JP3184359B2 - 半導体レーザ制御方法および半導体レーザ制御装置 - Google Patents
半導体レーザ制御方法および半導体レーザ制御装置Info
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Description
み取り装置等の読み取り制御方式に用いて好適な、半導
体レーザ制御方法および半導体レーザ制御装置に関す
る。近年、流通産業等のPOS(Point Of S
ales)システムに代表されるように、バーコードの
利用が盛んになって来ている。これに伴い、より小型で
低価格・低消費電力のバーコード読み取り装置の要求が
高まって来ており、そのニーズに応えるため、ガスレー
ザーに代わり半導体レーザの採用が増して来ている。
御装置を用いた、一般的なバーコード読取装置(バーコ
ードリーダー)の構成を示すブロック図であり、この図
23において、1は物品等の表面に印刷されたバーコー
ドで、このバーコード1は、通常、複数の黒色のバー
(以下、黒バーという)および白色のバー(以下、白バ
ーという)を交互に配置してなるもので、各黒バーおよ
び各白バーの幅に基づいて所定のデータを表すものであ
る。
2を照射するとともに、バーコード1から反射されてき
たレーザビームL2の反射光R1を受光する光学系であ
り、この光学系2は、半導体レーザ制御装置(レーザ発
光部)3,走査機構4および光電変換部5から構成され
ている。ここで、半導体レーザ制御装置3は、CPUの
制御によりオン状態となると、そのレーザー出力を所定
の時定数で増幅していき、所定値に達するとその光量を
自動的に保持するものである。
ーザ制御装置3は、レーザダイオードチップ(LDチッ
プ)30内に並列して設置された、半導体レーザを構成
するレーザダイオード(LD)11とフォトダイオード
12の他、トランジスタ31,アナログスイッチ(S
W)34,オペアンプ(演算増幅器)36,38,基準
電圧源42,コンデンサ35,可変抵抗37,抵抗3
2,33,46をそなえて構成されている。
イオード12によってレーザーの光量を示す電流Imが
検出される。そして、図25に示すように、この電流I
mから得られた電圧VAと基準電圧Vrefとを、オペアン
プ36によって等しくなるように、半導体レーザのLD
駆動電流IOPが帰還制御され、レーザーの光量が一定に
保たれる。
,に示すように、CPUからの制御信号によってア
ナログスイッチ34がオフ(時間aを参照)になると、
検出されたレーザーの光量を示すモニタ電流Imは、可
変抵抗37によって所定光量に対応した電圧VAに分圧
される。そして、この電圧VA(正確には電圧VA1は、
オペアンプ36で基準電圧Vrefと比較,積分されて、
その結果、オペアンプ36の出力側の電圧VBは、図2
5に示すように、基準電圧Vrefから例えば時定数TCm
V/secで上昇していく。そののち、このオペアンプ
36の出力電圧VBは、トランジスタ31によってLD
駆動電流IOPに変換される。
きい値を越えると、即ち、LD駆動電流IOPがレーザダ
イオード11に対するしきい値電流を越えると、レーザ
ダイオード11はレーザー発振を起こす。すると、外部
フォトダイオード12からの電流Imが光量に比例して
増加し、図25の時間b〜時間cの間に示すように、オ
ペアンプ38の負の入力側へ掛かる電圧VAも、これに
応じて増加する。
くなるまで、オペアンプ36の出力は増加していく。即
ち、オペアンプ36は、電圧VBと基準電圧Vrefとが同
電位となるように動作し、そして、これらが同電位とな
ると、その時の出力電圧VBを一定の値に保持しようと
する。その結果、トランジスタ31のベースへ送られる
信号電流が一定に保たれるため、LD駆動電流IOPが一
定に保たれて、レーザダイオード11の所定のレーザー
出力が所定値に保持される。尚、電圧変化速度は、基準
電圧Vrefコンデンサ35,抵抗46等によって決ま
る。
6は、処々の理由によるレーザー出力の変動に対して、
この所定値を保持するように上記の時定数で補正を行な
う。又、CPUからの制御信号によってアナログスイッ
チ34がオンになると、オペアンプ36の出力は基準電
圧Vrefとなり、トランジスタ31がオフになるためレ
ーザーは消灯する。
ード11のLD駆動電流IOPが上昇していくように構成
されているのは、レーザダイオード11は、所定光量
(図25の時間c以降)を発生させるようなLD駆動電
流IOPを急激に受けると、破壊してしまうことがあるた
めである。以上が、半導体レーザ制御装置の説明であ
る。
として、図26に示すような半導体レーザ制御装置3A
がある。この半導体レーザ制御装置3Aは、先の説明の
半導体レーザ制御装置3におけるオペアンプ38の負の
入力側に、抵抗62,63を加えるとともに、可変抵抗
37の代わりに抵抗61をそなえ、更に、抵抗46とオ
ペアンプ38との間に可変抵抗25をそなえるように構
成したものである。
設置されることにより、オペアンプ38の正負の入力に
掛かる電流Imが、所定の比率で電圧に変換されるよう
になっている。これにより、可変抵抗25をオペアンプ
38の出力側に設置することが可能となり、オペアンプ
38の出力が、その出力先で分圧されるのである。その
他に関しては、先述の半導体レーザ制御装置3と同様で
ある。
て、オペアンプ38の正の入力側および抵抗46の入力
側に可変抵抗37,25がそなえられているのは、以下
のためである。即ち、図27に示すように、LDチップ
30のレーザダイオード11と外部フォトダイオード1
2とは、同一品種であっても、それらの取付け具合い等
により、同光量時でも、レーザダイオード11のモニタ
電流Imの値に数倍のばらつきが発生することがある。
このため、光量に対する適正なオペアンプ36の負の入
力を得れなくなってしまうことがある。しかし、可変抵
抗を上述のように配置することにより電圧を分圧できる
ので、オペアンプ36側へ送られる電圧を適正な値に調
整することが可能となるのである。
分圧比Kと電流Imとの関係を示したものであり、又、
分圧比Kの目盛りは、可変抵抗の抵抗変換用のつまみの
角度に比例している。そして、図27の2mW〜4mW
の区間の光量に示すように、電流Imが大きくなる程、
2mW〜4mWの区間は小さくなっている。尚、電流I
m=光量P0×光量P5÷5mW、電圧Vm=電流Im×抵
抗61の抵抗値、K=基準電圧Vref÷電圧Vmの関係が
ある。ここで、光量P0は、特定の電流Imの値に対し
て、分圧比Kで変更される光量の値を示したものであ
る。
めに、図28に示すように、金属性のヒートシンク28
が直接、LDチップ30に電気的に接触してそなえられ
ることがある。ところで、図23の走査機構4は、例え
ばモータにより回転駆動されるポリゴンミラーから構成
されるもので、レーザ発光部3からのレーザビームL1
を反射することにより、このレーザビームL1を、レー
ザビームL2としてバーコード1をなす複数の黒バーお
よび白バーへ向けて照射し、バーコード1の黒バー,白
バーと交差する方向に一定の速度で移動・走査させる機
能を有している。
ーザビームL2の反射光R1を反射することにより、レ
ーザビームL2の走査に伴って移動する反射光R1を反
射光R2として光電変換部5へ入射させる機能も有して
いる。さらに、光電変換部5は、例えばフォトダイオー
ド等の光電変換素子を有して構成されるもので、走査機
構4を介して受光した反射光R2(光入力信号)をその
光量に応じた電気信号(アナログ値)に変換して出力す
るものである。
ディジタル化するA/D変換部で、このA/D変換部6
は、光電変換部5からの電気信号をディジタル化するこ
とにより、バーコード1をなす各黒バーの部分に対応す
る黒レベル信号と、バーコード1をなす各白バーの部分
に対応する白レベル信号との二値化信号に変換するもの
である。この二値化信号としては、通常、各白バーの部
分からの反射光R2の光量の方が各黒バー部分からの反
射光R2の光量よりも大きくなるため、白レベル信号を
Highレベルとし黒レベル信号をLowレベルとした
信号が得られる。
クロック信号をカウントするバー幅カウンタで、このバ
ー幅カウンタ7は、A/D変換部6からの二値化信号の
黒レベル信号部分および白レベル信号部分の時間幅、即
ち実際のバーコード1の各黒バーおよび各白バーの幅に
対応する値をクロック信号のカウント値として出力する
ものである。
幅カウント値を格納するメモリ、10はCPUで、この
CPU10は、メモリ9に格納されたバー幅カウント値
(各黒バーおよび各白バーの幅に対応する値)に基づい
て、バーコード1のもつ所定データを抽出・復調するた
めのものである。上述の構成により、レーザ発光部3か
ら発光されたレーザビームL1は、走査機構4によっ
て、レーザビームL2としてバーコード1の黒バーおよ
び白バーへ向けて照射され、バーコード1の黒バー,白
バーと交差する方向に一定の速度で移動・走査される。
2は、バーコード1の部分で散乱・反射され反射光R1
として走査機構4に再入射する。反射光R1は、レーザ
ビームL2の走査移動に伴って反射角が変化して移動す
るが、走査機構4を構成するポリゴンミラーにて反射さ
れることにより、反射光R2として所定位置に配置され
た光電変換部5の光電変換素子へ入射する。
光量に応じた電気信号に変換され、その電気信号は、A
/D変換部6によりディジタル化され、バーコード1の
各黒バーの部分に対応する黒レベル信号と、バーコード
1の各白バーの部分に対応する白レベル信号とを有する
二値化信号に変換される。この後、バー幅カウンタ7に
てクロックジュネレータ8からのクロック信号をカウン
トすることにより、A/D変換部6からの二値化信号の
黒レベル信号部分および白レベル信号部分の時間幅(実
際のバーコード1の各黒バーおよび各白バーの幅に対応
する値)がクロック信号のカウント値として計測され、
そのカウント値を、メモリ9に一旦格納する。そして、
CPU10において、メモリ9に格納されたバー幅カウ
ント値に対して所定の復調処理を施すことにより、バー
コード1のもつ所定データが抽出・復調される。
ようなバーコード読取装置に使用される従来の半導体レ
ーザ制御手段では、適切な所定光量をレーザダイオード
が出力していても、何らかの事情で帰還系にノイズが乗
ってしまうと、帰還制御における帰還電流や電圧の正常
な値を得ることができなくなってしまう。
めの電圧を出力しているにも関わらず、与えられた時定
数、つまり、点灯時から所定光量に達するまでの時定数
で出力を変化させる。しかし、この時定数では、変化速
度が大きすぎるため、帰還制御系の異常を検出するより
先に、レーザダイオードが異常発光してしまうという課
題がある。
るレーザー出力の変動に対して、この所定光量を保持す
るように補正を行なうにしても、上記の時定数では補正
による変動が大きすぎて、レーザー出力が安定しないと
いう課題がある。又、図27に示すように、光量に対す
る電流が大きくなると、光量の目盛り間隔が狭くなるた
め、分圧比Kが0.82〜0.42ぐらいまでは、可変
抵抗の調整が容易であるが、0.42よりも小さいと、
可変抵抗の抵抗変更用つまみが僅かな角度変化で光量が
大きく変化するため、その調整が困難になるという課題
がある。
シンクは、その形状により、電波および静電気の影響を
受けてアンテナ効果によって、余計な電流をLDチップ
30に伝達してしまう。この結果、LDチップ内のレー
ザダイオードおよび外部フォトダイオードの寿命が短く
なってしまうという課題がある。本発明は、このような
課題に鑑み創案されたもので、点灯時から所定光量に達
するまでの時間に影響を与えることなく、帰還系にノイ
ズが乗った場合でも、その影響を受けずに正常に作動
し、又、所定光量時における処々の理由によるレーザー
出力の変動に対しても適切な補正を行ない、レーザー出
力を常時安定させることができる他、可変抵抗の抵抗変
更用つまみのレンジをより的確な値に調整できるように
するとともに、更に、熱や電気等の外部ノイズから、L
Dチップ内のレーザダイオードおよび外部フォトダイオ
ードを保護できるようにした、半導体レーザ制御方法お
よび半導体レーザ制御装置を提供することを目的とす
る。
ブロック図で、この図1において、20Aは電流によっ
て光量制御が可能な半導体レーザ11の光量をモニタし
て、このモニタ結果と所要の基準値とを比較しながら、
