JP3599771B2 - 半導体レーザ駆動装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は半導体レーザ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体レーザ駆動装置は、図１８に示すように充電コンデンサ１と、この充電コンデンサ１に充電してその充電電流量を決定するための充電用の電流源２と、充電コンデンサ１から放電してその放電電流量を決定するための放電用の電流源３と、充電コンデンサ１の充電電圧に比例した電流を半導体レーザ４に流す電流源５などを備えている。
【０００３】
点灯制御回路６は半導体レーザ４の点灯を指示する点灯指示信号によって半導体レーザ４に電流源５で生じる電流を流して半導体レーザ４を点灯させ、半導体レーザ４の照射するレーザ光の光量がホトダイオードからなる光検出器７で検出される。この光検出器７の出力信号は増幅器８で増幅されて受光量信号電圧となり、この受光量信号電圧と設定光量を示す基準信号電圧Ｖｒｅｆとが比較器９により比較される。
【０００４】
充放電制御回路１０は、比較器９の出力信号が充放電制御信号としてバッファ１１及びインバータ１２に入力され、スイッチ素子１３がバッファ１１の出力信号によりオン／オフ制御されて電流源２から充電コンデンサ１への充電電流をオン／オフ制御する。また、充放電制御回路１０は、スイッチ素子１４がインバータ１２の出力信号によりオン／オフ制御されて充電コンデンサ１から電流源３を通して放電する放電電流をオン／オフ制御する。
【０００５】
基準信号電圧Ｖｒｅｆに対して増幅器８からの受光量信号電圧が低ければ、スイッチ素子１３がオンになってスイッチ素子１４がオフになり、電流源２から充電コンデンサ１に充電されて充電コンデンサ１の充電電圧が上がって電流源５から半導体レーザ４へ流れる電流が増える。また、基準信号電圧Ｖｒｅｆに対して増幅器８からの受光量信号電圧が高ければ、スイッチ素子１３がオフになってスイッチ素子１４がオンになり、充電コンデンサ１から電流源３を通して放電されて充電コンデンサ１の充電電圧が下がって電流源５から半導体レーザ４へ流れる電流が減少する。このように比較器９からの充放電制御信号によって充電コンデンサ１への充放電が制御されて半導体レーザ４に流す電流量が制御され、半導体レーザ４の照射するレーザ光量がほぼ一定に保たれる。この様子を図２に示す。
【０００６】
また、半導体レーザ４をオン／オフに繰り返してスイッチングするスイッチング時にはそれに先立って充放電制御回路１０の作動を禁止する充放電制御禁止信号が入力され、この充放電制御禁止信号によりバッファ１１及びインバータ１２がオフになって充電コンデンサ１の充放電制御が行われなくなる。この様子を図６に示す。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記半導体レーザ駆動装置においては、半導体レーザ４を高速にオン／オフに繰り返してスイッチングするときには、半導体レーザ４の照射するレーザ光の光量を検出する光検出器７と、この光検出器７の出力信号を増幅する増幅器８の応答遅れにより、比較器９に増幅器８から入力されるレーザ光量を示す受光量信号電圧が実際のレーザ光量を示す電圧と異なってしまうために充電コンデンサ１の充放電制御が適正に行われなくなってしまい、半導体レーザ４の照射するレーザ光量をほぼ一定に保つことができなくなる。
【０００８】
以下、この現象について説明する。
図３は半導体レーザ４を比較的低速でスイッチングしたときの半導体レーザ４の照射するレーザ光の光波形とその光波形に対する増幅器４の出力信号波形を示したものである。図３に示すように半導体レーザ４からのレーザ光の光波形に対して増幅器８の出力信号波形は光検出器７および増幅器８の応答遅れによって立ち上がり遅れ時間Ｔｒ後に半導体レーザ４の照射光量を示す電圧に達する。
【０００９】
図４は半導体レーザ４を高速にスイッチングしたときの半導体レーザ４の照射するレーザ光の光波形と増幅器８の出力信号波形を示したものである。半導体レーザ４を高速にスイッチングしたときには、比較器９に増幅器８から入力される受光量信号電圧は、図４に示すように光検出器７および増幅器８の応答遅れによって半導体レーザ４が実際に照射しているレーザ光の光量を示す発光量電圧に達することができない。このため、比較器９は半導体レーザ４が照射しているレーザ光の光量が少ないという出力信号を出してしまい、半導体レーザ４に流す電流を増加させてレーザ光の光量を増加させるように充電コンデンサ１に充電させる。
【００１０】
充電コンデンサ１の充電電圧が増加するに従って半導体レーザ４が照射するレーザ光の光量が増加するが、比較器９に増幅器８から入力される受光量信号電圧は光検出器７および増幅器８の応答遅れのために基準信号電圧Ｖｒｅｆに対して低い状態のままとなり、充放電制御回路１０は充電コンデンサ１に対して更に充電するような制御を行う。
このように、半導体レーザ４に流れる電流は徐々に増加して半導体レーザ４の照射光量が徐々に増加して行き、しまいには半導体レーザ４の破壊に至ってしまう。この様子を図５に示す。
【００１１】
このために、上記半導体レーザ駆動装置においては、半導体レーザ４の点灯を指示する点灯指示信号のほかに半導体レーザ４のスイッチングに先立って充放電制御回路１０の作動を禁止する充放電制御禁止信号を入力していた。
また、上記半導体レーザ駆動装置においては、上述のように半導体レーザ４の照射するレーザ光の光量をみて充電コンデンサ１に対して充放電するよう制御が行われていたが、この充放電制御の必要性について検討して見る。
【００１２】
上記半導体レーザ駆動装置においては、電源を投入したときには、充電コンデンサ１は電荷がないために充電電圧が生じないので、半導体レーザ４には電流が流れず、半導体レーザ４は点灯しない。したがって、増幅器８からの受光量信号電圧が基準信号電圧Ｖｒｅｆより低くなっており、充電コンデンサ１に充電するような制御が充放電制御回路１０により行われ、半導体レーザ４に電流が流れだして増幅器８からの受光量信号電圧が基準信号電圧Ｖｒｅｆと等しくなると、充電コンデンサ１から放電するような制御が充放電制御回路１０により行われる。
【００１３】
増幅器８からの受光量信号電圧が基準信号電圧Ｖｒｅｆと等しくなったときに仮に充放電制御回路１０により充電コンデンサ１に対して充電されなくなるのみとして充電コンデンサ１の充電電圧を維持するようにすると、増幅器８からの受光量信号電圧が基準信号電圧Ｖｒｅｆと等しくなったときに放電充放電制御回路１０によって充電コンデンサ１に対して放電するように制御が行われるよりも半導体レーザ４の光量変動は少なくなる。この状態を図１４に示す。
【００１４】
図１５は半導体レーザの一般的な電流−光量特性（Ｉ−Ｌ特性）を示す。
図１５に示すように半導体レーザは、温度が上昇すると電流−光量変換効率が悪くなる。
