JP2965598B2 - 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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- JP2965598B2 JP2965598B2 JP2029103A JP2910390A JP2965598B2 JP 2965598 B2 JP2965598 B2 JP 2965598B2 JP 2029103 A JP2029103 A JP 2029103A JP 2910390 A JP2910390 A JP 2910390A JP 2965598 B2 JP2965598 B2 JP 2965598B2
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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の駆動回路に関し、特に半導体
レーザの寿命検出技術に関する。
レ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且つ大量に生産さ
れる様になってきている。かかる半導体レーザは種々の
情報機器の主要部品の１つ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、レーザビームプリンタの
印字ヘッド等におけるレーザビーム光源として使用され
ている。一般に、種々の情報機器のレーザビーム光源と
して用いる場合、自動光量制御回路が付加されており、
レーザビーム光量を一定に保つ様にサーボ制御が行なわ
れている。
れる様になってきている。かかる半導体レーザは種々の
情報機器の主要部品の１つ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、レーザビームプリンタの
印字ヘッド等におけるレーザビーム光源として使用され
ている。一般に、種々の情報機器のレーザビーム光源と
して用いる場合、自動光量制御回路が付加されており、
レーザビーム光量を一定に保つ様にサーボ制御が行なわ
れている。
しかしながら、半導体レーザは時間の経過とともに徐
々に劣化し発光光量が低下していくという問題点があっ
た。例えば、レーザダイオードの場合には所定の順方向
電流を流しても、経時劣化により発光光量が徐々に低下
していくという問題がある。そして、自動光量制御回路
が正常に機能している間は、発光光量を一定となる様に
制御しているのでレーザダイオードの劣化とともに順方
向電流が増大していく。そして、自動光量制御回路がも
はや正常に動作しない領域に達した時、レーザダイオー
ドの光量は極端に減少し異常状態となり、予期せず機器
が使用不能になるという問題点があった。
々に劣化し発光光量が低下していくという問題点があっ
た。例えば、レーザダイオードの場合には所定の順方向
電流を流しても、経時劣化により発光光量が徐々に低下
していくという問題がある。そして、自動光量制御回路
が正常に機能している間は、発光光量を一定となる様に
制御しているのでレーザダイオードの劣化とともに順方
向電流が増大していく。そして、自動光量制御回路がも
はや正常に動作しない領域に達した時、レーザダイオー
ドの光量は極端に減少し異常状態となり、予期せず機器
が使用不能になるという問題点があった。
上述した従来の問題点に鑑み、本発明は半導体レーザ
の経時劣化により自動光量制御回路が正常動作できなく
なる前に、半導体レーザの交換時期が近い事を警告する
機能を提供する事を目的とする。
の経時劣化により自動光量制御回路が正常動作できなく
なる前に、半導体レーザの交換時期が近い事を警告する
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には点灯信号に応答し
て駆動電流によりレーザビームを放射する半導体レーザ
例えばレーザダイオード1aと、放射されたレーザビーム
を受光する受光素子例えばフォトダイオード1bが内蔵さ
れている。モニタ回路101がフォトダイオード1bに接続
されており、レーザビーム光量の変動に応じたモニタ信
号を出力する。モニタ回路101には制御回路102が接続さ
れており、モニタ信号と所定の基準信号を比較して両者
の差分に応じた出力信号を出力する。制御回路102には
電流回路103が接続されており、出力信号に応じてモニ
タ信号と基準信号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はサーボ
ループからなる自動光量制御機構を構成している。さら
に、モニタ回路101には寿命検出回路104が接続されてお
り、点灯信号▲▼に応答してモニタ信号の立上
り時間を検出しその遅延量に応じて警告信号を出力す
る。寿命検出回路104には表示回路105が接続されてお