この基準値に対応する光量となるように所要の時定数で
半導体レーザ11の光量を帰還制御する半導体レーザ制
御装置を示したもので、この半導体レーザ制御装置20
Aは、上記半導体レーザ11に加えて、光量モニタ手段
12,第1帰還制御手段13,第2帰還制御手段14,
制御モード選択手段15A,電源29によって構成され
ている。
て光量制御が可能なレーザであり、光量モニタ手段12
は、半導体レーザ11の光量をモニタするものである。
第1帰還制御手段13は、光量モニタ手段12からのモ
ニタ結果に基づき、第1の時定数で半導体レーザ11の
光量を帰還制御するものであり、第2帰還制御手段14
は、光量モニタ手段12からのモニタ結果に基づき、第
2の時定数で半導体レーザ11の光量を帰還制御するも
のである。
手段12からのモニタ結果が基準値に対応する光量より
も少ない所定光量以下のときは第1帰還制御手段13に
よる制御モードを選択する一方、所定光量よりも大きい
ときは第2帰還制御手段14による制御モードを選択す
るものである。尚、第2の時定数は、第1の時定数より
も長くなるように設定されている(請求項2,10)。
で、この図2において、20Bは電流によって光量制御
が可能な半導体レーザ11の光量をモニタして、このモ
ニタ結果と所要の基準値とを比較しながら、この基準値
に対応する光量となるように所要の時定数で半導体レー
ザ11の光量を帰還制御する半導体レーザ制御装置を示
したもので、この半導体レーザ制御装置20Bは、上記
半導体レーザ11に加え て、光量モニタ手段12,第1
帰還制御手段13,第2帰還制御手段14,制御モード
選択手段15B,オン/オフ制御手段16,電源29に
より構成されている。
段12,第1帰還制御手段13,第2帰還制御手段14
は、第1の発明で説明した通りである。尚、第1帰還制
御手段13および第2帰還制御手段14は、半導体レー
ザ制御装置20Aの場合と同様に、第1の時定数が、第
2の時定数よりも長くなるように設定されている。制御
モード選択手段15Bは、オン/オフ制御手段16によ
って半導体レーザ11がオフ状態からオン状態への移行
後に基準値に対応する光量よりも少ない光量に到達すべ
き所定時間が経過するまでは第1帰還制御手段13によ
る制御モードを選択する一方、半導体レーザ11がオフ
状態からオン状態への移行後、上記所定時間が経過する
と第2帰還制御手段14による制御モードを選択するも
のである。オン/オフ制御手段16は、半導体レーザ1
1のオン/オフを制御するものである。
13の第1の時定数で半導体レーザ11が所定光量に到
達する時間よりも、長い時間として設定されており、第
1の時定数は、第2の時定数よりも長くなるように設定
されている(請求項5,6)。又、図3は第3の発明の
原理ブロック図で、この図3において、20Cは電流に
よって光量制御が可能な半導体レーザ11の光量をモニ
タして、このモニタ結果と所要の基準値とを比較しなが
ら、この基準値に対応する光量となるように所要の時定
数で半導体レーザ11の光量を帰還制御する半導体レー
ザ制御装置を示したもので、この半導体レーザ制御装置
20Cは、上記半導体レーザに加えて、光量モニタ手段
12,第1帰還制御手段13,第2帰還制御手段14,
制御モード選択手段15C,駆動電流測定手段17,電
源29をそなえて構成されている。
段12,第1帰還制御手段13,第2帰還制御手段14
は、第1の発明で説明した通りである。尚、第1帰還制
御手段13および第2帰還制御手段14は、半導体レー
ザ制御装置20Aの場合と同様に、第1の時定数が、第
2の時定数よりも長くなるように設定されている。駆動
電流測定手段17は、半導体レーザ11の駆動電流を測
定するものであり、制御モード選択手段15Cは、駆動
電流測定手段17の測定結果が基準値に対応する光量よ
りも少ない光量を生じさせる所定駆動電流以下のときは
第1帰還制御手段13による制御モードを選択する一
方、上記所定駆動電流よりも大きいときは第2帰還制御
手段14による制御モードを選択するものである(請求
項8,10)。
で、この図4において、20Dは半導体レーザ制御装置
を示したもので、この半導体レーザ制御装置20Dは、
半導体レーザ11,光量モニタ手段12,第1帰還制御
手段13,第2帰還制御手段14,第3帰還制御手段1
8,制御モード選択手段15D,駆動電流測定手段1
7,電源29をそなえて構成されている。
段12,第1帰還制御手段13,第2帰還制御手段1
4,駆動電流測定手段17は、第3の発明で説明した通
りである。第3帰還制御手段18は、光量モニタ手段1
2からのモニタ結果に基づき、第3の時定数で半導体レ
ーザ11の光量を帰還制御するものである。制御モード
選択手段15Dは、駆動電流測定手段17および光量モ
ニタ手段12の測定結果に基づき、所定駆動電流以下の
ときは第1帰還制御手段13による制御モードを選択
し、所定駆動電流よりも大きいときは第2帰還制御手段
14による制御モードを選択し、所定光量よりも大きい
ときは上記駆動電流に基づいて設定される時定数での光
量帰還制御に優先して第3帰還制御手段18による制御
モードを選択するものである。
長く、且つ、第2の時定数は、第1の時定数よりも長く
なるように設定されている(請求項13,14)。又、
図5は第5の発明の原理ブロック図で、この図5におい
て、20Eは電流によって光量制御が可能な半導体レー
ザ11の光量をモニタして、このモニタ結果と所要の基
準値とを比較しながら、この基準値に対応する光量とな
るように所要の時定数で半導体レーザ11の光量を帰還
制御する半導体レーザ制御装置を示したもので、この半
導体レーザ制御装置20Eは、上記半導体レーザ11に
加えて、光量モニタ手段12,選択手段15E,ローパ
スフィルタ19,帰還制御手段21をそなえて構成され
ている。
段12は、第1の発明で説明した通りである。帰還制御
手段21は、光量モニタ手段12からのモニタ結果に基
づき、所要の時定数で半導体レーザ11の光量を帰還制
御するものであり、ローパスフィルタ19は、光量モニ
タ手段12からのモニタ信号の低周波数成分を通過させ
るものである。
らのモニタ結果が基準値に対応する光量よりも少ない所
定光量よりも大きい場合に、光量モニタ手段12からの
モニタ信号をローパスフィルタ19を介して帰還制御手
段21へ入力するとともに、光量モニタ手段12からの
モニタ結果が上記所定光量以下の場合に、光量モニタ手
段12からのモニタ信号をローパスフィルタ19を介さ
ずに帰還制御手段21へ入力するものである(請求項1
6)。
で、この図5において、20Fは半導体レーザ制御装置
を示したもので、この半導体レーザ制御装置20Fは、
半導体レーザ11,光量モニタ手段12,選択手段15
F,ローパスフィルタ19,電源29,帰還制御手段2
1をそなえて構成されている。ここで、半導体レーザ1
1,光量モニタ手段12,ローパスフィルタ19,帰還
制御手段21は、第1,5の発明で説明した通りであ
る。選択手段15Fは、光量モニタ手段12からのモニ
タ結果に基づき、所定光量よりも大きくなってから所定
時間経過後は、光量モニタ手段12からのモニタ信号を
ローパスフィルタ19を介して帰還制御手段21へ入力
する一方、上記所定時間経過前は、光量モニタ手段12
からのモニタ信号をローパスフィルタ19を介さずに帰
還制御手段21へ入力するものである(請求項18)。
で、この図6において、20Gは電流によって光量制御
が可能な半導体レーザ11の光量をモニタして、このモ
ニタ結果と所要の基準値とを比較しながら、この基準値
に対応する光量となるように所要の時定数で半導体レー
ザ11の光量を帰還制御する半導体レーザ制御装置を示
したもので、この半導体レーザ制御装置20Gは、上記
半導体レーザ11に加えて、光量モニタ手段12,選択
手段15G,オン/オフ制御手段16,ローパスフィル
タ19,電源29,帰還制御手段21により構成されて
いる。
段12,オン/オフ制御手段16,ローパスフィルタ1
9,帰還制御手段21は、第1,5の発明で説明した通
りである。選択手段15Gは、オン/オフ制御手段16
によって半導体レーザ11がオフ状態からオン状態への
移行後に基準値に対応する光量よりも少ない光量に到達
すべき所定時間が経過すると、光量モニタ手段12から
のモニタ信号をローパスフィルタ19を介して帰還制御
手段21Gへ入力する一方、上記所定時間が経過する前
には、光量モニタ手段12からのモニタ信号をローパス
フィルタ19を介さずに帰還制御手段21へ入力するも
のである(請求項20)。
で、この図8において、20は半導体レーザ制御装置を
示したもので、この半導体レーザ制御装置20は、半導
体レーザ11,光量モニタ手段12,電流/電圧変換手
段22,モニタ電圧分圧手段23,電源29をそなえて
構成されている。ここで、半導体レーザ11,光量モニ
タ手段12は、先の発明で説明した通りである。電流/
電圧変換手段22は、光量モニタ手段12からのモニタ
電流を電圧値に変換するものであり、モニタ電圧分圧手
段23は、電流/電圧変換手段22で変換されたモニタ
電圧を分圧すべく、直列接続された2つの抵抗25,2
6を有するものである。
における一方の抵抗26に設けられ、この抵抗26をシ
ョートし分圧比を変更しうるものであり、帰還制御手段
15Hは、モニタ電圧分圧手段23からのモニタ分圧信
号と基準電圧とが等しくなるように半導体レーザ11の
光量を帰還制御するものである(請求項21)。尚、一
方の抵抗26が、分圧比を連続的に変更するための可変
抵抗としてもよい(請求項23)。
接続された可変抵抗25と固定抵抗26とで構成すると
ともに、この固定抵抗26に並列にスイッチ24を設け
てもよい。この場合、可変抵抗25が所定位置にセット
されている時に、スイッチ24により固定抵抗26をシ
ョートしても、半導体レーザ11が過発光しないような
値に、固定抵抗26の抵抗値が設定されている(請求項
22)。
で、この図8において、11は発光ダイオードを示した
もので、この発光ダイオード11には、非導電材製の中
間部材27を介して、導電材製の放熱部材28が取り付
けられている。ここで、中間部材27は、熱的には接触
したものと等価な厚みを持つ非導電材製であり、放熱部
材28は、半導体レーザ11の放熱を行なう導電材製の
ものである。
る。
導体レーザ制御装置20Aは、半導体レーザ11の光量
モニタ手段12によって光量をモニタして、このモニタ
結果と所要の基準値とを比較しながら、この基準値に対
応する光量となるように所要の時定数で半導体レーザ1
1の光量を帰還制御する。その結果、半導体レーザ11
への電流が調整されて、その光量制御が行なわれる。
選択は、制御モード選択手段15Aによって行なわれ
る。即ち、半導体レーザ11の光量が基準値に対応する
光量よりも少ない所定光量以下のときは、第1帰還制御
手段13による制御モードを選択して、第1の時定数で
半導体レーザの光量を帰還制御する。又、上記所定光量
よりも大きいときは、第2帰還制御手段14による制御
モードを選択して、第1の時定数よりも長い第2の時定
数で半導体レーザ11の光量を帰還制御する(請求項
1,2,9)。
半導体レーザ制御装置20Bは、半導体レーザ11の光
量モニタ手段12によって光量をモニタして、このモニ
タ結果と所要の基準値とを比較しながら、この基準値に
対応する光量となるように所要の時定数で半導体レーザ
11の光量を帰還制御する。尚、このような帰還制御に
おける時定数の選択は、制御モード選択手段15Bによ
って行なわれる。即ち、オン/オフ制御手段16の制御
により、半導体レーザ11がオン状態からオフ状態への
移行後に基準値に対応する光量よりも少ない光量に到達
すべき所定時間が経過するまでは、第1帰還制御手段1
3による制御モードを選択して、第1の時定数で半導体
レーザ11の光量を帰還制御する。これにより、所定時
間内においては、半導体レーザ11は、第1の時定数に
よって所定光量に到達する。
ン状態への移行後、上記所定時間が経過すると、第2帰
還制御手段14による制御モードを選択して、第1の時
定数よりも大きい第2の時定数で半導体レーザ11の光
量を帰還制御する(請求項3,4,5,9)。又、第3
の発明では、図3に示すように、半導体レーザ制御装置
20Cは、半導体レーザ11の光量モニタ手段12によ
って光量をモニタして、このモニタ結果と所要の基準値
とを比較しながら、この基準値に対応する光量となるよ