半導体レーザ４を点灯させたときには、半導体レーザ４の自己発熱によって半導体レーザ４の温度が上昇して先に述べたように半導体レーザ４の電流−光量変換効率が悪くなり、半導体レーザ４が照射するレーザ光の光量を一定にしようとしたときには半導体レーザ４に流す電流を多くしなければならなくなる。
【００１５】
上記半導体レーザ駆動装置では、半導体レーザ４に流す電流を多くするために充電コンデンサ１に充電している。
以上のように半導体レーザ４の使用状態ならびに特性からは上記半導体レーザ駆動装置で行われている充電コンデンサ１に対する放電制御はコストに見合う効果を発揮しているとは言い難い。
【００１６】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、充電コンデンサの放電制御を廃止するとともに充電制御を禁止する充電制御禁止信号の入力を無くして簡便に半導体レーザを高速スイッチングできる安価な半導体レーザ駆動装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、レーザ光を照射する半導体レーザと、この半導体レーザから照射されるレーザ光の光量を検出する光検出器と、この光検出器の出力信号を増幅する増幅器と、この増幅器の出力信号から前記半導体レーザからのレーザ光の光量が所定の値に達しているかどうかを判断するために前記増幅器の出力信号を所定の基準信号と比較する比較器と、この比較器の出力信号によって充電が制御される充電コンデンサと、この充電コンデンサに充電する電流量を決定する第１の電流源と、前記充電コンデンサに充電された電圧に比例した電流を前記半導体レーザに流す第２の電流源と、前記半導体レーザからのレーザ光の光量が所定の値に達していないときに前記比較器が出力する信号によって前記充電コンデンサに充電するように前記充電コンデンサの充電を制御する充電制御回路とを備え、前記充電コンデンサの放電制御と、前記充電コンデンサの充放電制御を禁止する充放電制御禁止信号入力が無いものである。
【００１８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の半導体レーザ駆動装置において、前記半導体レーザの点灯を指示する点灯指示信号によって前記第２の電流源による電流を前記半導体レーザに流すことにより前記半導体レーザの点灯を制御する点灯制御回路を備えたものである。
【００１９】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の半導体レーザ駆動装置において、前記点灯指示信号によって前記半導体レーザが所定の時間以上連続して点灯するように指示されていることを検出する点灯指示信号長検出器を備え、この点灯指示信号長検出器が前記点灯指示信号によって前記半導体レーザが所定の時間以上連続して点灯するように指示されていることを検出したときに出力する信号によって前記充電制御回路が機能するようにしたものである。
【００２０】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の半導体レーザ駆動装置において、前記点灯指示信号長検出器が検出する前記所定の時間を、前記半導体レーザが点灯した後に前記光検出器および前記増幅器の出力信号が前記半導体レーザの照射しているレーザ光の光量に追従するまでの時間以上としたものである。
【００２１】
請求項５記載の発明は、請求項１，２，３または４記載の半導体レーザ駆動装置において、前記第１の電流源を定電流源としたものである。
【００２２】
請求項６記載の発明は、請求項１，２，３，４または５記載の半導体レーザ駆動装置において、前記半導体レーザが点灯している間は前記充電コンデンサからの放電の制御を行わないものである。
【００２４】
請求項７記載の発明は、請求項３，４，５または６記載の半導体レーザ駆動装置において、前記点灯指示信号長検出器を１ショットマルチバイブレータによって構成したものである。
【００２５】
請求項８記載の発明は、請求項３，４，５または６記載の半導体レーザ駆動装置において、前記点灯指示信号長検出器をパルス先頭遅延回路としたものである。
【００２６】
【作用】
請求項１記載の発明では、半導体レーザはレーザ光を照射し、この半導体レーザから照射されるレーザ光の光量が光検出器により検出される。この光検出器の出力信号が増幅器により増幅され、比較器が増幅器の出力信号から半導体レーザよりのレーザ光の光量が所定の値に達しているかどうかを判断するために増幅器の出力信号を所定の基準信号と比較する。充電制御回路は半導体レーザからのレーザ光の光量が所定の値に達していないときに比較器が出力する信号によって充電コンデンサに充電するように充電コンデンサの充電を制御する。充電コンデンサに充電する電流量が第１の電流源により決定され、第２の電流源は充電コンデンサに充電された電圧に比例した電流を半導体レーザに流す。充電コンデンサの放電制御と、充電コンデンサの充放電制御を禁止する充放電制御禁止信号入力は無い。
【００２７】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の半導体レーザ駆動装置において、点灯制御回路が半導体レーザの点灯を指示する点灯指示信号によって第２の電流源による電流を半導体レーザに流すことにより半導体レーザの点灯を制御する。
【００２８】
請求項３記載の発明では、請求項２記載の半導体レーザ駆動装置において、点灯指示信号長検出器が点灯指示信号によって半導体レーザが所定の時間以上連続して点灯するように指示されていることを検出し、この点灯指示信号長検出器が点灯指示信号によって半導体レーザが所定の時間以上連続して点灯するように指示されていることを検出したときに出力する信号によって充電制御回路が機能する。
【００２９】
請求項４記載の発明では、請求項３記載の半導体レーザ駆動装置において、点灯指示信号長検出器が検出する前記所定の時間は、半導体レーザが点灯した後に光検出器および増幅器の出力信号が半導体レーザの照射しているレーザ光の光量に追従するまでの時間以上である。
【００３０】
請求項５記載の発明では、請求項１，２，３または４記載の半導体レーザ駆動装置において、充電コンデンサに充電する電流量が定電流源からなる第１の電流源により決定される。
【００３１】
請求項６記載の発明では、請求項１，２，３，４または５記載の半導体レーザ駆動装置において、半導体レーザが点灯している間は充電コンデンサからの放電の制御を行わない。
【００３３】
請求項７記載の発明では、請求項３，４，５または６記載の半導体レーザ駆動装置において、１ショットマルチバイブレータによって構成された点灯指示信号長検出器が、点灯指示信号によって半導体レーザが所定の時間以上連続して点灯するように指示されていることを検出する。
【００３４】
