）を調節す
る。追跡および保持回路（Ｔ／Ｈ３）は次の較正サイク
ルまで保持モードに置かれる。これで調節と較正処理は
終了する。
【００２３】バイアス電流（Ｉｂ２）を調節するこの処
理の結果は２つの所望な効果を達成する。第１に、（Ｉ
ｍ）の値は（ＳＬＤ１）を流れるときのように（ＳＬＤ
２）を流れるときほぼ同一値にされる。第２に、コント
ラスト比は（ＳＬＤ１）の第１の状態を限定する低い方
の予め定められた光パワー出力を生成するためのバイア
ス電流（Ｉｂ１）を調節することにより実質上一定に維
持される。
理の結果は２つの所望な効果を達成する。第１に、（Ｉ
ｍ）の値は（ＳＬＤ１）を流れるときのように（ＳＬＤ
２）を流れるときほぼ同一値にされる。第２に、コント
ラスト比は（ＳＬＤ１）の第１の状態を限定する低い方
の予め定められた光パワー出力を生成するためのバイア
ス電流（Ｉｂ１）を調節することにより実質上一定に維
持される。
【００２４】較正サイクルは温度と経時変化による（Ｓ
ＬＤ１）と（ＳＬＤ２）の伝達特性変化のため回路調節
用に周期的に反復される。
ＬＤ１）と（ＳＬＤ２）の伝達特性変化のため回路調節
用に周期的に反復される。
【００２５】本発明の好ましい実施例を詳細に説明した
が、多数の変形が特許請求の範囲で限定されている本発
明の技術的範囲を逸脱することなく行われることができ
ることは当業者に明白である。
が、多数の変形が特許請求の範囲で限定されている本発
明の技術的範囲を逸脱することなく行われることができ
ることは当業者に明白である。
【図１】基本的な電流制御回路の概略図。
【図２】情報電流源を調節するための制御機構の付加を
示した概略図。
示した概略図。
【図３】各半導体レーザ装置のバイアス電流を調節する
ための制御機構を付加した概略図。
ための制御機構を付加した概略図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−288478（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−190949（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−54029（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−296539（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01S 3/18
Claims (30)
- 【請求項１】 第１と第２の状態の間で半導体レーザ装
置を駆動する方法において、 （ａ）前記第１の状態を限定する予め定められた光パワ
ー出力を生成するバイアス電流によって半導体レーザ装
置を駆動し、 （ｂ）前記バイアス電流と情報電流の組合わせにより生
成されるより高い電流で前記半導体レーザ装置を駆動
し、前記高い電流は前記第２の状態を限定する別の予め
定められた光パワー出力を生成し、 （ｃ）前記半導体レーザ装置と同一のスイッチング速度
と電圧対電流端子特性を有する電流シンクとして機能す
る別の半導体レーザ装置に情報電流を切替えて流すこと
により前記第２の状態から前記第１の状態への転移を生
成し、 （ｄ）前記情報電流を前記半導体レーザ装置に切替えて
流すことにより前記第１の状態から前記第２の状態への
転移を生成するステップを有することを特徴とする駆動
方法。 - 【請求項２】 情報信号に応答してステップ（ｃ）と
（ｄ）を反復するステップをさらに有する請求項１記載
の方法。 - 【請求項３】 前記情報信号が中間調画像を表す請求項
２記載の方法。 - 【請求項４】 前記半導体レーザ装置の前記第２の状態
の光パワー出力が一定である請求項２記載の方法。 - 【請求項５】 前記電流シンクとして機能する半導体レ
ーザ装置が転移ステップ（ｃ）の期間中と転移ステップ
（ｄ）の期間中実質上一定である前記情報電流を維持す
るバイアス電流を有する請求項１記載の方法。 - 【請求項６】 前記光パワー出力を生成する半導体レー
ザ装置が半導体レーザダイオードである請求項１記載の
方法。 - 【請求項７】 前記電流シンクとして機能する半導体レ
ーザ装置が半導体レーザダイオードである請求項１記載
の方法。 - 【請求項８】 前記情報信号が記録媒体上に記録された
画像を表し、前記第１の状態を限定する前記光パワー出
力が前記記録媒体の画像記録しきい値より下であり、前
記第２の状態を限定する前記光パワー出力が前記画像記
録しきい値より上である請求項２記載の方法。 - 【請求項９】 前記情報電流がエラー信号により制御さ
れ、前記半導体レーザ装置の前記第２の状態の光パワー
出力レベルが実質上一定に維持されるように前記情報電