うに所要の時定数で半導体レーザ11の光量を帰還制御
する。
選択は、制御モード選択手段15Cによって行なわれ
る。即ち、駆動電流測定手段17によって、半導体レー
ザ11の駆動電流を測定して、半導体レーザ11の駆動
電流が基準値に対応する光量よりも少ない光量を生じさ
せる所定駆動電流以下のときは、第1帰還制御手段13
による制御モードを選択して、第1の時定数で半導体レ
ーザ11の光量を帰還制御する。
所定駆動電流よりも大きいときは、第2帰還制御手段1
4による制御モードを選択して、第1の時定数よりも大
きい第2の時定数で半導体レーザ11の光量を帰還制御
する(請求項7,8,9)。又、第4の発明では、図4
に示すように、半導体レーザ制御装置20Dは、半導体
レーザ11の光量モニタ手段12によって光量をモニタ
しながら、所要の時定数で半導体レーザ11の光量を帰
還制御する。
選択は、制御モード選択手段15Dによって、駆動電流
測定手段17および光量モニタ手段12の測定結果に基
づいて行なわれる。即ち、半導体レーザ11の駆動電流
が所定駆動電流以下のときは、第1帰還制御手段13D
による制御モードを選択して、第1の時定数で半導体レ
ーザ11の光量を帰還制御する。
流よりも大きいときは、第2帰還制御手段14Dによる
制御モードを選択して、第1の時定数よりも長い第2の
時定数で、半導体レーザ11の光量を帰還制御する。半
導体レーザ11の光量が所定光量よりも大きいときは上
記駆動電流に基づい て設定される時定数での光量帰還制
御に優先して第3帰還制御手段18による制御モードを
選択して、第2の時定数よりも長い第3の時定数で、半
導体レーザ11の光量を帰還制御する(請求項11,1
2)。
駆動電流以下のときは第1の時定数で該半導体レーザの
光量を帰還制御し、半導体レーザの駆動電流が所定駆動
電流よりも大きく且つ半導体レーザの光量が所定光量よ
りも小さいときは第2の時定数で半導体レーザの光量を
帰還制御し、半導体レーザの駆動電流が所定駆動電流よ
りも大きく且つ半導体レーザの光量が所定光量よりも大
きいときは第3の時定数で該半導体レーザの光量を帰還
制御してもよい(請求項24)。
半導体レーザ制御装置20Eは、半導体レーザ11の光
量モニタ手段12によって光量をモニタして、このモニ
タ結果と所要の基準値とを比較しながら、この基準値に
対応する光量となるように所要の時定数で半導体レーザ
11の光量を帰還制御する。即ち、半導体レーザ11の
光量が基準値に対応する光量よりも少ない所定光量以下
の場合、光量モニタ信号をローパスフィルタ19を介さ
ずに帰還制御手段21Eへ入力し、この帰還制御手段2
1Eによって、光量モニタ手段12からのモニタ結果に
基づいた、所要の時定数で半導体レーザ11の光量が帰
還制御される。
2からのモニタ結果に基づき、半導体レーザ11の光量
が所定光量よりも大きい場合、光量モニタ信号をローパ
スフィルタ19を通して帰還制御手段21Eへ入力す
る。この際、ローパスフィルタ19では、モニタ信号の
低周波数成分が通過する(請求項15,16)。又、第
6の発明では、図5に示すように、半導体レーザ制御装
置20Fは、半導体レーザ11の光量モニタ手段12に
よって光量をモニタしながら、所要の時定数で半導体レ
ーザ11の光量を帰還制御する。
対応する光量よりも少ない所定光量よりも大きくなって
から所定時間以内は、光量モニタ信号をローパスフィル
タ19を介さずに帰還制御手段21Fへ入力し、この帰
還制御手段21Fによって、光量モニタ手段12からの
モニタ結果に基いた、所要の時定数で半導体レーザ11
の光量が帰還制御される。
りも大きくなってから所定時間経過後に、選択手段15
Fによって、光量モニタ信号をローパスフィルタ19を
通して帰還制御手段21Fへ入力する。この際、ローパ
スフィルタ19では、モニタ信号の低周波数成分が通過
する(請求項17,18)。又、第7の発明では、図6
に示すように、半導体レーザ制御装置20Fは、半導体
レーザ11の光量モニタ手段12によって光量をモニタ
して、このモニタ結果と所要の基準値とを比較しなが
ら、この基準値に対応する光量となるように所要の時定
数で半導体レーザ11の光量を帰還制御する。
オン状態への移行後に基準値に対応する光量よりも少な
い光量に到達すべき所定時間が経過すると、選択手段1
5Gによって、光量モニタ信号をローパスフィルタ19
を通して帰還制御手段21Gへ入力する。この際、ロー
パスフィルタ19では、モニタ信号の低周波数成分が通
過する。一方、上記所定時間が経過する前には、光量モ
ニタ信号をローパスフィルタ19を介さずに帰還制御手
段21へ入力する(請求項19,20)。
半導体レーザ制御装置20の光量モニタ手段12で検出
された半導体レーザ11の光量を示す電流値が、電流/
電圧変換手段22によって電圧値に変換されのち、更
に、モニタ電圧分圧手段23によって分圧される。そし
て、帰還制御手段15Hによって、モニタ電圧分圧手段
23からのモニタ分圧信号と基準電圧とが、等しくなる
ように半導体レーザ11の光量が帰還制御される。又、
分圧比を変更する場合は、モニタ電圧分圧手段23にお
ける一方の抵抗26に設けられたスイッチ24によっ
て、その抵抗26がショートさせられる(請求項2
1)。
された可変抵抗25と固定抵抗26とで構成されるとと
もに、固定抵抗26に並列にスイッチ24が設けられて
いる場合では、可変抵抗25が所定位置にセットされて
いる時に、スイッチ24により固定抵抗26をショート
しても、半導体レーザ11は過発光しない(請求項2
2)。
らば、目的に応じて分圧比が連続的に変更される(請求
項23)。なお、図8のような付属品を付加した場合
は、半導体レーザ11に発生した熱が、中間部材27を
介して放熱部材28へ伝達され、外部へ放熱される。
又、放熱部材28を介して、外部からの電波および静電
気等のノイズが、半導体レーザ11側へ送られて来て
も、中間部材27によって遮断されるとともに、放熱部
材28か接地されていることにより、放熱部材28に溜
まった電気が逃がされる。
する。 (a)第1実施例の説明 図9は本発明の第1実施例を示すブロック図で、この図
9において、20Aは半導体レーザ制御装置を示したも
ので、この半導体レーザ制御装置20Aは、従来例にお
ける半導体レーザ制御装置3,3Aの代わりに設置され
るものである。すなわち、この半導体レーザ制御装置2
0Aは、電流によって光量制御が可能な半導体レーザの
光量をモニタして、このモニタ結果と所要の基準値とを
比較しながら、この基準値に対応する光量となるように
所要の時定数で半導体レーザの光量を帰還制御するもの
であって、LDチップ(レーザダイオードチップ)30
内に並列して設置された、半導体レーザを構成するレー
ザダイオード11とフォトダイオード(光量モニタ手
段)12,トランジスタ31,アナログスイッチ(S
W)34,39,アンプ(演算増幅器)36,38,コ
ンパレータ(制御モード選択手段)45,基準電圧源4
2,コンデンサ35,可変抵抗37,抵抗32,33,
40,41,43,44をそなえて構成されている。
尚、先述の従来例におけるものと同じ符号のものは、同
様のものを示している。
以上のLD駆動電流IOPが流れると、レーザー光を2方
向に発生するものである。外部フォトダイオード12
は、レーザダイオード11のレーザー光の内の一方を受
光部で受光し、その受光量に応じたモニタ電流Imを出
力するものである。尚、外部フォトダイオード12の出
力する電流Imの値と、可変抵抗37およびアンプ38
から得られる、図10の時間b以降の電圧VAとは、比
例定数kによる比例関係にある(VA=kIm;但し、V
Aは時間b以降)。
光部に光を受けないで順方向から電圧VCCのみを受けた
場合は、電圧VCCに比例した電流値で電流Imを出力す
るものである。尚、外部フォトダイオード12の出力す
る電流Imの値と、可変抵抗37およびアンプ38から
得られる、図10の時間a〜時間bの間の電圧VAと
は、比例定数mによる比例関係にある(VA=mIm;但
し、VAは時間a〜時間bの間、k>m)。
りのもので、電流Imを電圧に変換して、それを分圧す
ることにより、電流Imと光量の関係を調節するもので
ある。オペアンプ38は、可変抵抗37から掛かる電圧
と先の自出力とを比較して、フィードバックした電圧の
方が低ければ、可変抵抗37の電圧を出力側に掛けるも
のである。
を介して掛かる電圧VAを、基準電圧源42からの基準
電圧(基準値)Vrefと比較して、両者の値が等しけれ
ば、その時の出力電圧VBを保持するものである。そし
て、オペアンプ36には、その負の入力側に掛かる電圧
VAと、出力側の電圧とが掛かるように、コンデンサ3
5が接続されているとともに、抵抗40,41が、アン
プ38とアンプ36との間にて並列に接続されている。
このために、電圧VAと基準電圧Vrefとの比較結果が異
なれば、以下の処理を行なうようになっている。即ち、
電圧VA<基準電圧Vrefであれば、その時の出力電圧V
Bを所定の時定数で上昇させていき、又、電圧VA>基準
電圧Vrefであれば、その時の出力電圧VBを基準電圧V
refから所定の時定数で下げていくようになっている。
このように、オペアンプ36は、帰還系の中において一
定の出力を維持しようとするため、電圧VAと基準電圧
Vrefとを同電位にするようになっている。尚、所定の
時定数で積分されていく値は、オペアンプ36の正の入
力側へ掛かる基準電圧Vrefである。
する時定数は、コンデンサ35,抵抗40,41,基準
電圧Vref等の持つ各値によって影響を受けるようにな
っている。そして、この時定数は、抵抗40に直列して
アナログスイッチ39が接続されているため、このスイ
ッチのオン/オフで時定数が変化するようになってい
る。即ち、アナログスイッチ39のオフ時には、第1の
時定数、例えば、TC/100mV/sec(μA/μ
sec)で、オペアンプ36の出力電圧VBが積分され
ていき、オン時には第2の時定数、例えば、TC mV
/sec(100μA/μsec)で積分が行なわれる
ようになっている。つまり、第2の時定数は、第1の時
定数よりも長くなるように設定されている。尚、時定数
が長い短いとは、この時定数により所定値に到達する時
間に着目した表現であり、つまり、この定数値が小さい
値で在るほど、時定数は長くなる。又、このような時定
数からも理解できるように、抵抗40と抵抗41の抵抗
値の比は、次のようになっている。
えることをアナログスイッチ39の制御によって選択で
きるため、時定数の異なる2つの帰還制御装置が設けら
れたようになっており、これらの一方が選択されて、そ
の時定数でレーザダイオード11の光量が帰還制御され
るようになっている。
よってオン状態となると、アンプ36をショートさせる
ように接続されている。アナログスイッチ39は、上記
に述べたように、抵抗40の接続をオン/オフとするよ
うに接続されており、その制御は、コンパレータ45か
らの出力(図10の参照)によって行なわれるように
なっている。
イオード11の順方向の出力側に接続され、ベースがレ
ーザダイオード11の発光量を制御するための信号電圧
VBを、抵抗32を介して信号電流IBとして受けるよう
に接続されており、更に、エミッタ電流がアースされる
ようになっている。又、トランジスタ31のベースに
は、抵抗32の他に分岐して抵抗33が接続されてお
り、この抵抗33はエミッタと同様にアースされてい
る。即ち、トランジスタ31は、レーザダイオード11
からのコレクタ信号電流IOPの値を、ベース信号電流I
Bの値にほぼ比例した量に制御して受けるようになって
いる。
ザダイオード11の光量に対応した電圧VAと、基準電
圧源42からの基準電圧Vrefの90パーセントの電圧
とを比較して、電圧VA<基準電圧Vrefの90パーセン
トならば出力がHレベルとなり、電圧VA>基準電圧V
refの90パーセントならば出力がLレベルとなるもの
である。
ォトダイオード12からのモニタ結果に基づき、上述の
オペアンプ36の出力電圧VBの増減速度を決める時定
数を自動的に選択するものである。すなわち、外部フォ
トダイオード12からのモニタ結果が、所定光量q(基
準電圧Vref×0.9によって示される:qは基準電 圧
V ref に対応する光量よりも少ない光量、即ち、V ref ×
0.9に対応する光量となる)以下のときは、抵抗40