請求項８記載の発明では、請求項３，４，５または６記載の半導体レーザ駆動装置において、パルス先頭遅延回路からなる点灯指示信号長検出器が、点灯指示信号によって半導体レーザが所定の時間以上連続して点灯するように指示されていることを検出する。
【００３５】
【実施例】
図１は本発明の第１実施例の構成を示すものである。
【００３６】
この第１実施例は、請求項１〜４，６，７記載の発明の実施例である。この第１実施例は、前記半導体レーザ駆動装置において、電流源３、インバータ１２及びスイッチ素子１４を省略して充電コンデンサ１の放電制御を廃止するとともに、外部からの充放電制御禁止信号の入力を無くし、半導体レーザ４の点灯を指示する点灯指示信号をモニターして半導体レーザ４に一定時間以上連続して点灯が指示されていることを検出する点灯指示信号長検出器１５を設けるようにしたものであり、バッファ１１及びスイッチ素子１３により充電制御回路１６が構成される。
【００３７】
充電制御回路１６は、半導体レーザ４が点灯してから半導体レーザ４の照射するレーザ光の光量を検出する光検出器７と、この光検出器７の出力信号を増幅する増幅器８の出力信号が半導体レーザ４の照射するレーザ光の光量に追従したであろう時刻を点灯指示信号長検出器１５の出力信号によって知って充電コンデンサ１への充電制御を行うものである。バッファ１１は、点灯指示信号長検出器１５から充電制御禁止信号として出力される出力信号が高レベルになることによってオンし、点灯指示信号長検出器１５から充電制御禁止信号として出力される出力信号が低レベルになることによってオフする。図７はこの様子を示したものであり、半導体レーザ４の点灯時間ｔが連続して一定時間以上になった時には、バッファ１１が点灯指示信号長検出器１５の出力信号によってオンして充電コンデンサ１の充電が許可され、基準信号電圧Ｖｒｅｆに対して増幅器８からの受光量信号電圧が低ければスイッチ素子１３が比較器９からバッファ１１を介して入力される充電制御信号によりオンになって電流源２から充電コンデンサ１に充電される。
【００３８】
点灯制御回路６は半導体レーザ４の点灯を指示する点灯指示信号によって半導体レーザ４に電流源５で生じる電流を流して半導体レーザ４を点灯させ、半導体レーザ４の照射するレーザ光の光量が光検出器７で検出される。光検出器７および増幅器８は半導体レーザ４から照射されたレーザ光の光量を電気信号に変換して増幅する。この増幅器８の出力信号波形は、光検出器７及び増幅器８の応答遅れによって半導体レーザ４が照射したレーザ光の光波形に対して徐々に立ち上がり、その立ち上がり遅れ時間Ｔｒが経過した後に半導体レーザ４が実際に照射しているレーザ光の光量を示す電圧に達する。
【００３９】
半導体レーザ４の点灯を指示する点灯指示信号は点灯制御回路６だけでなく点灯指示信号長検出器１５にも入力され、点灯指示信号長検出器１５は光検出器７および増幅器８による応答遅れ時間：立ち上がり遅れ時間Ｔｒを見込んだ時間以上の時間ｔ０が経過した後に充電の制御の禁止を解除する信号を充電制御回路１６へ出力し、充電制御回路１６は半導体レーザ４が照射しているレーザ光の光量をほぼ一定に保つように充電コンデンサ１に対して充電の制御を行う。
【００４０】
この充電制御回路１６による充電制御では、半導体レーザ４が照射するレーザ光の光量を示す増幅器８からの受光量信号電圧が基準信号電圧Ｖｒｅｆより低いときにはスイッチ素子１３がオンして充電コンデンサ１に充電用電流源２から充電し、半導体レーザ４が照射するレーザ光の光量を示す受光量信号電圧が基準信号電圧Ｖｒｅｆと等しくなったときにスイッチ素子１３がオフして充電コンデンサ１に対して充電するのを停止して充電コンデンサ１の充電電圧を維持するようにし、半導体レーザ４の照射するレーザ光の光量をほぼ一定にする。
【００４１】
点灯指示信号長検出器１５は、半導体レーザ４に対する点灯指示信号が解除されて点灯制御回路６により半導体レーザ４が消灯するとほぼ同時に出力信号を停止して充電コンデンサ１への充電の制御を禁止し、その時点の充電コンデンサ１の充電電圧を保持するようにする。
点灯指示信号長検出器１５は、半導体レーザ４に対する点灯指示信号が発生しても光検出器７および増幅器８による応答遅れ時間：立ち上がり遅れ時間Ｔｒを見込んだ時間ｔ０が経過せずに半導体レーザ４への点灯指示信号が解除されたときには出力信号を出力せずに充電の制御の禁止を解除しない。
【００４２】
図８は上記点灯指示信号長検出器１５の一例を示し、図９はその動作を示す。点灯指示信号長検出器１５は１ショットマルチバイブレータ１７及びオアゲート１８により構成される。半導体レーザ４に対する点灯指示信号は１ショットマルチバイブレータ１７に入力され、１ショットマルチバイブレータ１７は半導体レーザ４に対する点灯指示信号が発生してから光検出器７および増幅器８による応答遅れ時間：立ち上がり遅れ時間Ｔｒを見込んだ時間ｔ０（ｔ０＞Ｔｒ）のパルスを発生する。この１ショットマルチバイブレータ１７の出力信号と半導体レーザ４に対する点灯指示信号との論理和がオアゲート１８でとられ、このオアゲート１８の出力信号が充電の制御を禁止する信号として充電制御回路１６へ出力される。
【００４３】
この第１実施例では、充電コンデンサ１の放電制御を廃止するとともに、半導体レーザ４の点灯を指示する点灯指示信号をモニターして半導体レーザ４に一定時間以上連続して点灯が指示されていることを検出する点灯指示信号長検出器１５を設け、従来の半導体レーザ駆動装置で必要としていた半導体レーザのスイッチングに先立って充放電制御回路の作動を禁止する充放電制御禁止信号の入力を無くしたので、半導体レーザの照射レーザ光量をほぼ一定に保ったままで半導体レーザを簡便に高速スイッチングできる装置が安価に実現できる。
【００４４】
図１０は本発明の第２実施例における点灯指示信号長検出器１５を示し、図１１にその動作を示す。
この第２実施例は、請求項８記載の発明の実施例であり、上記第１実施例において、図１０に示す点灯指示信号長検出器１５を用いるようにしたものである。図１０に示す点灯指示信号長検出器１５は、インバ−タ１９〜２１、抵抗２２、コンデンサ２３及びダイオード２４からなるパルス先頭遅延回路によって構成される。
【００４５】
このパルス先頭遅延回路では、半導体レーザ４に対する点灯指示信号はインバータ１９に入力され、このインバータ１９は半導体レーザ４に対する点灯指示信号の反転波形を出力する（図１０のＡ部で発生する）。半導体レーザ４に対する点灯指示信号はインバータ２０にも入力され、このインバータ２０からＡ部の波形と同様な波形が出力される（図１０のＣ部で発生する）が、このＣ部に発生した高レベル（Ｈ）の信号はダイオード２４によって図１０のＢ部とは電気的に切り離されているためにＢ部には電気的な影響を及ぼさない。
【００４６】
Ａ部に発生した波形は抵抗２２、コンデンサ２３により構成される積分回路で積分されてＢ部に伝えられ、その波形の立ち上がりは抵抗２２、コンデンサ２３による時定数τ（抵抗２２の抵抗値×コンデンサ２３の容量）で決定される積分波形となる。