流の調節が行われる請求項１記載の方法。 - 【請求項１０】 前記半導体レーザ装置の前記光パワー
出力に比例する電流を半導体フォトダイオードによる電
流源から生成するために前記半導体レーザ装置の前記光
パワー出力の一部分が供給される半導体フォトダイオー
ドにより生成される電流に前記エラー信号が比例する請
求項９記載の方法。 - 【請求項１１】 前記半導体フォトダイオードが前記半
導体レーザ装置の容器の内部に配置されている請求項１
０記載の方法。 - 【請求項１２】 前記半導体フォトダイオードが前記半
導体レーザ装置の外部にあり、前記半導体レーザ装置の
前記光パワー出力の一部分が光学システムにより前記半
導体フォトダイオードに導かれる請求項１０記載の方
法。 - 【請求項１３】 前記半導体レーザ装置の前記電流源対
光パワー出力の関係が動作温度範囲で安定である請求項
１０記載の方法。 - 【請求項１４】 前記情報電流と前記予め定められた光
パワー出力が閉ループ制御され、この閉ループ制御は、 （ａ）前記第２の状態で動作するとき前記半導体レーザ
装置の光出力信号振幅に比例する電流出力を有する第１
の電流源を提供し、 （ｂ）前記第１の電流源の電流値に等しい電流出力を有
する第１の基準電流源を提供し、 （ｃ）前記第２の状態で動作するとき前記電流シンクと
して機能する半導体レーザ装置の光パワー出力に比例す
る電流出力を有する第２の電流源を提供し、 （ｄ）前記第２の電流源の電流に等しい電流出力を有す
る第２の電流源を提供し、 （ｅ）前記半導体レーザ装置の前記第２の状態が一定の
光パワー出力を生成するように前記第１の電流源による
電流出力と、前記第１の基準電流源による電流出力との
差に比例するエラー信号に応じて前記第１の半導体レー
ザ装置を駆動するために前記情報電流を調節し、 （ｆ）前記電流シンクとして機能する半導体レーザ装置
の前記第２の状態が一定の光パワー出力を生成するよう
に前記第２の電流源による電流出力と前記第２の基準電
流源による電流出力との差に比例するエラー信号に応じ
て前記電流シンクを駆動するために前記情報電流を調節
するステップを含む請求項１記載の方法。 - 【請求項１５】 （ａ）前記半導体装置が前記第１の状
態の前記予め定められた光パワー出力を生成するように
前記半導体レーザ装置の前記バイアス電流を調節し、 （ｂ）前記情報電流と前記バイアス電流の合計が前記半
導体レーザ装置に前記第２の状態の前記予め定められた
光パワー出力を放射させるように前記情報電流を調節
し、 （ｃ）前記他方のバイアス電流と前記情報電流の合計が
前記電流シンクとして機能する半導体レーザ装置に前記
第２の状態の前記予め定められた光パワー出力を放射さ
せ、情報電流がステップ（ｂ）と実質上同一値を有する
ように前記電流シンクに他方のバイアス電流を提供する
ステップをさらに有する請求項２記載の方法。 - 【請求項１６】 第１と第２の状態間で半導体レーザ装
置を駆動する装置において、 （ａ）前記第１の状態を限定する予め定められた光パワ
ー出力を生成するバイアス電流により半導体レーザ装置
を駆動する手段と、 （ｂ）前記バイアス電流と情報電流の組合わせにより生
成され、前記第２の状態を限定する別の予め定められた
光パワー出力を生成するより高い電流で前記半導体レー
ザ装置を駆動する手段と、 （ｃ）前記半導体レーザ装置と同じスイッチング速度と
電圧対電流端子特性を有する電流シンクとして機能する
別の半導体レーザ装置に前記情報電流を切替えて流すこ
とにより前記第２の状態から前記第１の状態への転移を
生成する手段と、 （ｄ）前記情報電流を前記半導体レーザ装置に切替えて
流すことにより前記第１の状態から前記第２の状態まで
の転移を生成する手段を具備することを特徴とする駆動
装置。 - 【請求項１７】 前記第２の状態から前記第１の状態へ
の前記転移を生成する手段と前記第１の状態から前記第
２の状態への前記転移を生成する手段が情報信号に応答
する請求項１６記載の装置。 - 【請求項１８】 前記情報信号が中間調画像を表す請求
項１７記載の装置。 - 【請求項１９】 前記半導体レーザ装置の第２の状態の
光パワー出力が一定である請求項１７記載の装置。 - 【請求項２０】 前記電流シンクとして機能する半導体
レーザ装置が前記第２の状態から前記第１の状態への転
移期間中および前記第１の状態から前記第２の状態への
転移期間中、前記情報電流を一定に維持するように調節
されるバイアス電流を有する請求項１６記載の装置。 - 【請求項２１】 前記半導体レーザ装置が半導体レーザ
ダイオードである請求項１６記載の装置。 - 【請求項２２】 前記電流シンクとして機能する半導体
レーザ装置が半導体レーザダイオードである請求項１６
記載の装置。 - 【請求項２３】 前記情報信号が記録媒体上に記録され