り、警告信号に応じてレーザダイオード1aの劣化状態を
表示する。
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には点灯信号に応答し
て駆動電流によりレーザビームを放射する半導体レーザ
例えばレーザダイオード1aと、放射されたレーザビーム
を受光する受光素子例えばフォトダイオード1bが内蔵さ
れている。モニタ回路101がフォトダイオード1bに接続
されており、レーザビーム光量の変動に応じたモニタ信
号を出力する。モニタ回路101には制御回路102が接続さ
れており、モニタ信号と所定の基準信号を比較して両者
の差分に応じた出力信号を出力する。制御回路102には
電流回路103が接続されており、出力信号に応じてモニ
タ信号と基準信号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はサーボ
ループからなる自動光量制御機構を構成している。さら
に、モニタ回路101には寿命検出回路104が接続されてお
り、点灯信号▲▼に応答してモニタ信号の立上
り時間を検出しその遅延量に応じて警告信号を出力す
る。寿命検出回路104には表示回路105が接続されてお
り、警告信号に応じてレーザダイオード1aの劣化状態を
表示する。
好ましくは該寿命検出回路は点灯信号に応答して経過
時間を段階的に測定する為複数の遅延回路を有してお
り、検出された該立ち上がり時間を測定された該経過時
間により処理して該遅延量を求める。
時間を段階的に測定する為複数の遅延回路を有してお
り、検出された該立ち上がり時間を測定された該経過時
間により処理して該遅延量を求める。
さらに好ましくは該寿命検出回路は、基準信号の有す
る基準電圧より小さく設定された参照電圧に対してモニ
タ信号の有するモニタ電圧が上回った時点に基いてモニ
タ信号の立上り時間を検出する比較回路を備えている。
る基準電圧より小さく設定された参照電圧に対してモニ
タ信号の有するモニタ電圧が上回った時点に基いてモニ
タ信号の立上り時間を検出する比較回路を備えている。
レーザダイオードの経時劣化が進むにつれて、所定の
発光光量を維持する為に、より大きな順方向電流が必要
となってくる。それゆえ、点灯信号に応答して、自動光
量制御機構が動作を開始してからレーザダイオードの発
光光量を所定レベルまで立上げるまでにより長い時間が
かかる。従って、発光光量に対応するモニタ信号の立上
り時間も長くなる。即ち、モニタ信号の立上り時間はレ
ーザダイオードの劣化の進行程度あるいは残存寿命を表
わすパラメータとなっている。そこで、本発明はモニタ
信号の立上り時間の遅延量を監視する事により警告信号
を発しレーザダイオードの交換時期が近づいている事を
示す様にしている。
発光光量を維持する為に、より大きな順方向電流が必要
となってくる。それゆえ、点灯信号に応答して、自動光
量制御機構が動作を開始してからレーザダイオードの発
光光量を所定レベルまで立上げるまでにより長い時間が
かかる。従って、発光光量に対応するモニタ信号の立上
り時間も長くなる。即ち、モニタ信号の立上り時間はレ
ーザダイオードの劣化の進行程度あるいは残存寿命を表
わすパラメータとなっている。そこで、本発明はモニタ
信号の立上り時間の遅延量を監視する事により警告信号
を発しレーザダイオードの交換時期が近づいている事を
示す様にしている。
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図は本発明にかかる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を有する。レーザパッケー
ジ１にはレーザダイオード1aとフォトダイオード1bが互
いに近接して収納されている。レーザダイオード1aのア
ノード端子は電源電圧VCCが印加されている電源ライン
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
点灯信号▲▼に応答して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受光しレーザビーム光量に応じた
フォト電流を出力する。
説明する。第２図は本発明にかかる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を有する。レーザパッケー
ジ１にはレーザダイオード1aとフォトダイオード1bが互
いに近接して収納されている。レーザダイオード1aのア
ノード端子は電源電圧VCCが印加されている電源ライン
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
点灯信号▲▼に応答して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受光しレーザビーム光量に応じた