半導体レーザ４に対する点灯指示信号が解除されると、Ｃ部は低レベル（Ｌ）となる。コンデンサ２３に充電された電荷はダイオード２４を通ってインバータ２０に引き込まれ、Ｂ部の波形はＣ部がＬとなるとほぼ同時にＬになる。
【００４７】
Ｂ部の波形は、インバータ２１によって波形成形され、半導体レーザ４に対する点灯指示信号に対して立ち下がりのみが遅れたものとなる（点灯指示信号パルスの先頭が遅延したものとなる）。この立ち下がり遅れ時間：パルス先頭遅延時間は、Ｂ部の立ち上がり積分波形の時定数によって決定され、抵抗２２、コンデンサ２３の定数によって制御することができる。
このパルス先頭遅延時間は光検出器７および増幅器８による応答遅れ時間：立ち上がり遅れ時間Ｔｒを見込んだ時間ｔ０（ｔ０＞Ｔｒ）に設定されて安価な点灯指示信号長検出器１５が構成され、インバータ２１の出力信号が充電の制御を禁止する信号として充電制御回路１６へ出力される。
【００４８】
図１２は本発明の第３実施例におけるパルス先頭遅延回路からなる点灯指示信号長検出器１５を示し、図１３はその動作を示す。
この第３実施例は、請求項８記載の発明の実施例であって、上記第１実施例において、図１２に示す点灯指示信号長検出器１５を用いるようにしたものである。このパルス先頭遅延回路からなる点灯指示信号長検出器１５は、図１０に示すパルス先頭遅延回路において、半導体レーザ点灯指示信号を正論理にしてインバータ１９〜２１の代りにバッファ２５〜２７を用いるようにしたものであり、Ａ部及びＣ部の波形が半導体レーザ点灯指示信号と同じになる点を除いて図１０に示すパルス先頭遅延回路と同様に動作する。
【００４９】
なお、図１０及び図１２に示す点灯指示信号長検出器１５において、波形成形を担うインバータ２１およびバッファ２７をシュミット型のものにすることで、Ｂ部の積分波形の立ち上がり時のチャタリングを防止することができる。
請求項５記載の発明の実施例では、上記実施例において、充電コンデンサ１に充電するための電流源２を、半導体レーザ４の照射光量を増加させる増加率を規定するために定電流源としている。
【００５０】
また、本発明の他の実施例では、半導体レーザ４の照射光量を増加させる増加率を規定せず、上記実施例において、充電コンデンサ１に充電するための電流源２を、図１６（ａ）に示すように（＋）電源と充電コンデンサ１との間に抵抗２８を接続した簡易電流源としている。この場合、充電コンデンサ１の電圧ＶＣＨと電流Ｉとの関係は図１６（ｂ）のようになり、充電コンデンサ１の電圧が低いときには充電電流が多く流れる為半導体レーザ４の点灯初期において光量の増加を早めることができる。
【００５１】
上記実施例において、充電コンデンサ１に対して充電用の電流源２以外からの電流の流入が生じた場合には充電コンデンサ１の充電電圧が徐々に増加して行き、半導体レーザ４に流れる電流がそれにつれて徐々に増加して半導体レーザ４の照射光量をほぼ一定に保てなくなるばかりではなく、半導体レーザ４を破壊してしまうことが考えられる。
この状態を回避するために、本発明の他の実施例では、上記実施例において、図１７に示すように充電コンデンサ１に並列に抵抗２９を接続して常に充電コンデンサ１から抵抗２９を通して放電させるようにしている。この場合、放電電流は充電用電流源２からの電流量より少なく設定される。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように請求項１記載の発明によれば、レーザ光を照射する半導体レーザと、この半導体レーザから照射されるレーザ光の光量を検出する光検出器と、この光検出器の出力信号を増幅する増幅器と、この増幅器の出力信号から前記半導体レーザからのレーザ光の光量が所定の値に達しているかどうかを判断するために前記増幅器の出力信号を所定の基準信号と比較する比較器と、この比較器の出力信号によって充電が制御される充電コンデンサと、この充電コンデンサに充電する電流量を決定する第１の電流源と、前記充電コンデンサに充電された電圧に比例した電流を前記半導体レーザに流す第２の電流源と、前記半導体レーザからのレーザ光の光量が所定の値に達していないときに前記比較器が出力する信号によって前記充電コンデンサに充電するように前記充電コンデンサの充電を制御する充電制御回路とを備え、前記充電コンデンサの放電制御と、前記充電コンデンサの充放電制御を禁止する充放電制御禁止信号入力が無いので、半導体レーザの照射光量をほぼ一定に保ったままで半導体レーザを簡便に高速スイッチングすることが可能となり、安価に実現することが可能となる。
【００５３】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の半導体レーザ駆動装置において、前記半導体レーザの点灯を指示する点灯指示信号によって前記第２の電流源による電流を前記半導体レーザに流すことにより前記半導体レーザの点灯を制御する点灯制御回路を備えたので、充電コンデンサの放電制御を廃止するとともに、従来の半導体レーザ駆動装置で必要としていた半導体レーザのスイッチングに先立って充放電制御回路の作動を禁止する充放電制御禁止信号の入力を無くして、半導体レーザの照射光量をほぼ一定に保ったままで半導体レーザを簡便に高速スイッチングすることが可能となり、安価に実現することが可能となる。
【００５４】
請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の半導体レーザ駆動装置において、前記点灯指示信号によって前記半導体レーザが所定の時間以上連続して点灯するように指示されていることを検出する点灯指示信号長検出器を備え、この点灯指示信号長検出器が前記点灯指示信号によって前記半導体レーザが所定の時間以上連続して点灯するように指示されていることを検出したときに出力する信号によって前記充電制御回路が機能するようにしたので、充電コンデンサの放電制御を廃止できるとともに、従来の半導体レーザ駆動装置で必要としていた半導体レーザのスイッチングに先立って充放電制御回路の作動を禁止する充放電制御禁止信号の入力を無くすことができて、半導体レーザの照射光量をほぼ一定に保ったままで半導体レーザを簡便に高速スイッチングでき、安価に実現できる。
【００５５】
請求項４記載の発明によれば、請求項３記載の半導体レーザ駆動装置において、前記点灯指示信号長検出器が検出する前記所定の時間を、前記半導体レーザが点灯した後に前記光検出器および前記増幅器の出力信号が前記半導体レーザの照射しているレーザ光の光量に追従するまでの時間以上としたので、充電コンデンサの放電制御を廃止できるとともに、従来の半導体レーザ駆動装置で必要としていた半導体レーザのスイッチングに先立って充放電制御回路の作動を禁止する充放電制御禁止信号の入力を無くすことができて、半導体レーザの照射光量をほぼ一定に保ったままで半導体レーザを簡便に高速スイッチングでき、安価に実現できる。