る画像を表し、前記第１の状態を限定する前記光パワー
出力が前記記録媒体の画像記録しきい値より下であり、
前記第２の状態を限定する前記光パワー出力が前記画像
記録しきい値より上である請求項１７記載の装置。 - 【請求項２４】 前記半導体レーザ装置の前記第２の状
態の光パワー出力レベルが実質上一定に維持されるよう
に前記情報電流がそれを調節するためのフィードバック
手段により制御される請求項１６記載の装置。 - 【請求項２５】 前記フィードバック手段が半導体フォ
トダイオードであり、前記半導体レーザ装置の前記光パ
ワー出力の一部が前記半導体フォトダイオードに導か
れ、従って前記半導体レーザ装置の前記光パワー出力に
比例する電流源を生成する請求項２４記載の装置。 - 【請求項２６】 前記半導体フォトダイオードが前記半
導体レーザ装置の容器の内部にある請求項２５記載の装
置。 - 【請求項２７】 前記半導体フォトダイオードが前記半
導体レーザ装置の外部にあり、前記半導体レーザ装置の
前記光パワー出力の一部が光学システムにより前記半導
体フォトダイオードに導かれる請求項２５記載の装置。 - 【請求項２８】 前記フィードバック手段が動作温度範
囲で安定である請求項２５記載の装置。 - 【請求項２９】 （ａ）前記第２の状態で動作するとき
前記半導体レーザ装置の光パワー出力に比例する第１の
電流を生成する手段と、 （ｂ）前記第１の電流の値に等しい値を有する第１の基
準電流を生成する手段と、 （ｃ）前記第２の状態で動作するとき前記電流シンクと
して機能する半導体レーザ装置の光パワー出力に比例す
る第２の電流を生成する手段と、 （ｄ）前記第２の電流の値に等しい値を有する第２の基
準電流を生成する手段と、 （ｅ）前記半導体レーザ装置の前記第２の状態が前記一
定の予め定められた光パワー出力を生成するように前記
半導体レーザ装置を駆動する前記情報電流調節するため
に前記第１の電流と前記第１の基準電流との差に応答す
る手段と、 （ｆ）前記電流シンクとして機能する半導体レーザ装置
の前記第２の状態が前記一定の予め定められた光パワー
出力を生成するように前記電流シンクを駆動する前記情
報電流を調節するために前記第２の電流と前記第２の基
準電流との差に応答する手段とを具備する閉ループシス
テムにより前記情報電流と前記予め定められた光パワー
出力が制御される請求項１６記載の装置。 - 【請求項３０】 （ａ）前記半導体レーザ装置が前記第
１の状態の前記予め定められた光パワー出力を生成する
ように前記半導体レーザ装置の前記バイアス電流を調節
する手段と、 （ｂ）前記情報電流と前記バイアス電流との合計が前記
半導体レーザ装置に前記第２の状態の前記予め定められ
た光パワー出力を放射させるように前記情報電流を調節
する手段と、 （ｃ）前記他のバイアス電流と前記情報電流との合計が
前記電流シンクとして機能する半導体レーザ装置に前記
第２の状態の前記予め定められた光パワー出力を放射さ
せ、前記情報電流を前記情報電流と同じ値にさせ、この
情報電流は半導体レーザ装置の前記バイアス電流に付加
されるとき前記半導体レーザ装置に前記第２の状態の前
記予め定められた光パワー出力を放射させるように前記
電流シンクとして機能する半導体レーザ装置の前記他方
のバイアス電流を調節する手段とをさらに具備する請求
項１７記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US180828 | 1994-01-12 | ||
| US08/180,828 US5512932A (en) | 1994-01-12 | 1994-01-12 | Method and apparatus for driving a semiconductor laser device |
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|---|---|
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|---|---|---|---|
| JP7003613A Expired - Fee Related JP2942163B2 (ja) | 1994-01-12 | 1995-01-12 | 半導体レーザ装置の駆動方法および装置 |
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| JP (1) | JP2942163B2 (ja) |
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-
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