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
路及び電流回路を具備しており、レーザパッケージ１と
ともにサーボループからなる自動光量制御機構を構成
し、定常状態においてレーザビーム光量を一定に保持す
る様機能する。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、負
入力端子及び出力端子は互いに結線されている。かかる
構成により、フォト電流はモニタ電圧Vmntを有するモニ
タ信号に変換されて差動増幅器３の出力端子に現われ
る。
路及び電流回路を具備しており、レーザパッケージ１と
ともにサーボループからなる自動光量制御機構を構成
し、定常状態においてレーザビーム光量を一定に保持す
る様機能する。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、負
入力端子及び出力端子は互いに結線されている。かかる
構成により、フォト電流はモニタ電圧Vmntを有するモニ
タ信号に変換されて差動増幅器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等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
入力端子の間に接続されている。又差動増幅器５の正入
力端子には所定の基準電圧Vrefを有する基準信号が印加
されている。
サ６及びアナログスイッチ７等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
入力端子の間に接続されている。又差動増幅器５の正入
力端子には所定の基準電圧Vrefを有する基準信号が印加
されている。
又、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。さらに、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▲▼に従ってその開閉が制御される。か
かる構成により、アナログスイッチ７が開かれた状態で
制御回路は動作を行ない、モニタ電圧Vmntと基準電圧V
refの差分に応じた出力電圧力Voutを有する出力信号が
差動増幅器５の出力端子に現われる。
出力端子の間に接続されている。さらに、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▲▼に従ってその開閉が制御される。か
かる構成により、アナログスイッチ７が開かれた状態で
制御回路は動作を行ない、モニタ電圧Vmntと基準電圧V
refの差分に応じた出力電圧力Voutを有する出力信号が
差動増幅器５の出力端子に現われる。
電流回路は直列接続された一対の分圧抵抗８及び９、
駆動トランジスタ10及び電圧電流変換抵抗11等から構成
されている。一方の分圧抵抗８の一端は差動増幅器５の
出力端子に接続されており、他端は駆動トランジスタ10
のベース端子に接続されている。他方の分圧抵抗９はそ
の一端が駆動トランジスタ10のベース端子に接続されて
おり、他端は接地されている。駆動トランジスタ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、エミッタ端子は電圧電流変換抵抗11を介し
て接地されている。かかる構成により、電流回路は出力
電圧Voutに応じてモニタ電圧Vmutと基準電圧Vrefの差分
を打消す様に駆動電流即ち順方向電流をレーザダイオー
ド1aに供給する。
駆動トランジスタ10及び電圧電流変換抵抗11等から構成
されている。一方の分圧抵抗８の一端は差動増幅器５の
出力端子に接続されており、他端は駆動トランジスタ10
のベース端子に接続されている。他方の分圧抵抗９はそ
の一端が駆動トランジスタ10のベース端子に接続されて
おり、他端は接地されている。駆動トランジスタ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、エミッタ端子は電圧電流変換抵抗11を介し
て接地されている。かかる構成により、電流回路は出力
電圧Voutに応じてモニタ電圧Vmutと基準電圧Vrefの差分
を打消す様に駆動電流即ち順方向電流をレーザダイオー
ド1aに供給する。
半導体レーザ駆動回路はさらに寿命検出回路を有して
いる。この寿命検出回路は、コンパレータ25、３個の直
列接続された分圧抵抗26,27及び28、インバータ58、２
個の遅延回路59及び60、及び２個のＤフリップフロップ
61及び62から構成されている。３個の分圧抵抗26,27及
び28は電源ラインと接地ラインの間に直列接続されてい
る。中央の分圧抵抗27の上端には基準電圧Vrefが設定さ
れており、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。又中央の分圧抵抗27の下端には参照電圧