【００５６】
請求項５記載の発明によれば、請求項１，２，３または４記載の半導体レーザ駆動装置において、前記第１の電流源を定電流源としたので、半導体レーザの照射光量を増加させる増加率を規定することができる。
【００５７】
請求項６記載の発明によれば、請求項１，２，３，４または５記載の半導体レーザ駆動装置において、前記半導体レーザが点灯している間は前記充電コンデンサからの放電の制御を行わないので、安価に実現できる。
【００５９】
請求項７記載の発明によれば、請求項３，４，５または６記載の半導体レーザ駆動装置において、前記点灯指示信号長検出器を１ショットマルチバイブレータによって構成したので、安価に実現できる。
【００６０】
請求項８記載の発明によれば、請求項３，４，５または６記載の半導体レーザ駆動装置において、前記点灯指示信号長検出器をパルス先頭遅延回路としたので、安価に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１〜４，６，７記載の発明の実施例を示す回路図である。
【図２】従来装置の半導体レーザ光量制御動作を示すタイミングチャートである。
【図３】従来装置における半導体レーザの光波形と増幅器の出力信号の遅れを示すタイミングチャートである。
【図４】従来装置における半導体レーザの高速スイッチング時の増幅器の出力状態を示すタイミングチャートである。
【図５】従来装置で充放電制御の禁止を行わなずに半導体レーザを高速にスイッチングしたときの状態を示すタイミングチャートである。
【図６】従来装置で充放電制御の禁止を行なって半導体レーザを高速にスイッチングしたときの状態を示すタイミングチャートである。
【図７】上記実施例で半導体レーザを高速にスイッチングしたときの状態を示すタイミングチャートである。
【図８】上記実施例の点灯指示信号長検出器を示すブロック図である。
【図９】同点灯指示信号長検出器の動作を示すタイミングチャートである。
【図１０】請求項８記載の発明の実施例の点灯指示信号長検出器を示す回路図である。
【図１１】同点灯指示信号長検出器の動作を示すタイミングチャートである。
【図１２】請求項８記載の発明の他の実施例の点灯指示信号長検出器を示す回路図である。
【図１３】同点灯指示信号長検出器の動作を示すタイミングチャートである。
【図１４】上記実施例で放電制御を行わないときの光量制御の状態を示すタイミングチャートである。
【図１５】一般的な半導体レーザのＩ−Ｌ特性を示す特性図である。
【図１６】本発明の他の実施例の一部を示す回路図である。
【図１７】本発明の他の実施例の一部を示す回路図である。
【図１８】従来の半導体レーザ駆動装置を示す回路図である。
【符号の説明】
１ 充電コンデンサ
２ 充電用電流源
４ 半導体レーザ
５ 半導体レーザ駆動用電流源
６ 半導体レーザ点灯制御回路
７ 光検出器
８ 増幅器
９ 比較器
１１ バッファ
１３ スイッチ素子
１５ 点灯指示信号長検出器
１６ 充電制御回路
１７ １ショットマルチバイブレータ
１８ オアゲート
１９〜２１ インバータ
２２ 抵抗
２３ コンデンサ
２４ ダイオード
２５〜２７ バッファ
２８，２９ 抵抗
【産業上の利用分野】
この発明は半導体レーザ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体レーザ駆動装置は、図１８に示すように充電コンデンサ１と、この充電コンデンサ１に充電してその充電電流量を決定するための充電用の電流源２と、充電コンデンサ１から放電してその放電電流量を決定するための放電用の電流源３と、充電コンデンサ１の充電電圧に比例した電流を半導体レーザ４に流す電流源５などを備えている。
【０００３】
点灯制御回路６は半導体レーザ４の点灯を指示する点灯指示信号によって半導体レーザ４に電流源５で生じる電流を流して半導体レーザ４を点灯させ、半導体レーザ４の照射するレーザ光の光量がホトダイオードからなる光検出器７で検出される。この光検出器７の出力信号は増幅器８で増幅されて受光量信号電圧となり、この受光量信号電圧と設定光量を示す基準信号電圧Ｖｒｅｆとが比較器９により比較される。
【０００４】
充放電制御回路１０は、比較器９の出力信号が充放電制御信号としてバッファ１１及びインバータ１２に入力され、スイッチ素子１３がバッファ１１の出力信号によりオン／オフ制御されて電流源２から充電コンデンサ１への充電電流をオン／オフ制御する。また、充放電制御回路１０は、スイッチ素子１４がインバータ１２の出力信号によりオン／オフ制御されて充電コンデンサ１から電流源３を通して放電する放電電流をオン／オフ制御する。
【０００５】
基準信号電圧Ｖｒｅｆに対して増幅器８からの受光量信号電圧が低ければ、スイッチ素子１３がオンになってスイッチ素子１４がオフになり、電流源２から充電コンデンサ１に充電されて充電コンデンサ１の充電電圧が上がって電流源５から半導体レーザ４へ流れる電流が増える。また、基準信号電圧Ｖｒｅｆに対して増幅器８からの受光量信号電圧が高ければ、スイッチ素子１３がオフになってスイッチ素子１４がオンになり、充電コンデンサ１から電流源３を通して放電されて充電コンデンサ１の充電電圧が下がって電流源５から半導体レーザ４へ流れる電流が減少する。このように比較器９からの充放電制御信号によって充電コンデンサ１への充放電が制御されて半導体レーザ４に流す電流量が制御され、半導体レーザ４の照射するレーザ光量がほぼ一定に保たれる。この様子を図２に示す。
【０００６】
また、半導体レーザ４をオン／オフに繰り返してスイッチングするスイッチング時にはそれに先立って充放電制御回路１０の作動を禁止する充放電制御禁止信号が入力され、この充放電制御禁止信号によりバッファ１１及びインバータ１２がオフになって充電コンデンサ１の充放電制御が行われなくなる。この様子を図６に示す。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記半導体レーザ駆動装置においては、半導体レーザ４を高速にオン／オフに繰り返してスイッチングするときには、半導体レーザ４の照射するレーザ光の光量を検出する光検出器７と、この光検出器７の出力信号を増幅する増幅器８の応答遅れにより、比較器９に増幅器８から入力されるレーザ光量を示す受光量信号電圧が実際のレーザ光量を示す電圧と異なってしまうために充電コンデンサ１の充放電制御が適正に行われなくなってしまい、半導体レーザ４の照射するレーザ光量をほぼ一定に保つことができなくなる。
【０００８】
以下、この現象について説明する。
図３は半導体レーザ４を比較的低速でスイッチングしたときの半導体レーザ４の照射するレーザ光の光波形とその光波形に対する増幅器４の出力信号波形を示したものである。図３に示すように半導体レーザ４からのレーザ光の光波形に対して増幅器８の出力信号波形は光検出器７および増幅器８の応答遅れによって立ち上がり遅れ時間Ｔｒ後に半導体レーザ４の照射光量を示す電圧に達する。