を加えた場合の時定数TCmV/secの制御モードを
選択する一方、所定光量qよりも大きいときは、抵抗4
0を省いた場合の時定数TC /100mV/secの
制御モードを選択するようになっている。
圧を入力するコンパレータ45の受信部は、抵抗43と
抵抗44の間に選択されており、又、この抵抗43は、
基準電圧源42の出力側に接続されている。更に、抵抗
44は、先の抵抗33と同様にアースされている。即
ち、これらの抵抗43,44は、基準電圧源42からの
基準電圧Vrefを90パーセントのものにするために設
けられたものである。
12によってレーザーの光量を示す電流Imが検出され
て、この電流Imの値を元にLD駆動電流IOPが制御さ
れて、レーザーの光量が一定に保たれる。以下、上記の
動作の詳細な説明を、図10に示すように時間a〜時間
b,時間b〜時間c,時間c以降に分けて行なう。
制御装置20Aの動作から説明する。即ち、図10の
,に示すように、CPUからの制御信号によってア
ナログスイッチ34がオフになると、検出されたレーザ
ーの光量を示す電流Imは、可変抵抗37によって、そ
の時の光量に対応した電圧VAに分圧される。尚、この
場合においては、まだ、レーザー発振が行なわれていな
いため、電流Imは電圧VCCのみに比例した値となって
いる。
5によって、基準電圧Vrefの90パーセントの電圧と
比較される。その結果、図10の時間a〜時間bの間の
電圧VA,コンパレータ45出力()に示されるよう
に、電圧VAは基準電圧Vrefよりも低いために、コンパ
レータ45はHレベルの信号を出力する。Hレベル出力
を受信したアナログスイッチ39がオンとなることによ
り、抵抗40が抵抗41とともに並列に接続されて、電
圧VAが、これらの抵抗を介してオペアンプ36とコン
デンサ35へ掛かることになる。
の増減における時定数は、TCmV/secとなり、オ
ペアンプ36は、その出力電圧VBを基準電圧Vrefから
所定の時定数TCmV/secで上昇していく。これに
より、トランジスタ31のベースに掛かる電流IBも、
時定数TCmV/secで上昇していき、これに従っ
て、トランジスタ31のコレクタに掛かるLD駆動電流
IOPも上昇していく。
対して、所定の電流変化速度で増加していく電流を送る
ことができるのである。但し、時間b以前では、電圧V
Bは、しきい値α(図10のα参照)を越えないため、
レーザダイオード11はレーザー発振を行なわない。そ
して、図10の時間bに示すように、オペアンプ36の
出力電圧VBの増加により、電圧VBが、レーザダイオー
ド11に対するしきい値αを越えると、即ち、モニタ電
圧VAが時間bでの電圧を越えると、レーザダイオード
11はレーザー発振を起こすのである。そののちも、電
圧VAが基準電圧Vrefと等しくなるまで、オペアンプ3
6の出力電圧VBは、時定数TCmV/secで増加して
いく。
以下の処理が行なわれる。即ち、レーザダイオード11
のレーザー発振により、外部フォトダイオード12から
の電流Imが、電圧VCCと光量とに比例して増加する。
そして、可変抵抗37とオペアンプ38によって、この
電流Imは、その時の光量に対応した電圧VAに分圧され
て、オペアンプ36とコンパレータ45の負の入力側へ
掛かる。当然のことながら、この電圧VAも電流Imに比
例して増加していく。
圧VAは、基準電圧Vrefの90パーセントの電圧よりも
低いため、先に続いて抵抗40は接続されたままであ
る。この結果、この区間では、オペアンプ36の出力電
圧VBも、引き続いて時定数TCmV/secで上昇して
いく。この結果、LD駆動電流IOPとともにレーザダイ
オード11のレーザー出力も、時定数TCmV/sec
で上昇していく。
基準電圧Vrefの90パーセントと等しくなると、コン
パレータ45はLレベルを出力して、アナログスイッチ
39をオフにする。これにより、時間c以降において
は、抵抗40は切断されて、時定数がTCmV/sec
からTC/100mV/secへ切り替わり、オペアン
プ36の出力電圧VBは、この時定数で変化していくこ
とになる。尚、この時点での電圧VBは、レーザダイオ
ード11に所定光量pを発光させるだけの値よりも、僅
かに低い値となっている。
でオペアンプ36の出力電圧VBが上昇していき、オペ
アンプ36の正負の入力側に掛かる各電圧VA,Vrefが
同電位になると(図10の時間dを参照)、オペアンプ
36の出力電圧VBは、所定光量pを発するための一定
値となる。このような所定値に達すると、オペアンプ3
6は、処々の理由によるレーザー出力の変動に対して、
この所定値を保持するように上記の時定数TC/100
mV/secで補正を行なう。これにより、時定数TC
mV/secで行なわれるような、急な速度による補正
ではなく、適度な変化速度でレーザー出力が補正され
る。
られる信号電流が一定に保たれるため、LD駆動電流I
OPが所定光量pを発光させるための値に保持される。
又、レーザダイオード11が、基準電圧Vrefによる所
定光量pで発光している時に、何らかの事情で帰還系に
ノイズが乗ってしまっても、時定数が上記所定光量p発
生する所定値付近では、TC/100mV/secとい
った小さな値に切り換えられているため、オペアンプ3
6出力は急激に変化することがなく、レーザダイオード
11の異常発光が防がれる。
の間においては、時定数は、TCmV/secであるた
め、オペアンプ36出力は、遅くも無く早くも無く適度
な速度で、所定光量を発する値付近へ到達することがで
きるのである。又、CPUからの制御信号によってアナ
ログスイッチ34がオンになると、オペアンプ36の出
力は基準電圧Vrefとなり、トランジスタ31がオフに
なるためレーザーは消灯する。
ダイオード11の光量が基準値に対応する光量よりも少
ない所定光量以下のときは、抵抗40を加えた第1帰還
制御手段による制御モードを選択して、第1の時定数で
半導体レーザの光量を帰還制御し、又、上記所定光量よ
りも大きいときは、抵抗40を省いた第2帰還制御手段
による制御モードを選択して、第1の時定数よりも長い
第2の時定数で半導体レーザ11の光量を帰還制御する
ことにより、レーザダイオード11の発光量に応じた帰
還制御が可能となる。然も、このような効果を、従来の
半導体レーザ制御装置に僅かな装置をそなえるだけで得
ることができ、コスト的にも優れた効果が得られる。
図11において、20Bは半導体レーザ制御装置を示し
たもので、この半導体レーザ制御装置20Bは、従来例
における半導体レーザ制御装置3,3Aの代わりに設置
されるものである。すなわち、この半導体レーザ制御装
置20Bは、電流によって光量制御が可能な半導体レー
ザの光量をモニタして、このモニタ結果と所要の基準値
とを比較しながら、この基準値に対応する光量となるよ
うに所要の時定数で半導体レーザ の光量を帰還制御する
ものであって、LDチップ30内に並列して設置された
レーザダイオード11とフォトダイオード12,トラン
ジスタ31,アナログスイッチ34,39,アンプ3
6,38,基準電圧源42,コンデンサ35,可変抵抗
37,抵抗32,33,40,41,タイマ50をそな
えて構成されている。
導体レーザ制御装置20Aを構成する各装置と同じ符号
を持つものは、それらと同じものである。つまり、この
半導体レーザ制御装置20Bは、第1実施例の半導体レ
ーザ制御装置20Aから、制御モード選択手段としての
コンパレータ45、および抵抗43,44を省き、その
代わりに、CPUのアナログスイッチ34への制御信号
を受信するようにタイマ50を設け、これをアナログス
イッチ39に接続したものである。
ログスイッチ34に対するオン/オフ制御信号がLレベ
ルになると起動して、予め設定されている所定時間c
(この所定時間cは、図10に示すように、基準電圧V
ref に対応する光量よりも少ない光量、即ちV ref ×0.
9に対応する光量に到達すべき時間)が経過すると、L
レベル信号を出力するものである。つまり、タイマ50
は、CPUからLレベル信号を受信して所定時間cが経
過すると、Lレベル信号を出力するようになっている。
うに、抵抗40を加えた場合の時定数1mV/sec
で、レーザダイオード11が所定光量qに到達する時間
よりも、長い時間として設定されている。このような構
成により、CPUからのLレベル信号が、アナログスイ
ッチ34とタイマ50へ送られて来ると、半導体レーザ
制御装置20Bが起動して、これと同時にタイマ50も
所定時間cのカウントを開始する。
うに、トランジスタ31のベースに掛かる電圧VBは、
しきい値αを越えるので、半導体レーザ11へ送られる
LD駆動電流IOPにより、半導体レーザ11が発光す
る。所定時間cが経過するまでは、タイマ50によっ
て、アナログスイッチ39がオンとなっているので、抵
抗40は、抵抗41に並列に接続された状態となってい
る。
CmV/secによる制御モードが選択されることにな
り、この時定数で、オペアンプ36の出力電圧VBが上
昇していく(図10の開始時間a〜時間c)。つまり、
この時定数TCmV/secで、レーザダイオード11
の光量の帰還制御が行なわれる。そして、所定光量qを
越えて所定時間cに達すると、タイマ50はLレベル信
号を出力して、アナログスイッチ39をオフとするた
め、抵抗40は、抵抗41に並列に接続された状態から
切断された状態となる。
cによる制御モードが選択されることになり、今度は、
この時定数で、オペアンプ36の出力電圧VBが上昇し
ていく。つまり、この時定数TC/100mV/sec
で、レーザダイオード11の光量の帰還制御が行なわれ
る(図10の所定時間c以降を参照)。そののち、オペ
アンプ36は、電圧VBを時定数TC/100mV/se
cでゆっくりと上昇させていき、レーザダイオード11
が所定光量pに達すると、その時の電圧を保持する。以
下においては、先の第1の実施例の場合と同様の要領
で、各処理が行なわれて行く。
グスイッチ34がオンになると、オペアンプ36の出力
は基準電圧Vrefとなり、トランジスタ31がオフにな
るためレーザーは消灯する。このように、この第2実施
例によれば、第1の時定数TCmV/secによって、
半導体レーザ11が所定光量に到達する時間よりも、長
い時間の所定時間cで第1と第2の時定数を切り換える
ことにより、より単純な構成で、又、従来例の半導体レ
ーザ制御装置に僅かな装置をそなえるだけで、第1の実
施例の半導体レーザ制御装置20Aと同様の効果が得ら
れ、又、コスト性においても優れている。
図12において、20Cは半導体レーザ制御装置を示し
たもので、この半導体レーザ制御装置20Cは、従来例
における半導体レーザ制御装置3,3Aの代わりに設置
されるものである。すなわち、この半導体レーザ制御装
置20Cは、電流によって光量制御が可能な半導体レー
ザの光量をモニタして、このモニタ結果と所要の基準値
とを比較しながら、この基準値に対応する光量となるよ
うに所要の時定数で半導体レーザの光量を帰還制御する
ものであって、LDチップ30内に並列して設置された
レーザダイオード11とフォトダイオード12,トラン
ジスタ31,アナログスイッチ34,39,アンプ3
6,38,基準電圧源42,52,コンデンサ35,可
変抵抗37,53,抵抗32,33,51,54,5
5,コンパレータ45によって構成されている。
の半導体レーザ制御装置20A,20Bを構成する各装
置と同じ符号を持つものは、それらと同じものである。
つまり、この半導体レーザ制御装置20Cは、第2実施
例の半導体レーザ制御装置20Bからタイマ50を省
き、その代わりに、制御モード選択手段としての、基準
電圧源52,可変抵抗53,コンパレータ45,抵抗5
1をそなえている。又、抵抗40,41の代わりに、抵
抗54,55をそなえている。
力側は、基準電圧源52から基準電圧Vref を、可
変抵抗53で分圧されてから受けるように接続されてお
り、また、負の入力側は、トランジスタ31のエミッタ
出力を受けるように接続されている。さらに、コンパレ
ータ45の出力側は、アナログスイッチ39に接続され
ている。即ち、このコンパレータ45は、基準電圧源5
2,可変抵抗53、そして抵抗51により、正負の入力
に掛かる電圧を比較した結果、エミッタ出力が、コレク
タ出力に所定光量rを発生させるレベルに達すると、L
レベル信号を出力するようになっている。
い値に設定されており、言い換えると、コレクタ電流