Vcmpが設定されている。図から明らかな様に、この参照
電圧Vcmpは基準電圧Vrefよりも低く設定されている。コ
ンパレータ25の正入力端子にはモニタ電圧が印加されて
おり、負入力端子には参照電圧Vcmpが印加されている。
かかる構成により、モニタ電圧Vmntが参照電圧Vcmpを越
えた時、コンパレータ25は反転信号を出力てモニタ電圧
の立上り時間を検出している。第一遅延回路59はインバ
ータ58を介して点灯信号▲▼を受け入れる様に
なっており、点灯信号▲▼の立下りに応答して
予め設定された遅延時間例えば400μｓの後に第一遅延
信号を出力する。第二遅延回路60は第一遅延回路59に接
続されており、第一遅延信号の出力に応答して予め設定
された遅延時間例えば50μｓ経過した後に第二遅延信号
を出力する。第一のＤフリップフロップ62のCLK入力端
子には第一遅延信号が供給され、Ｄ入力端子には反転信
号が供給される。この結果、第一遅延信号が入力された
後反転信号が入力された場合にはＱ出力端子に第一警告
信号が出力される。第二のＤフリップフロップ61のCLK
入力端子には第二遅延信号が供給されており、Ｄ入力端
子には反転信号が供給されている。この結果、第二遅延
信号が入力された後反転信号が入力された場合にはＱ出
力端子に第二警告信号が出力される。
いる。この寿命検出回路は、コンパレータ25、３個の直
列接続された分圧抵抗26,27及び28、インバータ58、２
個の遅延回路59及び60、及び２個のＤフリップフロップ
61及び62から構成されている。３個の分圧抵抗26,27及
び28は電源ラインと接地ラインの間に直列接続されてい
る。中央の分圧抵抗27の上端には基準電圧Vrefが設定さ
れており、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。又中央の分圧抵抗27の下端には参照電圧
Vcmpが設定されている。図から明らかな様に、この参照
電圧Vcmpは基準電圧Vrefよりも低く設定されている。コ
ンパレータ25の正入力端子にはモニタ電圧が印加されて
おり、負入力端子には参照電圧Vcmpが印加されている。
かかる構成により、モニタ電圧Vmntが参照電圧Vcmpを越
えた時、コンパレータ25は反転信号を出力てモニタ電圧
の立上り時間を検出している。第一遅延回路59はインバ
ータ58を介して点灯信号▲▼を受け入れる様に
なっており、点灯信号▲▼の立下りに応答して
予め設定された遅延時間例えば400μｓの後に第一遅延
信号を出力する。第二遅延回路60は第一遅延回路59に接
続されており、第一遅延信号の出力に応答して予め設定
された遅延時間例えば50μｓ経過した後に第二遅延信号
を出力する。第一のＤフリップフロップ62のCLK入力端
子には第一遅延信号が供給され、Ｄ入力端子には反転信
号が供給される。この結果、第一遅延信号が入力された
後反転信号が入力された場合にはＱ出力端子に第一警告
信号が出力される。第二のＤフリップフロップ61のCLK
入力端子には第二遅延信号が供給されており、Ｄ入力端
子には反転信号が供給されている。この結果、第二遅延
信号が入力された後反転信号が入力された場合にはＱ出
力端子に第二警告信号が出力される。
最後に、半導体レーザ駆動回路は表示回路を有してい
る。表示回路は、発振回路51、分周回路52、３個のアン
ドゲート53,54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。三入力アンドゲート54の入力端子
には分周回路52、第一のＤフリップフロップ62の出力
端子及び第二のＤフリップフロップ61のＱ出力端子が夫
々接続されている。又二入力アンドゲート53の入力端子
には発振回路51及び第二のＤフリップフロップ61の出
力端子が接続されている。三入力アンドゲート55の入力
端子にはコンパレータ25の出力端子、アンドゲート53の
反転出力端子及びアンドゲート54の反転出力端子が各々
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。
発振回路51は所定の周波数例えば2Hzを有する表示信号
を出力し、分周回路52はこの2Hzの表示信号を分周し、
例えば1Hzの表示信号を出力する。
る。表示回路は、発振回路51、分周回路52、３個のアン
ドゲート53,54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。三入力アンドゲート54の入力端子
には分周回路52、第一のＤフリップフロップ62の出力
端子及び第二のＤフリップフロップ61のＱ出力端子が夫
々接続されている。又二入力アンドゲート53の入力端子
には発振回路51及び第二のＤフリップフロップ61の出
力端子が接続されている。三入力アンドゲート55の入力
端子にはコンパレータ25の出力端子、アンドゲート53の