【０００９】
図４は半導体レーザ４を高速にスイッチングしたときの半導体レーザ４の照射するレーザ光の光波形と増幅器８の出力信号波形を示したものである。半導体レーザ４を高速にスイッチングしたときには、比較器９に増幅器８から入力される受光量信号電圧は、図４に示すように光検出器７および増幅器８の応答遅れによって半導体レーザ４が実際に照射しているレーザ光の光量を示す発光量電圧に達することができない。このため、比較器９は半導体レーザ４が照射しているレーザ光の光量が少ないという出力信号を出してしまい、半導体レーザ４に流す電流を増加させてレーザ光の光量を増加させるように充電コンデンサ１に充電させる。
【００１０】
充電コンデンサ１の充電電圧が増加するに従って半導体レーザ４が照射するレーザ光の光量が増加するが、比較器９に増幅器８から入力される受光量信号電圧は光検出器７および増幅器８の応答遅れのために基準信号電圧Ｖｒｅｆに対して低い状態のままとなり、充放電制御回路１０は充電コンデンサ１に対して更に充電するような制御を行う。
このように、半導体レーザ４に流れる電流は徐々に増加して半導体レーザ４の照射光量が徐々に増加して行き、しまいには半導体レーザ４の破壊に至ってしまう。この様子を図５に示す。
【００１１】
このために、上記半導体レーザ駆動装置においては、半導体レーザ４の点灯を指示する点灯指示信号のほかに半導体レーザ４のスイッチングに先立って充放電制御回路１０の作動を禁止する充放電制御禁止信号を入力していた。
また、上記半導体レーザ駆動装置においては、上述のように半導体レーザ４の照射するレーザ光の光量をみて充電コンデンサ１に対して充放電するよう制御が行われていたが、この充放電制御の必要性について検討して見る。
【００１２】
上記半導体レーザ駆動装置においては、電源を投入したときには、充電コンデンサ１は電荷がないために充電電圧が生じないので、半導体レーザ４には電流が流れず、半導体レーザ４は点灯しない。したがって、増幅器８からの受光量信号電圧が基準信号電圧Ｖｒｅｆより低くなっており、充電コンデンサ１に充電するような制御が充放電制御回路１０により行われ、半導体レーザ４に電流が流れだして増幅器８からの受光量信号電圧が基準信号電圧Ｖｒｅｆと等しくなると、充電コンデンサ１から放電するような制御が充放電制御回路１０により行われる。
【００１３】
増幅器８からの受光量信号電圧が基準信号電圧Ｖｒｅｆと等しくなったときに仮に充放電制御回路１０により充電コンデンサ１に対して充電されなくなるのみとして充電コンデンサ１の充電電圧を維持するようにすると、増幅器８からの受光量信号電圧が基準信号電圧Ｖｒｅｆと等しくなったときに放電充放電制御回路１０によって充電コンデンサ１に対して放電するように制御が行われるよりも半導体レーザ４の光量変動は少なくなる。この状態を図１４に示す。
【００１４】
図１５は半導体レーザの一般的な電流−光量特性（Ｉ−Ｌ特性）を示す。
図１５に示すように半導体レーザは、温度が上昇すると電流−光量変換効率が悪くなる。
半導体レーザ４を点灯させたときには、半導体レーザ４の自己発熱によって半導体レーザ４の温度が上昇して先に述べたように半導体レーザ４の電流−光量変換効率が悪くなり、半導体レーザ４が照射するレーザ光の光量を一定にしようとしたときには半導体レーザ４に流す電流を多くしなければならなくなる。
【００１５】
上記半導体レーザ駆動装置では、半導体レーザ４に流す電流を多くするために充電コンデンサ１に充電している。
以上のように半導体レーザ４の使用状態ならびに特性からは上記半導体レーザ駆動装置で行われている充電コンデンサ１に対する放電制御はコストに見合う効果を発揮しているとは言い難い。
【００１６】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、充電コンデンサの放電制御を廃止するとともに充電制御を禁止する充電制御禁止信号の入力を無くして簡便に半導体レーザを高速スイッチングできる安価な半導体レーザ駆動装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、レーザ光を照射する半導体レーザと、この半導体レーザから照射されるレーザ光の光量を検出する光検出器と、この光検出器の出力信号を増幅する増幅器と、この増幅器の出力信号から前記半導体レーザからのレーザ光の光量が所定の値に達しているかどうかを判断するために前記増幅器の出力信号を所定の基準信号と比較する比較器と、この比較器の出力信号によって充電が制御される充電コンデンサと、この充電コンデンサに充電する電流量を決定する第１の電流源と、前記充電コンデンサに充電された電圧に比例した電流を前記半導体レーザに流す第２の電流源と、前記半導体レーザからのレーザ光の光量が所定の値に達していないときに前記比較器が出力する信号によって前記充電コンデンサに充電するように前記充電コンデンサの充電を制御する充電制御回路とを備え、前記充電コンデンサの放電制御と、前記充電コンデンサの充放電制御を禁止する充放電制御禁止信号入力が無いものである。
【００１８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の半導体レーザ駆動装置において、前記半導体レーザの点灯を指示する点灯指示信号によって前記第２の電流源による電流を前記半導体レーザに流すことにより前記半導体レーザの点灯を制御する点灯制御回路を備えたものである。
【００１９】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の半導体レーザ駆動装置において、前記点灯指示信号によって前記半導体レーザが所定の時間以上連続して点灯するように指示されていることを検出する点灯指示信号長検出器を備え、この点灯指示信号長検出器が前記点灯指示信号によって前記半導体レーザが所定の時間以上連続して点灯するように指示されていることを検出したときに出力する信号によって前記充電制御回路が機能するようにしたものである。
【００２０】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の半導体レーザ駆動装置において、前記点灯指示信号長検出器が検出する前記所定の時間を、前記半導体レーザが点灯した後に前記光検出器および前記増幅器の出力信号が前記半導体レーザの照射しているレーザ光の光量に追従するまでの時間以上としたものである。
【００２１】
請求項５記載の発明は、請求項１，２，３または４記載の半導体レーザ駆動装置において、前記第１の電流源を定電流源としたものである。
【００２２】
請求項６記載の発明は、請求項１，２，３，４または５記載の半導体レーザ駆動装置において、前記半導体レーザが点灯している間は前記充電コンデンサからの放電の制御を行わないものである。
【００２４】