(LD駆動電流IOP)が、レーザダイオード11に所定
光量rを発生させるときの値(所定LD駆動電流値I
OPR)は、所定光量pを発生させる電流値(所定LD駆
動電流値IOPp)よりも、少し低い値に設定されている
のである。即ち、上記の所定LD駆動電流値I OPR は、
基準電圧V ref に対応する光量よりも少ない光量を生じ
させる電流値として設定されている。
た抵抗54,55は、この装置20Cのオペアンプ36
の出力の時定数を、例えば、10TCmV/secある
いはTC/100mV/secとするためのものであ
る。つまり、抵抗54が抵抗55に並列に接続されてい
るときは、時定数10TCmV/secとなり、抵抗5
4が抵抗55から切断されているときは、時定数TC/
100mV/secとなるようになっている。
は、レーザダイオード11のLD駆動電流IOPが基準値
に対応する光量よりも少ない光量を生じさせる所定駆動
電流以下のときは、第1の時定数10TCmV/sec
でレーザダイオード11の光量を帰還制御し、又、LD
駆動電流IOPが上記所定駆動電流よりも大きいときは、
第2の時定数TC100mV/secでレーザダイオー
ド11の光量を帰還制御するようになっているのであ
る。
ように、CPUからの制御信号によってアナログスイッ
チ34がオフになると、検出されたレーザーの光量を示
す電流Imは、可変抵抗37によって、その時の光量に
対応した電圧VAに分圧される。そして、時間fになる
までは、トランジスタ31のベースに掛かる電圧V
Bは、エミッタ電流が所定光量rを発生させる値に達し
ないために、コンパレータ45は、Hレベル信号を出力
する。これにより、抵抗40が抵抗41に並列に接続さ
れた状態となり、時間fまでのオペアンプ36の出力電
圧VBは、時定数10TCmV/secで上昇していく。
31のベースに掛かる電圧VBの上昇により、エミッタ
電流とコレクタ電流とが、それぞれの所定光量rを発生
する値に到達する。その結果、コンパレータ45からL
レベル信号が、アナログスイッチ39へ出力されて、抵
抗41と並列に接続されていた抵抗40が切断される。
これにより、時間f以降のオペアンプ36の出力電圧V
Bは、時定数TC/100mV/secで上昇していくこ
とになる。
6の出力電圧VBの電圧VBが、レーザダイオード11に
対するしきい値αを越え、レーザダイオード11はレー
ザー発振を起こすのである。そののち、オペアンプ36
は、電圧VBを時定数TC/100mV/secでゆっく
りと上昇させていき、時間eでレーザダイオード11が
所定光量pに達すると、その時の電圧を保持する。以下
においては、先の第1の実施例の場合と同様の要領で、
各処理が行なわれて行く。
グスイッチ34がオンになると、オペアンプ36の出力
は基準電圧Vrefとなり、トランジスタ31がオフにな
るためレーザーは消灯するこのように、レーザダイオー
ド11の駆動電流が基準値に対応する光量よりも少ない
光量を生じさせる所定値に達すると、第1の時定数10
TCmV/secから第2の時定数TC/100mV/s
ecへ切り換えることにより、従来例の半導体レーザ制
御装置に僅かな装置をそなえるだけで、第1の実施例の
半導体レーザ制御装置20Aと同様の効果が得られるの
である。
OPを直接的に測定しているので、仮にメインの帰還系に
異常が生じたとしても、的確なタイミングで時定数を切
り換えることができる。更に、電源オン状態後は、二次
曲線特性で素早くLD駆動電流IOPを、所定光量pを発
生させる値付近に持っていくことができる。
図14において、20Dは半導体レーザ制御装置を示し
たもので、この半導体レーザ制御装置20Dは、従来例
における半導体レーザ制御装置3,3Aの代わりに設置
されるものである。そして、この半導体レーザ制御装置
20Dは、LDチップ30内に並列して設置されたレー
ザダイオード11とフォトダイオード12,トランジス
タ31,アナログスイッチ34,39,48,アンプ3
6,38,基準電圧源42,52,コンデンサ35,可
変抵抗37,53,抵抗32,33,41,43,4
4,47,51,54,55,コンパレータ45,46
Dをそなえて構成されている。
施例の半導体レーザ制御装置20A,20B,20Cを
構成する各装置と同じ符号を持つものは、それらと同じ
ものである。つまり、この半導体レーザ制御装置20D
は、第3実施例の半導体レーザ制御装置20Cの制御モ
ード選択手段として機能する、基準電圧源52,可変抵
抗53,コンパレータ45,抵抗51を、第1実施例の
半導体レーザ制御装置20Aに加えた構成になってい
る。
手段として機能する、抵抗40,41およびアナログス
イッチ34に、抵抗40と同様の要領で抵抗47が並列
に接続されている。更に、この抵抗47は、スイッチ4
8を直列に接続されており、このスイッチ48は、コン
パレータ46Dの出力でオン/オフ制御されるように接
続されている。
同じ値となっており、又、アナログスイッチ48は、ア
ナログスイッチ34,39と同じものであり、コンパレ
ータ46Dは、コンパレータ45と同じものである。
又、抵抗40,41,47は、この装置20Dのオペア
ンプ36の出力の時定数を、10TCmV/sec(第
1の時定数)あるいはTCmV/sec(第2の時定
数)、またはTC/100mV/sec(第3の時定
数)とするためのものである。つまり、抵抗40と抵抗
47とが、抵抗41に並列に接続されているときは、時
定数10TCmV/secとなり、第1帰還制御手段と
して機能するようになっている。又、抵抗47がアナロ
グスイッチ48により切断されていて、抵抗41が抵抗
40に並列に接続されているときは、時定数TCmV/
secとなり、第2帰還制御手段として機能するように
なっている。更に、抵抗40,47がアナログスイッチ
39,48により、抵抗41から切断されているとき
は、時定数TC/100mV/secとなり、第3帰還
制御手段として機能するようになっている。尚、上記に
示すように、第3の時定数は第2の時定数よりも長く、
且つ、第2の時定数は、第1の時定数よりも長くなるよ
うに設定されている。
するためのコンパレータ45,46Dを始めとする各装
置が駆動電流測定手段,制御モード選択手段となってい
る。即ち、LD駆動電流IOPと所定光量の測定結果に基
づき、所定LD駆動電流値IOPR以下のときは、第1帰
還制御手段による制御モードを選択し、所定LD駆動電
流値IOPRよりも大きいときは、第2帰還制御手段によ
る制御モードを選択するようになっている。又、レーザ
ダイオード11の光量が所定光量qよりも大きいとき
は、上記駆動電流I OPR に基づいて設定される時定数で
の光量帰還制御に優先して、第3帰還制御手段による制
御モードを選択するようになっている。
量rを発生させるトランジスタ31のコレクタ電流(所
定LD駆動電流値IOPR)は、所定光量pを発生させる
コレクタ電流(所定LD駆動電流値IOPp)より少し低
い値に設定されている。上述の構成により、図15の
,に示すように、CPUからの制御信号によってア
ナログスイッチ34がオフになると、検出されたレーザ
ーの光量を示す電流Imは、可変抵抗37によって、そ
の時の光量に対応した電圧VAに分圧される。
タ31のベースに掛かる電圧VBにより発生する半導体
レーザ11のLD駆動電流IOPが、所定LD駆動電流値
IOPR以下であるため、第1帰還制御手段による制御モ
ードが選択される。すなわち、第1の時定数10TCm
V/secで、レーザダイオード11の光量が帰還制御
行なわれて、オペアンプ36の出力電圧VBがこの第1
の時定数で上昇していく。
により、エミッタに流れるLD駆動電流IOPが所定LD
駆動電流値IOPRに到達する。すると、コンパレータ4
6DからLレベル信号が、アナログスイッチ48へ出力
されて、抵抗40,41と並列に接続されていた抵抗4
7が切断される。これにより、第2帰還制御手段による
制御モードが選択されることになり、電圧VBは、第2
の時定数TCmV/secで上昇していくことになる。
36の出力電圧VB電圧VBが、レーザダイオード11に
対するしきい値αを越えて、レーザダイオード11はレ
ーザー発振を起こす。そして、時間cになると、トラン
ジスタ31のベースに掛かる電圧VBの上昇により、エ
ミッタ電流とコレクタ電流とが、それぞれの所定光量q
を発生する値に到達する。
掛かる電圧VAは、基準電圧Vrefの90パーセントのも
のと等しくなり、コンパレータ45からLレベル信号
が、アナログスイッチ39へ出力される。これにより、
抵抗41と並列に接続されていた抵抗40が切断され
て、時間c以降のオペアンプ36の出力電圧は、第3の
時定数TC/100mV/secで上昇していく。つま
り、この場合は、駆動電流I OP が所定駆動電流I OPR よ
りも大きく且つレーザダイオードの光量が所定光量qを
越えると、上記駆動電流I OPR に基づいて設定される時
定数での光量帰還制御に優先して、第3帰還制御手段に
よる制御モードが選択されるのである。
時定数TC/100mV/secでゆっくりと上昇させ
ていき、時間gでレーザダイオード11が所定光量pに
達すると、その時の電圧を保持する。以下においては、
先の第1の実施例の場合と同様の要領で、各処理が行な
われて行く。又、CPUからの制御信号によってアナロ
グスイッチ34がオンになると、オペアンプ36の出力
は基準電圧Vrefとなり、トランジスタ31がオフにな
るためレーザーは消灯する。尚、電圧VBは、電圧VAと
近似しているので、図15では省略してある。
電流が所定値IOPRに達すると、第1の時定数10TCm
V/secから第2の時定数TCmV/secへ切り換
え、更に、所定光量qに達すると、上記駆動電流I OPR
に基づいて設定される時定数での光量帰還制御に優先し
て、第2の時定数TCmV/secから第3の時定数TC
/100mV/secへ切り換えることにより、従来例
の半導体レーザ制御装置に僅かな装置をそなえるだけ
で、第1,3の実施例の半導体レーザ制御装置20Aと
同様の効果が得られるのである。更に、第3の実施例の
場合よりも、電源をオン状態としてから、より早くLD
駆動電流IOPを、所定光量pを発生させる値付近に持っ
ていくことができる。
図16において、20Eは半導体レーザ制御装置を示し
たもので、この半導体レーザ制御装置20Eが、従来例
における半導体レーザ制御装置3,3Aの代わりに設置
されるものである。すなわち、この半導体レーザ制御装
置20Eは、電流によって光量制御が可能な半導体レー
ザの光量をモニタして、このモニタ結果と所要の基準値
とを比較しながら、この基準値に対応する光量となるよ
うに所要の時定数で半導体レーザの光量を帰還制御する
ものであって、LDチップ30内に並列して設置された
レーザダイオード11とフォトダイオード12,トラン
ジスタ31,アナログスイッチ34,58,アンプ3
6,38,基準電圧源42,コンデンサ35,49,コ
ンパレータ45,可変抵抗37,抵抗32,33,4
1,54,55,56,57をそなえて構成されてい
る。
4実施例の半導体レーザ制御装置20A,20B,20
C,20Dを構成する各装置と同じ符号を持つものは、
それらと同じものである。つまり、この半導体レーザ制
御装置20Eは、第1実施例の半導体レーザ制御装置2
0Aの抵抗40,アナログスイッチ39の代わりに、ア
ナログスイッチ58,抵抗54,55,コンデンサ49
をそなえている。
ナログスイッチ58を介して外部フォトダイオード12
に接続されており、出力側は、可変抵抗37とコンデン
サ49とに接続されている。又、これらのアナログスイ
ッチ58と抵抗54とに並列して、抵抗55が接続され
ており、この抵抗55もコンデンサ49に接続されてい
る。
されることにより、外部フォトダイオード12からのモ
ニタ信号(電流Im)の低周波数成分を通過させる、ロ
ーパスフィルタとして機能するようになっている。そし
て、アナログスイッチ58がLレベル信号を受信してオ
ンとなると、これらの装置は、ローパスフィルタとし
て、帰還系(帰還制御手段)に接続されて、外部フォト
ダイオード12からのモニタ信号(電圧VA)を入力す
るようになっている。これにより、オペアンプ36の出
力電圧変化が緩和となるように、切り替わるようになっ
ている。
するもので、つまり、外部フォトダイオード12からの
モニタ結果に基づき、この値から得られるレーザダイオ