反転出力端子及びアンドゲート54の反転出力端子が各々
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。
発振回路51は所定の周波数例えば2Hzを有する表示信号
を出力し、分周回路52はこの2Hzの表示信号を分周し、
例えば1Hzの表示信号を出力する。
次に第２図に示した半導体レーザ駆動回路の動作を詳
細に説明する。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1aを発光させる時、点灯信号▲
▼は高レベルから低レベルに切換えられ、アナロ
グスイッチ７が非導通状態となっている。これにより制
御回路及び電流回路が動作を行ない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が発光し
ていると、の発光光量に比較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でインピーダン
スを変換された後モニタ電圧Vmntとして差動増幅器３の
出力端子に現われる。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を一対の分圧抵抗８及び９で分圧し、駆動トラ
ンジスタ10及び電圧電流変換抵抗11により電流変換を行
ない順方向電流をレーザダイオード1aに供給して駆動を
行なっている。この順方向電流はモニタ電圧と基準電圧
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と基準電圧Vrefは等しくなり、周囲温
度の変化及びレーザダイオードの多少の劣化にかかわら
ず、一定の発光光量が保持される。又、点灯信号▲
▼を低レベルから高レベルに復帰させると、アナロ
グスイッチ７は導通状態になり、積分コンデンサ６に蓄
積されていた電荷が放電され出力電圧Voutは基準電圧V
refと等しくなる。この等しくなった出力電圧Voutを一
対の分圧抵抗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比が設定されて
いるので順方向電流は供給されなくなりレーザダイオー
ド1aは消灯される。
細に説明する。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1aを発光させる時、点灯信号▲
▼は高レベルから低レベルに切換えられ、アナロ
グスイッチ７が非導通状態となっている。これにより制
御回路及び電流回路が動作を行ない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が発光し
ていると、の発光光量に比較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でインピーダン
スを変換された後モニタ電圧Vmntとして差動増幅器３の
出力端子に現われる。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を一対の分圧抵抗８及び９で分圧し、駆動トラ
ンジスタ10及び電圧電流変換抵抗11により電流変換を行
ない順方向電流をレーザダイオード1aに供給して駆動を
行なっている。この順方向電流はモニタ電圧と基準電圧
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と基準電圧Vrefは等しくなり、周囲温
度の変化及びレーザダイオードの多少の劣化にかかわら
ず、一定の発光光量が保持される。又、点灯信号▲
▼を低レベルから高レベルに復帰させると、アナロ
グスイッチ７は導通状態になり、積分コンデンサ６に蓄
積されていた電荷が放電され出力電圧Voutは基準電圧V
refと等しくなる。この等しくなった出力電圧Voutを一
対の分圧抵抗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比が設定されて
いるので順方向電流は供給されなくなりレーザダイオー
ド1aは消灯される。
次に第３図に示す半導体レーザ駆動回路の寿命検出動
作タイミングチャートに従って、寿命検出動作を説明す
る。点灯信号▲▼を高レベルから低レベルに切
換えてレーザダイオード1aを点灯させると、自動光量制
御機構の作用により、積分コンデンサ６を充電しなが
ら、発光光量が徐々に増加しながら定常状態に至る。従
って、発光光量に対応するモニタ電圧Vmntも点灯信号▲
▼の反転とともに立上り始め基準電圧Vrefのレ
ベルに到達する。レーザダイオード1aは経時劣化が進行
すると発光効率が低下する為、自動光量制御機構の作用
により発光効率低下を補う為に順方向電流の供給が増加
する。それゆえ、積分コンデンサ６の充電電荷量も増
し、モニタ電圧Vmntの立上り時間が長くなる。レーザダ
イオードの劣化がないかあるいは軽微である場合にはモ