請求項７記載の発明は、請求項３，４，５または６記載の半導体レーザ駆動装置において、前記点灯指示信号長検出器を１ショットマルチバイブレータによって構成したものである。
【００２５】
請求項８記載の発明は、請求項３，４，５または６記載の半導体レーザ駆動装置において、前記点灯指示信号長検出器をパルス先頭遅延回路としたものである。
【００２６】
【作用】
請求項１記載の発明では、半導体レーザはレーザ光を照射し、この半導体レーザから照射されるレーザ光の光量が光検出器により検出される。この光検出器の出力信号が増幅器により増幅され、比較器が増幅器の出力信号から半導体レーザよりのレーザ光の光量が所定の値に達しているかどうかを判断するために増幅器の出力信号を所定の基準信号と比較する。充電制御回路は半導体レーザからのレーザ光の光量が所定の値に達していないときに比較器が出力する信号によって充電コンデンサに充電するように充電コンデンサの充電を制御する。充電コンデンサに充電する電流量が第１の電流源により決定され、第２の電流源は充電コンデンサに充電された電圧に比例した電流を半導体レーザに流す。充電コンデンサの放電制御と、充電コンデンサの充放電制御を禁止する充放電制御禁止信号入力は無い。
【００２７】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の半導体レーザ駆動装置において、点灯制御回路が半導体レーザの点灯を指示する点灯指示信号によって第２の電流源による電流を半導体レーザに流すことにより半導体レーザの点灯を制御する。
【００２８】
請求項３記載の発明では、請求項２記載の半導体レーザ駆動装置において、点灯指示信号長検出器が点灯指示信号によって半導体レーザが所定の時間以上連続して点灯するように指示されていることを検出し、この点灯指示信号長検出器が点灯指示信号によって半導体レーザが所定の時間以上連続して点灯するように指示されていることを検出したときに出力する信号によって充電制御回路が機能する。
【００２９】
請求項４記載の発明では、請求項３記載の半導体レーザ駆動装置において、点灯指示信号長検出器が検出する前記所定の時間は、半導体レーザが点灯した後に光検出器および増幅器の出力信号が半導体レーザの照射しているレーザ光の光量に追従するまでの時間以上である。
【００３０】
請求項５記載の発明では、請求項１，２，３または４記載の半導体レーザ駆動装置において、充電コンデンサに充電する電流量が定電流源からなる第１の電流源により決定される。
【００３１】
請求項６記載の発明では、請求項１，２，３，４または５記載の半導体レーザ駆動装置において、半導体レーザが点灯している間は充電コンデンサからの放電の制御を行わない。
【００３３】
請求項７記載の発明では、請求項３，４，５または６記載の半導体レーザ駆動装置において、１ショットマルチバイブレータによって構成された点灯指示信号長検出器が、点灯指示信号によって半導体レーザが所定の時間以上連続して点灯するように指示されていることを検出する。
【００３４】
請求項８記載の発明では、請求項３，４，５または６記載の半導体レーザ駆動装置において、パルス先頭遅延回路からなる点灯指示信号長検出器が、点灯指示信号によって半導体レーザが所定の時間以上連続して点灯するように指示されていることを検出する。
【００３５】
【実施例】
図１は本発明の第１実施例の構成を示すものである。
【００３６】
この第１実施例は、請求項１〜４，６，７記載の発明の実施例である。この第１実施例は、前記半導体レーザ駆動装置において、電流源３、インバータ１２及びスイッチ素子１４を省略して充電コンデンサ１の放電制御を廃止するとともに、外部からの充放電制御禁止信号の入力を無くし、半導体レーザ４の点灯を指示する点灯指示信号をモニターして半導体レーザ４に一定時間以上連続して点灯が指示されていることを検出する点灯指示信号長検出器１５を設けるようにしたものであり、バッファ１１及びスイッチ素子１３により充電制御回路１６が構成される。
【００３７】
充電制御回路１６は、半導体レーザ４が点灯してから半導体レーザ４の照射するレーザ光の光量を検出する光検出器７と、この光検出器７の出力信号を増幅する増幅器８の出力信号が半導体レーザ４の照射するレーザ光の光量に追従したであろう時刻を点灯指示信号長検出器１５の出力信号によって知って充電コンデンサ１への充電制御を行うものである。バッファ１１は、点灯指示信号長検出器１５から充電制御禁止信号として出力される出力信号が高レベルになることによってオンし、点灯指示信号長検出器１５から充電制御禁止信号として出力される出力信号が低レベルになることによってオフする。図７はこの様子を示したものであり、半導体レーザ４の点灯時間ｔが連続して一定時間以上になった時には、バッファ１１が点灯指示信号長検出器１５の出力信号によってオンして充電コンデンサ１の充電が許可され、基準信号電圧Ｖｒｅｆに対して増幅器８からの受光量信号電圧が低ければスイッチ素子１３が比較器９からバッファ１１を介して入力される充電制御信号によりオンになって電流源２から充電コンデンサ１に充電される。
【００３８】
点灯制御回路６は半導体レーザ４の点灯を指示する点灯指示信号によって半導体レーザ４に電流源５で生じる電流を流して半導体レーザ４を点灯させ、半導体レーザ４の照射するレーザ光の光量が光検出器７で検出される。光検出器７および増幅器８は半導体レーザ４から照射されたレーザ光の光量を電気信号に変換して増幅する。この増幅器８の出力信号波形は、光検出器７及び増幅器８の応答遅れによって半導体レーザ４が照射したレーザ光の光波形に対して徐々に立ち上がり、その立ち上がり遅れ時間Ｔｒが経過した後に半導体レーザ４が実際に照射しているレーザ光の光量を示す電圧に達する。
【００３９】
半導体レーザ４の点灯を指示する点灯指示信号は点灯制御回路６だけでなく点灯指示信号長検出器１５にも入力され、点灯指示信号長検出器１５は光検出器７および増幅器８による応答遅れ時間：立ち上がり遅れ時間Ｔｒを見込んだ時間以上の時間ｔ０が経過した後に充電の制御の禁止を解除する信号を充電制御回路１６へ出力し、充電制御回路１６は半導体レーザ４が照射しているレーザ光の光量をほぼ一定に保つように充電コンデンサ１に対して充電の制御を行う。
【００４０】
この充電制御回路１６による充電制御では、半導体レーザ４が照射するレーザ光の光量を示す増幅器８からの受光量信号電圧が基準信号電圧Ｖｒｅｆより低いときにはスイッチ素子１３がオンして充電コンデンサ１に充電用電流源２から充電し、半導体レーザ４が照射するレーザ光の光量を示す受光量信号電圧が基準信号電圧Ｖｒｅｆと等しくなったときにスイッチ素子１３がオフして充電コンデンサ１に対して充電するのを停止して充電コンデンサ１の充電電圧を維持するようにし、半導体レーザ４の照射するレーザ光の光量をほぼ一定にする。
【００４１】
点灯指示信号長検出器１５は、半導体レーザ４に対する点灯指示信号が解除されて点灯制御回路６により半導体レーザ４が消灯するとほぼ同時に出力信号を停止して充電コンデンサ１への充電の制御を禁止し、その時点の充電コンデンサ１の充電電圧を保持するようにする。