ード11の光量が、所定光量sよりも大きくなると、L
レベル信号を出力するものである。尚、所定光量sは、
所定光量pよりも少し低い値となっている。このような
構成により、図16のに示すように、CPUからの制
御信号によってアナログスイッチ34がオフになると、
検出されたレーザーの光量を示す電流Imは、可変抵抗
37によって、その時の光量に対応した電圧VAに分圧
される。この際は、アナログスイッチ58は、オフにな
っており、電流Imは、抵抗54を通らない。
ーザダイオード11の光量が所定光量sに達しておら
ず、電流Imが所定光量sに対応する基準電圧Vrefの9
5パーセントの電圧値以下であるため、コンパレータ4
5がHレベル信号を出力しているからである。即ち、光
量が所定光量sに達するまでは、短い時定数で、レーザ
ダイオード11の光量が帰還制御行なわれて、オペアン
プ36の出力電圧VBが、この時定数で上昇していく。
流Imが所定光量sに対応する基準電圧Vrefの95パー
セントの電圧値を越えるため、コンパレータ45は、L
レベル信号を出力する。すると、アナログスイッチ58
はオンになり、電流Imは、抵抗55に並列に接続され
た抵抗54をも通過する。この結果、これらにコンデン
サ49を加えたローパスフィルタが形成されて、電流I
mの低周波数成分が、帰還系が送られることとなり、こ
の帰還系が遅延させられる。
ら、オペアンプ36の出力電圧VBは、先の時定数より
も長い時定数で、レーザダイオード11の光量が帰還制
御される。以下においては、先の第1の実施例の場合と
同様の要領で、各処理が行なわれて行く。又、CPUか
らの制御信号によってアナログスイッチ34がオンにな
ると、オペアンプ36の出力は基準電圧Vrefとなり、
トランジスタ31がオフになるためレーザーは消灯す
る。
ローパスフィルタを接続/切断することにより、第1の
実施例の半導体レーザ制御装置20Aと同様の効果が得
られる。又、帰還系において、第1の実施例と異なり、
オペアンプ38以前の入力側に、時定数を変更させるた
めの構成部をそなえられるので、第1の実施例のものと
ともに、半導体レーザ制御装置の設計の自由度を拡げる
られる。
図17において、20Fは半導体レーザ制御装置を示し
たもので、この半導体レーザ制御装置20Fは、従来例
における半導体レーザ制御装置3,3Aの代わりに設置
されるものである。そして、この半導体レーザ制御装置
20Fは、先の第5実施例の半導体レーザ制御装置20
Eのコンパレータ45の出力側とアナログスイッチ58
との間に、タイマ50をそなえられたものである。
明した通りのものであるが、特に、この場合において
は、受信信号がLレベルになると起動して、予め登録さ
れている所定時間uが経過すると、自身もLレベル信号
を出力するように設定されている。尚、アナログスイッ
チ34がオフにされてから所定光量sに達するまでの時
間に、所定時間uを足したものは、アナログスイッチ3
4がオフにされた時点から、レーザダイオード11が所
定光量pに到達するまでに掛かる時間よりも、僅かに短
くなるように設定されている。
ダイオード12からのモニタ結果(電流Im)に基づ
き、所定光量sよりも大きくなってから所定時間u経過
後に、外部フォトダイオード12からのモニタ信号を、
ローパスフィルタを介して帰還系へ入力するようになっ
ている。このような構成により、レーザダイオード11
の光量が、所定光量sよりも大きくなってから所定時間
u以内は、コンパレータ45によって、外部フォトダイ
オード12からのモニタ結果に基づき、短い時定数でレ
ーザダイオード11の光量が帰還制御される。
量sよりも大きくなってから所定時間uが経過すると、
コンパレータ45によって、電流Imがローパスフィル
タを構成する各装置にも接続される。これにより、電流
Imの低周波数成分が、帰還系が送られることとなり、
この帰還系が遅延させられる。この結果、上記所要時間
uを分岐点としてローパスフィルタを接続/切断するこ
とにより、所定光量pの手前辺りから、オペアンプ36
の出力電圧VBは、先の時定数よりも長い時定数で、レ
ーザダイオード11の光量が帰還制御される。又、タイ
マ50に登録されている所定時間uを変更することによ
り、時定数の切り換えタイミングを自由に変えることが
できる。尚、切り換えタイミングは、所定光量sに達す
る時間が考慮されているため、タイマ50で制御して
も、予定との時間のずれがなく信頼性が高いものが得ら
れる。以下、先の第1の実施例の場合と同様の要領で、
各処理が行なわれて行く。
図18において、20Gは半導体レーザ制御装置を示し
たもので、この半導体レーザ制御装置20Gは、従来例
における半導体レーザ制御装置3,3Aの代わりに設置
されるものである。すなわち、この半導体レーザ制御装
置20Gは、電流によって光量制御が可 能な半導体レー
ザの光量をモニタして、このモニタ結果と所要の基準値
とを比較しながら、この基準値に対応する光量となるよ
うに所要の時定数で半導体レーザの光量を帰還制御する
ものであって、LDチップ30内に並列して設置された
レーザダイオード11とフォトダイオード12,トラン
ジスタ31,アナログスイッチ34,58,アンプ3
6,38,基準電圧源42,コンデンサ35,49,可
変抵抗37,タイマ50,抵抗32,33,41,5
4,55によって構成されている。
4,5,6実施例の半導体レーザ制御装置20A,20
B,20C,20Dを構成する各装置と同じ符号を持つ
ものは、それらと同じものである。即ち、この半導体レ
ーザ制御装置20Gは、第5実施例の半導体レーザ制御
装置20Eの抵抗56,57,コンパレータ45の代わ
りに、タイマ50がCPUの出力を受信するように接続
されており、さらに、このタイマ50の出力は、アナロ
グスイッチ58を制御するように接続されている。
のであるが、特に、この場合においては、予め登録され
ている所定時間vが経過すると、Lレベル信号を出力す
るように設定されている。尚、所定時間vは、アナログ
スイッチ34がオフにされた時点から、レーザダイオー
ド11が、所定光量pに到達するまでに掛かる時間より
も、僅かに短くなるように設定されている。
の半導体レーザ制御装置20Eの場合と同様に、タイマ
50からのLレベル出力によってオンになると(基準値
に対応する光量よりも少ない光量に到達すべき所定時間
が経過すると)、外部フォトダイオード12からのモニ
タ信号(電流Im)を、ローパスフィルタを介して帰還
系へ入力するようになっている。
11がオフ状態からオン状態への移行後、所定時間vが
経過すると、タイマ50およびアナログスイッチ58に
よって、電流Imをローパスフィルタを構成する各装置
を通して、それ以降の帰還系へ入力する。このように、
上記の所定時間vを分岐点として、ローパスフィルタを
接続/切断することにより、所定光量pの手前辺りか
ら、時定数が、例えば、TCmV/secからTC/10
0mV/secへ切り換わり、オペアンプ36の出力電
圧は、所定光量pおよびその付近で適切な帰還制御が行
なわれる。
vを変更することにより、簡単な装置でありながら、時
定数の切り換えタイミングを自由に変えることができ
る。以下、先の第1の実施例の場合と同様の要領で、各
処理が行なわれて行く。 (h)第8実施例の説明 図19は本発明の第8実施例を示すブロック図で、この
図19において、20は半導体レーザ制御装置を示した
もので、この半導体レーザ制御装置20は、従来例にお
ける半導体レーザ制御装置3,3Aの代わりに設置され
るものである。そして、この半導体レーザ制御装置20
は、LDチップ30内に並列して設置されたレーザダイ
オード11とフォトダイオード12,トランジスタ3
1,アナログスイッチ34,コンデンサ35,アンプ3
6,38,基準電圧源42,抵抗32,33,46,電
流/電圧変換手段としての、抵抗61,62,63,モ
ニタ電圧分圧手段としての、アナログスイッチ24,抵
抗59,可変抵抗25をそなえて構成されている。尚、
オペアンプ36は、帰還制御手段として機能するもので
ある。
の各半導体レーザ制御装置を構成する各装置と同じ符号
を持つものは、それらと同じものである。即ち、この半
導体レーザ制御装置20は、先に述べた所の半導体レー
ザ制御装置3Aのオペアンプ38と可変抵抗25との間
に抵抗59をそなえ、更に、この抵抗59に並列してア
ナログスイッチ24をそなえたものである。
ように、このような位置に抵抗61,62,63が設置
されることにより、オペアンプ38の正負の入力に掛か
る電流Imが、所定の比率で電圧に変換されるようにな
っている。又、上記のオペアンプ36の負の入力側に
は、時定数を変更するための抵抗等が設けられていない
ため、抵抗46による時定数で出力電圧が積分されると
ともに、所定の出力を維持するようになっている。
よってオン/オフされるものであり、抵抗59に並列し
て設けられることにより、この抵抗59をショートする
ものである。抵抗59は、アナログスイッチ24のオフ
時にオペアンプ38からの電圧Vmを所定の比率で下げ
るものである。尚、この抵抗59の抵抗値は、可変抵抗
25が最小値に絞られ、且つ、電流Imの最小値が送ら
れて来た時に、アナログスイッチ24のオン/オフの何
方の状態であったとしても、レーザダイオード11が過
発光しないような値に設定されている。可変抵抗25
は、先に図26の従来例で述べたように、分圧比を連続
的に変更するためのものである。
従来例と同様の処理が行なわれる。即ち、外部フォトダ
イオード12によってレーザーの光量を示す電流Imが
検出される。そして、図25に示すように、この電流I
mから得られた電圧VAと基準電圧Vrefとを、オペアン
プ36によって等しくなるように、半導体レーザ11の
LD駆動電流IOPが帰還制御され、レーザーの光量が一
定に保たれる。
1と外部フォトダイオード12とは、それらの取付け具
合い等により、同じものを用いても、レーザダイオード
11の発光量に対する電流Imの値が変動するが、可変
抵抗25により電圧を分圧できるので、オペアンプ36
の負の入力側へ送られる電圧が適正な値に補正される。
ると、図20の左側の分圧比Kに示すように、オペアン
プ38からの電圧Vmが直接に可変抵抗25へ掛かるた
め、電流Imに対する分圧比Kのレンジは、図27に示
す従来例のものと同じになっている。又、アナログスイ
ッチ24のオープン時には、図20の右側の分圧比Kに
示すように、オペアンプ38からの電圧Vmが抵抗54
を介して可変抵抗25へ掛かるため、電流Imに対する
分圧比Kのレンジは、抵抗59の抵抗値に応じて拡大さ
れる。言い換えると、抵抗59によって、可変抵抗25
で分圧される電圧を予め下げることで、抵抗調整用つま
みの回転角度量に対する分圧比Kのレンジが拡大される
のである。
Im=光量P0×光量P5÷5mW、電圧Vm=電流Im×
抵抗61の抵抗値、K=基準電圧Vref÷電圧Vmの関係
がある。この結果、図中の2mW〜4mWの区間の光量
に示すように、電流Imに対する分圧比Kのレンジを拡
大することができるので、電流Imの値が大きくなって
も、その調整を特殊な機器等を用いなくとも実現でき
る。然も、このような効果が、簡単な装置を従来の半導
体レーザ制御装置に付加するだけで可能となり、コスト
面においても優れたものとなる。
もよく、この場合、目的に応じて分圧比Kを連続的に変
更することができる。勿論、この抵抗の最大抵抗値は、
可変抵抗25が最小値に絞られ、且つ、電流Imの最小
値が送られて来た時に、アナログスイッチ24のオン/
オフの何方の状態であったとしても、レーザダイオード
11が過発光しないような値に設定されている。
であり、図22はこれからプリント基板74を取り省い
てLDチップの端子側から見た図である。この図21,
22において、30はLDチップで、このLDチップ3
0は、既に述べた各実施例で説明したように、半導体レ
ーザ制御装置において用いられるものである。
トシンク(放熱部材)28とからなる収容部70に収容
されており、プラスチック製の中間部材27を介してヒ
ートシンク28に接触している。このヒートシンク28
は、LDチップ30に発生した熱を伝達される伝達部7
8と、伝達部78に伝わった熱を放熱するための放熱面
79によって構成されている。尚、伝達部78と放熱面
79は、アルミ等の熱伝達率の高い導電材製であり、プ
ラスチック27は、熱的には接触したものと等価な厚み