ニタ電圧の立上り曲線Ｎは比較的急峻である。劣化があ
る程度進行した時点におけるモニタ電圧の立上り曲線D1
はなだらかとなっており、劣化が著しく進行した時点に
おけるモニタ電圧の立上り曲線D2はさらになだらかとな
っている。そして、劣化故障に至った時点におけるモニ
タ電圧の立上り曲線Ａはもやは自動光量制御機構が正常
に動作しないので、基準電圧レベルVrefより低めに設定
された参照電圧レベルVcmpに至ることがない。コンパレ
ータ25は参照電圧レベルVcmpをモニタ電圧Vmntの立上り
曲線が越えた時点でその出力である反転信号が低レベル
から高レベルに反転する。図から明らかな様に、反転信
号の反転タイミングはレーザダイオードの劣化が進行す
るに従い遅延してくることがわかる。そして、劣化故障
に至った時点においては反転信号はもはや反転しないで
低レベルに保持されたままである。この様にして、コン
パレータ25により検出されたモニタ電圧の立上り時間は
一対のＤフリップフロップ61及び62により計測される。
即ち、点灯信号▲▼が低レベルに反転してから
400μｓの遅延時間を有する第一遅延信号がＤフリップ
フロップ62のCUK入力端子に入力された後、反転信号D1
が入力されれば第一警告信号が発せられる。即ち、この
第一警告信号はレーザダイオードの劣化がある程度進行
している状態を示している。又、第二のＤフリップフロ
ップ61は第一遅延信号よりもさらに遅延された第二遅延
信号がCLK入力端子に入力された後反転信号を受け入れ
る様になっている。従って、第二のＤフリップフロップ
61は反転信号D2を記憶し、第二警告信号を出力する。即
ちこの第二警告信号はレーザダイオードの劣化が著しく
進行した状態を表わしている。
作タイミングチャートに従って、寿命検出動作を説明す
る。点灯信号▲▼を高レベルから低レベルに切
換えてレーザダイオード1aを点灯させると、自動光量制
御機構の作用により、積分コンデンサ６を充電しなが
ら、発光光量が徐々に増加しながら定常状態に至る。従
って、発光光量に対応するモニタ電圧Vmntも点灯信号▲
▼の反転とともに立上り始め基準電圧Vrefのレ
ベルに到達する。レーザダイオード1aは経時劣化が進行
すると発光効率が低下する為、自動光量制御機構の作用
により発光効率低下を補う為に順方向電流の供給が増加
する。それゆえ、積分コンデンサ６の充電電荷量も増
し、モニタ電圧Vmntの立上り時間が長くなる。レーザダ
イオードの劣化がないかあるいは軽微である場合にはモ
ニタ電圧の立上り曲線Ｎは比較的急峻である。劣化があ
る程度進行した時点におけるモニタ電圧の立上り曲線D1
はなだらかとなっており、劣化が著しく進行した時点に
おけるモニタ電圧の立上り曲線D2はさらになだらかとな
っている。そして、劣化故障に至った時点におけるモニ
タ電圧の立上り曲線Ａはもやは自動光量制御機構が正常
に動作しないので、基準電圧レベルVrefより低めに設定
された参照電圧レベルVcmpに至ることがない。コンパレ
ータ25は参照電圧レベルVcmpをモニタ電圧Vmntの立上り
曲線が越えた時点でその出力である反転信号が低レベル
から高レベルに反転する。図から明らかな様に、反転信
号の反転タイミングはレーザダイオードの劣化が進行す
るに従い遅延してくることがわかる。そして、劣化故障
に至った時点においては反転信号はもはや反転しないで
低レベルに保持されたままである。この様にして、コン
パレータ25により検出されたモニタ電圧の立上り時間は
一対のＤフリップフロップ61及び62により計測される。
即ち、点灯信号▲▼が低レベルに反転してから
400μｓの遅延時間を有する第一遅延信号がＤフリップ
フロップ62のCUK入力端子に入力された後、反転信号D1
が入力されれば第一警告信号が発せられる。即ち、この
第一警告信号はレーザダイオードの劣化がある程度進行
している状態を示している。又、第二のＤフリップフロ
ップ61は第一遅延信号よりもさらに遅延された第二遅延
信号がCLK入力端子に入力された後反転信号を受け入れ
る様になっている。従って、第二のＤフリップフロップ
61は反転信号D2を記憶し、第二警告信号を出力する。即
ちこの第二警告信号はレーザダイオードの劣化が著しく
進行した状態を表わしている。
第一警告信号が入力されると、アンドゲート54が開か
れ1Hzの周波数を有する表示信号アンドゲート55を介し
て発光ダイオード56に供給される。この結果、発光ダイ
オード56は1Hzの周波数で点滅する。次に、第二警告信
号が出力されると、アンドゲート53が開き2Hzの周波数
を有する表示信号がアンドゲート55を介して発光ダイオ
ード56に供給される。この結果、発光ダイオード56は2H
zで点滅する様になり、レーザダイオードの寿命末期で
あることを警告する。なお、モニタ電圧Vmntが参照電圧
レベルVcmpに至らない場合には、反転信号は反転しない