をもつ非導電材製である。
たように、レーザダイオード11と外部フォトダイオー
ド12とをそなえており、これらの装置への入出力のた
めに、3つの端子が設けられている。そして、これらの
端子を、それぞれに対応する3つの穴部72に通して、
蓋部73がLDチップ30に被さっており、プリント基
板74によって固定保持されている。又、このプリント
基板74は、ヒートシンク28とともに4つのビス75
が4つの凹部77に収まることによって、ケース71に
固定されているのであるが、この際、LDチップ30の
各端子に対応する3つの穴部76に、蓋部73から出て
いる各端子を通している。尚、これらのビス75は、金
属等の電気を伝える物質で構成されており、ヒートシン
ク28の伝達部78を貫通してケース71に到っている
ため、伝達部78と接触しており、電気的にも接続され
ていることになる。そして、ビス75の内の1つには、
グランドへ接続された接地線80がそなえられている。
尚、凹部77は、プリント基板74,ヒートシンク28
の伝達部78,ケース71に、設けられた穴によって構
成されている。又、図22の鎖線は、プリント基板74
とこの基板上のプリントパターンの一例を示したもので
ある。
発生した熱が、プラスチック27を介してヒートシンク
28の伝達部78へ伝達されて、放熱面79から外部へ
放熱される。この結果、LDチップ30のレーザダイオ
ード11と外部フォトダイオード12との長寿命化が図
れる。又、ヒートシンク28の放熱面79がアンテナ効
果を発揮して、外部からの電波および静電気等のノイズ
を受信してしまっても、プラスチック製の中間部材27
によって遮断されるので、LDチップ30へ伝達されな
い。この結果、ヒートシンク28は、LDチップ30と
異なる一定電位を持つ。
8に発生した電流は、ヒートシンク28の伝達部78に
接触しているビス75から、接地線80へ伝わることに
より、グランドへ落とされる。よって、LDチップ30
内のレーザダイオード11と外部フォトダイオード12
とに、余計な電流が流れることを防ぐことができ、各ダ
イオードの長寿命化が図れる。この結果、レーザダイオ
ード11と外部フォトダイオード12とが、ノイズに強
くなり、半導体レーザ制御装置自体の安定性と精度とが
高まる。更に、ダイオードの交換をする必要が殆ど無く
なり、経済性でも優れている。
りとして、ガラスまたはシリコン等からなる中間部材を
用いても同等の効果が得られる。
ば、半導体レーザ11,光量モニタ手段,第1帰還制御
手段,第2帰還制御手段,制御モード選択手段とをそな
えて構成するとともに、第2の時定数が第1の時定数よ
りも長くなるように設定されて、半導体レーザの光量が
基準値に対応する光量よりも少ない所定光量以下のとき
は第1の時定数で半導体レーザの光量を帰還制御する一
方、この所定光量よりも大きいときは第2の時定数で半
導体レーザの光量を帰還制御することにより、適度な点
灯時間で所定光量に到達することができて、然も、所定
光量到達後は、帰還系等のノイズによる誤差等の補正
を、適切に行なえる利点がある(請求項1,2,9,1
0)。
光量モニタ手段,第1帰還制御手段,第2帰還制御手
段,制御モード選択手段をそなえるとともに、所定時間
が第1の時定数によって半導体レーザが基準値に対応す
る光量よりも少ない所定光量に到達する時間よりも長い
時間として設定され、且つ、第2の時定数が第1の時定
数よりも長くなるように設定されて、半導体レーザが消
灯状態から点灯状態への移行後に基準値に対応する光量
よりも少ない光量に到達すべき所定時間が経過するまで
は第1の時定数で半導体レーザの光量を帰還制御する一
方、半導体レーザが消灯状態から点灯状態への移行後に
上記所定時間が経過すると第2の時定数で半導体レーザ
の光量を帰還制御することにより、より単純な構成で、
第1の発明と同様の利点が得られる(請求項3,4,
5,6,9,10)。
光量モニタ手段,駆動電流測定手段,第1帰還制御手
段,第2帰還制御手段,制御モード選択手段をそなえる
とともに、第2の時定数が第1の時定数よりも長くなる
ように設定されて、半導体レーザの駆動電流が基準値に
対応する光量よりも少ない光量を生じさせる所定駆動電
流以下のときは第1の時定数で半導体レーザの光量を帰
還制御する一方、半導体レーザの駆動電流が上記所定駆
動電流よりも大きいときは第2の時定数で半導体レーザ
の光量を帰還制御することにより、従来例の半導体レー
ザ制御装置に僅かな装置をそなえるだけで、第1の発明
の半導体レーザ制御装置と同様の効果が得られ、然も、
効果的に半導体レーザ駆動電流を上昇させることができ
る(請求項7,8,9,10)。
光量モニタ手段,駆動電流測定手段,第1帰還制御手
段,第2帰還制御手段,第3帰還制御手段,制御モード
選択手段をそなえて構成するとともに、第3の時定数が
第2の時定数よりも長く、且つ、第2の時定数が第1の
時定数よりも長くなるように設定されて、半導体レーザ
の駆動電流が基準値に対応する光量よりも少ない光量を
生じさせる所定駆動電流以下のときは第1の時定数で半
導体レーザの光量を帰還制御し、半導体レーザの駆動電
流が上記所定駆動電流よりも大きいときは第2の時定数
で半導体レーザの光量を帰還制御し、半導体レーザの光
量が所定光量よりも大きいとき上記駆動電流に基づいて
設定される時定数での光量帰還制御に優先して第3の時
定数で半導体レーザの光量を帰還制御することにより、
従来例の半導体レーザ制御装置に僅かな装置をそなえる
だけで、第1,3の発明の半導体レーザ制御装置と同様
の効果が得られ、然も、第3の発明以上に、より効果的
に半導体レーザ駆動電流を上昇させることができる(請
求項11,12,13,14,24)。
光量モニタ手段,帰還制御手段,ローパスフィルタ,選
択手段をそなえて構成し、半導体レーザの光量が所定光
量よりも大きくなると、光量モニタ信号をローパスフィ
ルタを通して帰還制御手段へ入力するとともに、半導体
レーザの光量が所定光量以下の場合は、光量モニタ信号
をローパスフィルタを介さずに帰還制御手段へ入力する
ことにより、第1の発明の半導体レーザ制御装置と同様
の効果が得られるとともに、設計の自由度が広がる利点
がある(請求項15,16)。
光量モニタ手段,帰還制御手段,ローパスフィルタ,選
択手段をそなえて構成し、半導体レーザの光量が所定光
量よりも大きくなってから所定時間経過後は、光量モニ
タ信号をローパスフィルタを通して帰還制御手段へ入力
する一方、所定時間経過前は、光量モニタ信号をローパ
スフィルタを介さずに帰還制御手段へ入力することによ
り、第5の発明の半導体レーザ制御装置と同様の効果が
得られる他、自在に、光量モニタ信号をローパスフィル
タを通すかどうかのタイミングを調整できる利点がある
(請求項17,18)。
光量モニタ手段,帰還制御手段,ローパスフィルタ,オ
ン/オフ制御手段,選択手段をそなえて構成し、半導体
レーザがオフ状態からオン状態への移行後に基準値に対
応する光量よりも少ない光量に到達すべき所定時間が経
過すると、光量モニタ信号をローパスフィルタを通して
帰還制御手段へ入力する一方、所定時間が経過する前に
は、光量モニタ信号をローパスフィルタを介さずに帰還
制御手段へ入力することにより、第6の発明の半導体レ
ーザ制御装置と同様の効果を、より簡単な構成で得られ
る利点がある(請求項19,20)。
光量モニタ手段,電流/電圧変換手段,2つの抵抗を有
するモニタ電圧分圧手段,帰還制御手段をそなえ、更
に、モニタ電圧分圧手段における一方の抵抗に抵抗をシ
ョートし分圧比を変更しうるスイッチが設けられている
ことにより、モニタ電流値が大きくなっても、通常の可
変抵抗のボリュームのつまみで十分に半導体レーザの光
量の調整ができる利点がある(請求項21)。
た可変抵抗と固定抵抗とで構成されるとともに、固定抵
抗に並列にスイッチが設けられ、且つ、可変抵抗が所定
位置にセットされている時に、スイッチにより固定抵抗
をショートしても、半導体レーザが過発光しないような
値に、固定抵抗の抵抗値が設定されていることにより、
装置のレーザー出力が安定し、オーバーシュートが防が
れる利点がある(請求項22)。
るための可変抵抗として構成されたことにより、可変抵
抗のボリュームつまみの回転角度に対する可変抵抗の分
圧比のレンジの大きさを、自在に調整できる利点がある
(請求項23)。
である。
る。
る。
る。
る。
る。
る。
る。
る。
る。
る。
付状態を示す断面図である。
付状態を示す図である。
すブロック図である。
シンク取付状態を示す模式図である。
0E,20F,20G半導体レーザ制御装置 4 走査機構 5 光電変換部 6 A/D変換部 7 バー幅カウンタ7 8 クロック 9 メモリ 10 CPU 11 レーザダイオード(半導体レーザ) 12 外部フォトダイオード(光量モニタ手段) 13 第1帰還制御手段 14 第2帰還制御手段 15A,15B,15C,15D, 制御モード選択手
段 15E,15F,15G 選択手段 16 オン/オフ制御手段 17 駆動電流測定手段 18 第3帰還制御手段 19 ローパスフィルタ 21,15H 帰還制御手段 22 電流/電圧変換手段 23 モニタ電圧分圧手段 24 アナログスイッチ(スイッチ) 25,37,53 可変抵抗 26 固定抵抗 27 プラスチック(中間部材) 28 ヒートシンク(放熱部材) 29 電源 30 LDチップ 31 トランジスタ 32,33,40,41,43,44,46,47,5
1,54,55,56,57,61,62,63 抵抗 34,39,48,58 アナログスイッチ 35,49 コンデンサ 36 オペアンプ 38 オペアンプ 42 基準電圧源 45,46 コンパレータ 50 タイマ 52 基準電圧源 71 ケース 72 穴部 73 蓋部 74 プリント基板 75 ビス 76 穴部 77 凹部 78 伝達部 79 放熱面 80 接地線
Claims (24)
- 【請求項1】 電流によって光量制御が可能な半導体レ
ーザの光量をモニタして、このモニタ結果と所要の基準
値とを比較しながら、該基準値に対応する光量となるよ
うに所要の時定数で該半導体レーザの光量を帰還制御す
る半導体レーザ制御方法において、 該半導体レーザの光量が該基準値に対応する光量よりも
少ない所定光量以下のときは第1の時定数で該半導体レ
ーザの光量を帰還制御する一方、該所定光量よりも大き
いときは第2の時定数で該半導体レーザの光量を帰還制
御することを特徴とする、半導体レーザ制御方法。 - 【請求項2】 電流によって光量制御が可能な半導体レ
ーザの光量をモニタして、このモニタ結果と所要の基準
値とを比較しながら、該基準値に対応する光量となるよ
うに所要の時定数で該半導体レーザの光量を帰還制御す
る半導体レーザ制御装置において、 該半導体レーザの光量をモニタする光量モニタ手段と、 該光量モニタ手段からのモニタ結果に基づき、第1の時
定数で該半導体レーザの光量を帰還制御する第1帰還制
御手段と、 該光量モニタ手段からのモニタ結果に基づき、第2の時
定数で該半導体レーザの光量を帰還制御する第2帰還制
御手段と、 該光量モニタ手段からのモニタ結果が該基準値に対応す
る光量よりも少ない所定光量以下のときは該第1帰還制
御手段による制御モードを選択する一方、該所定光量よ
りも大きいときは該第2帰還制御手段による制御モード
を選択する制御モード選択手段とをそなえて構成された
ことを特徴とする、半導体レーザ制御装置。 - 【請求項3】 電流によって光量制御が可能な半導体レ
ーザの光量をモニタして、このモニタ結果と所要の基準
値とを比較しながら、該基準値に対応する光量となるよ
うに所要の時定数で該半導体レーザの光量を帰還制御す
る半導体レーザ制御方法において、 該半導体レーザがオフ状態からオン状態への移行後に該
基準値に対応する光量よりも少ない光量に到達すべき所
定時間が経過するまでは第1の時定数で該半導体レーザ
の光量を帰還制御する一方、該半導体レーザがオフ状態
からオン状態への移行後、該所定時間が経過すると第2
の時定数で該半導体レーザの光量を帰還制御することを
特徴とする、半導体レーザ制御方法。 - 【請求項4】 該所定時間が該第1の時定数によって該
半導体レーザが所定光量に到達する時間よりも長い時間
として設定されていることを特徴とする、請求項3記載
の半導体レーザ制御方法。 - 【請求項5】 電流によって光量制御が可能な半導体レ