のでアンドゲート55は閉鎖され発光ダイオード56は消灯
する。即ち、レーザダイオードは使用不能となった事を
示している。以上の説明から明らかな様に、表示回路は
発光ダイオード56が点滅を始めるとレーザダイオードの
交換時期である事を示し、その点滅周波数が早くなると
レーザダイオードが使用不能になる直前である事を示し
ている。
れ1Hzの周波数を有する表示信号アンドゲート55を介し
て発光ダイオード56に供給される。この結果、発光ダイ
オード56は1Hzの周波数で点滅する。次に、第二警告信
号が出力されると、アンドゲート53が開き2Hzの周波数
を有する表示信号がアンドゲート55を介して発光ダイオ
ード56に供給される。この結果、発光ダイオード56は2H
zで点滅する様になり、レーザダイオードの寿命末期で
あることを警告する。なお、モニタ電圧Vmntが参照電圧
レベルVcmpに至らない場合には、反転信号は反転しない
のでアンドゲート55は閉鎖され発光ダイオード56は消灯
する。即ち、レーザダイオードは使用不能となった事を
示している。以上の説明から明らかな様に、表示回路は
発光ダイオード56が点滅を始めるとレーザダイオードの
交換時期である事を示し、その点滅周波数が早くなると
レーザダイオードが使用不能になる直前である事を示し
ている。
第４図は本発明にかかる半導体レーザ駆動回路を内蔵
したレーザ光源を有するバーコードリーダの模式的断面
図であり、本発明の一応用例を示している。図示する様
にバーコードリーダはケーシング31を有しており、この
中にはレーザ光源32が内蔵されている。このレーザ光源
32は自動光量制御機構の他に寿命検出回路を備えてい
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により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を照射する。バーコード36
を照射した光は反射ミラー35及びポリゴンミラー34を介
して逆進され集光レンズ37により集光された後反射ミラ
ー38を介して受光センサ39により受光される。受光され
た光の強度分布を解析する事によりバーコード36を読取
る事ができる。この様は読取り動作を長期間に渡って行
なうと、レーザ光源32に内蔵されているレーザダイオー
ドの劣化が進行する。劣化の進行に応じて、警告信号が
出力されるので、オペレータはレーザダイオードの交換
時期が近づいている事がわかる。それゆえ、実際に劣化
異常によりバーコードリーダが使用不能となる前に、レ
ーザダイオードの部品交換を行なう事が可能となる。
したレーザ光源を有するバーコードリーダの模式的断面
図であり、本発明の一応用例を示している。図示する様
にバーコードリーダはケーシング31を有しており、この
中にはレーザ光源32が内蔵されている。このレーザ光源
32は自動光量制御機構の他に寿命検出回路を備えてい
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により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を照射する。バーコード36
を照射した光は反射ミラー35及びポリゴンミラー34を介
して逆進され集光レンズ37により集光された後反射ミラ
ー38を介して受光センサ39により受光される。受光され
た光の強度分布を解析する事によりバーコード36を読取
る事ができる。この様は読取り動作を長期間に渡って行
なうと、レーザ光源32に内蔵されているレーザダイオー
ドの劣化が進行する。劣化の進行に応じて、警告信号が
出力されるので、オペレータはレーザダイオードの交換
時期が近づいている事がわかる。それゆえ、実際に劣化
異常によりバーコードリーダが使用不能となる前に、レ
ーザダイオードの部品交換を行なう事が可能となる。
以上説明した揚に、本発明によれば、レーザダイオー
ドが寿命の経過により実際に劣化異常を起こし使用不能
となる前に、警告信号が発せられるので、レーザダイオ
ードを光源として使用する種々の機器の保守が遅滞なく
行なえるという効果がある。
ドが寿命の経過により実際に劣化異常を起こし使用不能
となる前に、警告信号が発せられるので、レーザダイオ
ードを光源として使用する種々の機器の保守が遅滞なく
行なえ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寿命検出動作タイミングチャート、
及び第４図は半導体レーザ駆動回路を内蔵するバーコー
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 26,27及び28……分圧抵抗 51……発振回路、52……分周回路 53,54及び55……アンドゲート 56……発光ダイオード、59……第一遅延回路 60……第二遅延回路 61及び62……Ｄフリップフロップ 101……モニタ回路、102……制御回路 103……電流回路、104……寿命検出回路 105……表示回路