ーザの光量をモニタして、このモニタ結果と所要の基準
値とを比較しながら、該基準値に対応する光量となるよ
うに所要の時定数で該半導体レーザの光量を帰還制御す
る半導体レーザ制御装置において、 該半導体レーザの光量をモニタする光量モニタ手段と、 該光量モニタ手段からのモニタ結果に基づき、第1の時
定数で該半導体レーザの光量を帰還制御する第1帰還制
御手段と、 該光量モニタ手段からのモニタ結果に基づき、第2の時
定数で該半導体レーザの光量を帰還制御する第2帰還制
御手段と、 該半導体レーザのオン/オフを制御するオン/オフ制御
手段と、 該オン/オフ制御手段によって該半導体レーザがオフ状
態からオン状態への移行後に該基準値に対応する光量よ
りも少ない光量に到達すべき所定時間が経過するまでは
該第1帰還制御手段による制御モードを選択する一方、
該半導体レーザがオフ状態からオン状態への移行後、該
所定時間が経過すると該第2帰還制御手段による制御モ
ードを選択する制御モード選択手段とをそなえて構成さ
れたことを特徴とする、半導体レーザ制御装置。 - 【請求項6】 該所定時間が該第1の時定数によって該
半導体レーザが所定光量に到達する時間よりも長い時間
として設定されていることを特徴とする、請求項5記載
の半導体レーザ制御装置。 - 【請求項7】 電流によって光量制御が可能な半導体レ
ーザの光量をモニタして、このモニタ結果と所要の基準
値とを比較しながら、該基準値に対応する光量となるよ
うに所要の時定数で該半導体レーザの光量を帰還制御す
る半導体レーザ制御方法において、 該半導体レーザの駆動電流が該基準値に対応する光量よ
りも少ない光量を生じさせる所定駆動電流以下のときは
第1の時定数で該半導体レーザの光量を帰還制御する一
方、該半導体レーザの駆動電流が該所定駆動電流よりも
大きいときは第2の時定数で該半導体レーザの光量を帰
還制御することを特徴とする、半導体レーザ制御方法。 - 【請求項8】 電流によって光量制御が可能な半導体レ
ーザの光量をモニタして、このモニタ結果と所要の基準
値とを比較しながら、該基準値に対応する光量となるよ
うに所要の時定数で該半導体レーザの光量を帰還制御す
る半導体レーザ制御装置において、 該半導体レーザの光量をモニタする光量モニタ手段と、 該半導体レーザの駆動電流を測定する駆動電流測定手段
と、 該光量モニタ手段からのモニタ結果に基づき、第1の時
定数で該半導体レーザの光量を帰還制御する第1帰還制
御手段と、 該光量モニタ手段からのモニタ結果に基づき、第2の時
定数で該半導体レーザの光量を帰還制御する第2帰還制
御手段と、 該駆動電流測定手段の測定結果が該基準値に対応する光
量よりも少ない光量を生じさせる所定駆動電流以下のと
きは該第1帰還制御手段による制御モードを選択する一
方、該所定駆動電流よりも大きいときは該第2帰還制御
手段による制御モードを選択する制御モード選択手段と
をそなえて構成されたことを特徴とする、半導体レーザ
制御装置。 - 【請求項9】 該第2の時定数が該第1の時定数よりも
長くなるように設定されていることを特徴とする、請求
項1,3,7のいずれかに記載の半導体レーザ制御方
法。 - 【請求項10】 該第2の時定数が該第1の時定数より
も長くなるように設定されていることを特徴とする、請
求項2,5,8のいずれかに記載の半導体レーザ制御装
置。 - 【請求項11】 電流によって光量制御が可能な半導体
レーザの光量をモニタしながら所要の時定数で該半導体
レーザの光量を帰還制御する半導体レーザ制御方法にお
いて、 該半導体レーザの駆動電流が所定駆動電流以下のときは
第1の時定数で該半導体レーザの光量を帰還制御し、該
半導体レーザの駆動電流が該所定駆動電流よりも大きい
ときは第2の時定数で該半導体レーザの光量を帰還制御
し、該半導体レーザの光量が所定光量よりも大きいとき
は上記駆動電流に基づいて設定される時定数での光量帰
還制御に優先して第3の時定数で該半導体レーザの光量
を帰還制御することを特徴とする、半導体レーザ制御方
法。 - 【請求項12】 該第3の時定数が該第2の時定数より
も長く、且つ、該第2の時定数が該第1の時定数よりも
長くなるように設定されていることを特徴とする、請求
項11記載の半導体レーザ制御方法。 - 【請求項13】 電流によって光量制御が可能な半導体
レーザと、 該半導体レーザの光量をモニタする光量モニタ手段と、 該半導体レーザの駆動電流を測定する駆動電流測定手段
と、 該光量モニタ手段からのモニタ結果に基づき、第1の時
定数で該半導体レーザの光量を帰還制御する第1帰還制
御手段と、 該光量モニタ手段からのモニタ結果に基づき、第2の時
定数で該半導体レーザの光量を帰還制御する第2帰還制
御手段と、 該光量モニタ手段からのモニタ結果に基づき、第3の時
定数で該半導体レーザの光量を帰還制御する第3帰還制
御手段と、 該駆動電流測定手段および該光量モニタ手段の測定結果
に基づき、所定駆動電流以下のときは該第1帰還制御手
段による制御モードを選択し、該所定駆動電流よりも大
きいときは該第2帰還制御手段による制御モードを選択
し、所定光量よりも大きいときは該第3帰還制御手段に
よる制御モードを選択する制御モード選択手段とをそな
えて構成されたことを特徴とする、半導体レーザ制御装
置。 - 【請求項14】 該第3の時定数が該第2の時定数より
も長く、且つ、該第2の時定数が該第1の時定数よりも
長くなるように設定されていることを特徴とする、請求
項13記載の半導体レーザ制御装置。 - 【請求項15】 電流によって光量制御が可能な半導体
レーザの光量をモニタして、このモニタ結果と所要の基
準値とを比較しながら、該基準値に対応する光量となる
ように所要の時定数で該半導体レーザの光量を帰還制御
する半導体レーザ制御方法において、 該半導体レーザの光量が該基準値に対応する光量よりも
少ない所定光量よりも大きい場合、光量モニタ信号をロ
ーパスフィルタを通して帰還制御手段へ入力するととも
に、 該半導体レーザの光量が該所定光量以下の場合、該光量
モニタ信号を該ローパスフィルタを介さずに該帰還制御
手段へ入力する ことを特徴とする、半導体レーザ制御方
法。 - 【請求項16】 電流によって光量制御が可能な半導体
レーザの光量をモニタして、このモニタ結果と所要の基
準値とを比較しながら、該基準値に対応する光量となる
ように所要の時定数で該半導体レーザの光量を帰還制御
する半導体レーザ制御装置において、 該半導体レーザの光量をモニタする光量モニタ手段と、 該光量モニタ手段からのモニタ結果に基づき、所要の時
定数で該半導体レーザの光量を帰還制御する帰還制御手
段と、 該光量モニタ手段からのモニタ信号の低周波数成分を通
過させるローパスフィルタと、 該光量モニタ手段からのモニタ結果が該基準値に対応す
る光量よりも少ない所定光量よりも大きい場合に、該光
量モニタ手段からのモニタ信号を該ローパスフィルタを
介して該帰還制御手段へ入力するとともに、 該光量モニタ手段からのモニタ結果が該所定光量以下の
場合に、該光量モニタ手段からのモニタ信号を該ローパ
スフィルタを介さずに該帰還制御手段へ入力する 選択手
段とをそなえて構成されたことを特徴とする、半導体レ
ーザ制御装置。 - 【請求項17】 電流によって光量制御が可能な半導体
レーザの光量をモニタながら所要の時定数で該半導体レ
ーザの光量を帰還制御する半導体レーザ制御方法におい
て、 該半導体レーザの光量が所定光量よりも大きくなってか
ら所定時間経過後は、光量モニタ信号をローパスフィル
タを通して帰還制御手段へ入力する一方、 該所定時間経過前は、該光量モニタ信号を該ローパスフ
ィルタを介さずに該帰還制御手段へ入力する ことを特徴
とする、半導体レーザ制御方法。 - 【請求項18】 電流によって光量制御が可能な半導体
レーザと、 該半導体レーザの光量をモニタする光量モニタ手段と、 該光量モニタ手段からのモニタ結果に基づき、所要の時
定数で該半導体レーザの光量を帰還制御する帰還制御手
段と、 該光量モニタ手段からのモニタ信号の低周波数成分を通
過させるローパスフィルタと、 該光量モニタ手段からのモニタ結果に基づき、所定光量
よりも大きくなってから所定時間経過後は、該光量モニ
タ手段からのモニタ信号を該ローパスフィルタを介して
該帰還制御手段へ入力する一方、該所定時間経過前は、
該光量モニタ手段からの該モニタ信号を該ローパスフィ
ルタを介さずに該帰還制御手段へ入力する選択手段とを
そなえて構成されたことを特徴とする、半導体レーザ制
御装置。 - 【請求項19】 電流によって光量制御が可能な半導体
レーザの光量をモニタして、このモニタ結果と所要の基
準値とを比較しながら、該基準値に対応する光量となる
ように所要の時定数で該半導体レーザの光量を帰還制御
する半導体レーザ制御方法において、 該半導体レーザがオフ状態からオン状態への移行後に該
基準値に対応する光量よりも少ない光量に到達すべき所
定時間が経過すると、光量モニタ信号をローパスフィル
タを通して帰還制御手段へ入力する一方、 該所定時間が経過する前には、該光量モニタ信号を該ロ
ーパスフィルタを介さずに該帰還制御手段へ入力する こ
とを特徴とする、半導体レーザ制御方法。 - 【請求項20】 電流によって光量制御が可能な半導体
レーザの光量をモニタして、このモニタ結果と所要の基
準値とを比較しながら、該基準値に対応する光量となる
ように所要の時定数で該半導体レーザの光量を帰還制御
する半導体レーザ制御装置において、 該半導体レーザの光量をモニタする光量モニタ手段と、 該光量モニタ手段からのモニタ結果に基づき、所要の時
定数で該半導体レーザの光量を帰還制御する帰還制御手
段と、 該光量モニタ手段からのモニタ信号の低周波数成分を通
過させるローパスフィルタと、 該半導体レーザのオン/オフを制御するオン/オフ制御
手段と、 該オン/オフ制御手段によって該半導体レーザがオフ状
態からオン状態への移行後に該基準値に対応する光量よ
りも少ない光量に到達すべき所定時間が経過すると、該
光量モニタ手段からのモニタ信号を該ローパスフィルタ
を介して該帰還制御手段へ入力する一方、該所定時間が
経過する前には、該光量モニタ手段からのモニタ信号を
該ローパスフィルタを介さずに該帰還制御手段へ入力す
る選択手段とをそなえて構成されたことを特徴とする、
半導体レーザ制御装置。 - 【請求項21】 電流によって光量制御が可能な半導体
レーザと、 該半導体レーザの光量を電流値としてモニタする光量モ
ニタ手段と、 該光量モニタ手段からのモニタ電流を電圧値に変換する
電流/電圧変換手段と、 該電流/電圧変換手段で変換されたモニタ電圧を分圧す
べく、直列接続された2つの抵抗を有するモニタ電圧分
圧手段と、 該モニタ電圧分圧手段からのモニタ分圧信号と基準電圧
とが等しくなるように該半導体レーザの光量を帰還制御
する帰還制御手段とをそなえ、 該モニタ電圧分圧手段における一方の抵抗に該抵抗をシ
ョートし分圧比を変更しうるスイッチが設けられている
ことを特徴とする、半導体レーザ制御装置。 - 【請求項22】 該モニタ電圧分圧手段が直列接続され
た可変抵抗と固定抵抗とで構成されるとともに、該固定
抵抗に並列に該スイッチが設けられ、 且つ、該可変抵抗が所定位置にセットされている時に、
該スイッチにより該固定抵抗をショートしても、該半導
体レーザが過発光しないような値に、該固定抵抗の抵抗
値が設定されていることを特徴とする請求項21記載の
半導体レーザ制御装置。 - 【請求項23】 該一方の抵抗が分圧比を連続的に変更
するための可変抵抗として構成されたことを特徴とする
請求項22記載の半導体レーザ制御装置。 - 【請求項24】 電流によって光量制御が可能な半導体
レーザの光量をモニタしながら所要の時定数で該半導体
レーザの光量を帰還制御する半導体レーザ制御方法にお
いて、 該半導体レーザの駆動電流が所定駆動電流以下のときは
第1の時定数で該半導体レーザの光量を帰還制御し、該
半導体レーザの駆動電流が該所定駆動電流よりも大きく
且つ該半導体レーザの光量が所定光量よりも小さいとき
は第2の時定数で該半導体レーザの光量を帰還制御し、
該半導体レーザの駆動電流が該所定駆動電流よりも大き
く且つ該半導体レーザの光量が所定光量よりも大きいと
きは第3の時定数で該半導体レーザの光量を帰還制御す
ることを特徴とする、半導体レーザ制御方法。
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