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寿命検出動作タイミングチャート、
及び第４図は半導体レーザ駆動回路を内蔵するバーコー
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 26,27及び28……分圧抵抗 51……発振回路、52……分周回路 53,54及び55……アンドゲート 56……発光ダイオード、59……第一遅延回路 60……第二遅延回路 61及び62……Ｄフリップフロップ 101……モニタ回路、102……制御回路 103……電流回路、104……寿命検出回路 105……表示回路
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 渡辺 光雄 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62−45085（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01S 3/096 H01S 3/18
Claims (3)
- 【請求項１】点灯信号に応答して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、放射されたレーザビ
ームを受光する受光素子と、受光素子に接続しレーザビ
ーム光量の変動に応じたモニタ信号を出力するモニタ回
路と、モニタ信号と所定の基準信号を比較し差分に応じ
た出力信号を出力する制御回路と、出力信号に応じて差
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、点灯信号に応答してモニタ信号の立上り時間を
検出しその遅延量に応じて警告信号を出力する寿命検出
回路と、警告信号に応じて半導体レーザの劣化状態を表
示する表示回路とからなる半導体レーザ駆動回路。 - 【請求項２】該寿命検出回路は点灯信号に応答して経過
時間を段階的に測定する為複数の遅延回路を有してお
り、検出された該立ち上がり時間を測定された該経過時
間により処理して該遅延量を求める請求項１に記載の半
導体レーザ駆動回路。 - 【請求項３】該寿命検出回路は、基準信号の有する基準
電圧より小さく設定された参照電圧に対してモニタ信号
の有するモニタ電圧が上回った時点に基いてモニタ信号
の立上り時間を検出する比較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 |
|---|---|---|---|
| JP2029103A JP2965598B2 (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 |
| DE69122140T DE69122140T2 (de) | 1990-02-07 | 1991-02-07 | Treiberschaltung für Halbleiterlaser |
| EP91400295A EP0441709B1 (en) | 1990-02-07 | 1991-02-07 | Semiconductor laser driving circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2029103A JP2965598B2 (ja) | 1990-02-07 | 1990-02-07 | 半導体レーザ駆動回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03232288A JPH03232288A (ja) | 1991-10-16 |
| JP2965598B2 true JP2965598B2 (ja) | 1999-10-18 |
Family
ID=12267009
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2029103A Expired - Fee Related JP2965598B2 (ja) | 1990-02-07 | 1990-02-07 | 半導体レーザ駆動回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2965598B2 (ja) |
-
1990
- 1990-02-07 JP JP2029103A patent/JP2965598B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03232288A (ja) | 1991-10-16 |
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