点灯指示信号長検出器１５は、半導体レーザ４に対する点灯指示信号が発生しても光検出器７および増幅器８による応答遅れ時間：立ち上がり遅れ時間Ｔｒを見込んだ時間ｔ０が経過せずに半導体レーザ４への点灯指示信号が解除されたときには出力信号を出力せずに充電の制御の禁止を解除しない。
【００４２】
図８は上記点灯指示信号長検出器１５の一例を示し、図９はその動作を示す。点灯指示信号長検出器１５は１ショットマルチバイブレータ１７及びオアゲート１８により構成される。半導体レーザ４に対する点灯指示信号は１ショットマルチバイブレータ１７に入力され、１ショットマルチバイブレータ１７は半導体レーザ４に対する点灯指示信号が発生してから光検出器７および増幅器８による応答遅れ時間：立ち上がり遅れ時間Ｔｒを見込んだ時間ｔ０（ｔ０＞Ｔｒ）のパルスを発生する。この１ショットマルチバイブレータ１７の出力信号と半導体レーザ４に対する点灯指示信号との論理和がオアゲート１８でとられ、このオアゲート１８の出力信号が充電の制御を禁止する信号として充電制御回路１６へ出力される。
【００４３】
この第１実施例では、充電コンデンサ１の放電制御を廃止するとともに、半導体レーザ４の点灯を指示する点灯指示信号をモニターして半導体レーザ４に一定時間以上連続して点灯が指示されていることを検出する点灯指示信号長検出器１５を設け、従来の半導体レーザ駆動装置で必要としていた半導体レーザのスイッチングに先立って充放電制御回路の作動を禁止する充放電制御禁止信号の入力を無くしたので、半導体レーザの照射レーザ光量をほぼ一定に保ったままで半導体レーザを簡便に高速スイッチングできる装置が安価に実現できる。
【００４４】
図１０は本発明の第２実施例における点灯指示信号長検出器１５を示し、図１１にその動作を示す。
この第２実施例は、請求項８記載の発明の実施例であり、上記第１実施例において、図１０に示す点灯指示信号長検出器１５を用いるようにしたものである。図１０に示す点灯指示信号長検出器１５は、インバ−タ１９〜２１、抵抗２２、コンデンサ２３及びダイオード２４からなるパルス先頭遅延回路によって構成される。
【００４５】
このパルス先頭遅延回路では、半導体レーザ４に対する点灯指示信号はインバータ１９に入力され、このインバータ１９は半導体レーザ４に対する点灯指示信号の反転波形を出力する（図１０のＡ部で発生する）。半導体レーザ４に対する点灯指示信号はインバータ２０にも入力され、このインバータ２０からＡ部の波形と同様な波形が出力される（図１０のＣ部で発生する）が、このＣ部に発生した高レベル（Ｈ）の信号はダイオード２４によって図１０のＢ部とは電気的に切り離されているためにＢ部には電気的な影響を及ぼさない。
【００４６】
Ａ部に発生した波形は抵抗２２、コンデンサ２３により構成される積分回路で積分されてＢ部に伝えられ、その波形の立ち上がりは抵抗２２、コンデンサ２３による時定数τ（抵抗２２の抵抗値×コンデンサ２３の容量）で決定される積分波形となる。
半導体レーザ４に対する点灯指示信号が解除されると、Ｃ部は低レベル（Ｌ）となる。コンデンサ２３に充電された電荷はダイオード２４を通ってインバータ２０に引き込まれ、Ｂ部の波形はＣ部がＬとなるとほぼ同時にＬになる。
【００４７】
Ｂ部の波形は、インバータ２１によって波形成形され、半導体レーザ４に対する点灯指示信号に対して立ち下がりのみが遅れたものとなる（点灯指示信号パルスの先頭が遅延したものとなる）。この立ち下がり遅れ時間：パルス先頭遅延時間は、Ｂ部の立ち上がり積分波形の時定数によって決定され、抵抗２２、コンデンサ２３の定数によって制御することができる。
このパルス先頭遅延時間は光検出器７および増幅器８による応答遅れ時間：立ち上がり遅れ時間Ｔｒを見込んだ時間ｔ０（ｔ０＞Ｔｒ）に設定されて安価な点灯指示信号長検出器１５が構成され、インバータ２１の出力信号が充電の制御を禁止する信号として充電制御回路１６へ出力される。
【００４８】
図１２は本発明の第３実施例におけるパルス先頭遅延回路からなる点灯指示信号長検出器１５を示し、図１３はその動作を示す。
この第３実施例は、請求項８記載の発明の実施例であって、上記第１実施例において、図１２に示す点灯指示信号長検出器１５を用いるようにしたものである。このパルス先頭遅延回路からなる点灯指示信号長検出器１５は、図１０に示すパルス先頭遅延回路において、半導体レーザ点灯指示信号を正論理にしてインバータ１９〜２１の代りにバッファ２５〜２７を用いるようにしたものであり、Ａ部及びＣ部の波形が半導体レーザ点灯指示信号と同じになる点を除いて図１０に示すパルス先頭遅延回路と同様に動作する。
【００４９】
なお、図１０及び図１２に示す点灯指示信号長検出器１５において、波形成形を担うインバータ２１およびバッファ２７をシュミット型のものにすることで、Ｂ部の積分波形の立ち上がり時のチャタリングを防止することができる。
請求項５記載の発明の実施例では、上記実施例において、充電コンデンサ１に充電するための電流源２を、半導体レーザ４の照射光量を増加させる増加率を規定するために定電流源としている。
【００５０】
また、本発明の他の実施例では、半導体レーザ４の照射光量を増加させる増加率を規定せず、上記実施例において、充電コンデンサ１に充電するための電流源２を、図１６（ａ）に示すように（＋）電源と充電コンデンサ１との間に抵抗２８を接続した簡易電流源としている。この場合、充電コンデンサ１の電圧ＶＣＨと電流Ｉとの関係は図１６（ｂ）のようになり、充電コンデンサ１の電圧が低いときには充電電流が多く流れる為半導体レーザ４の点灯初期において光量の増加を早めることができる。
【００５１】
上記実施例において、充電コンデンサ１に対して充電用の電流源２以外からの電流の流入が生じた場合には充電コンデンサ１の充電電圧が徐々に増加して行き、半導体レーザ４に流れる電流がそれにつれて徐々に増加して半導体レーザ４の照射光量をほぼ一定に保てなくなるばかりではなく、半導体レーザ４を破壊してしまうことが考えられる。
この状態を回避するために、本発明の他の実施例では、上記実施例において、図１７に示すように充電コンデンサ１に並列に抵抗２９を接続して常に充電コンデンサ１から抵抗２９を通して放電させるようにしている。この場合、放電電流は充電用電流源２からの電流量より少なく設定される。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように請求項１記載の発明によれば、レーザ光を照射する半導体レーザと、この半導体レーザから照射されるレーザ光の光量を検出する光検出器と、この光検出器の出力信号を増幅する増幅器と、この増幅器の出力信号から前記半導体レーザからのレーザ光の光量が所定の値に達しているかどうかを判断するために前記増幅器の出力信号を所定の基準信号と比較する比較器と、この比較器の出力信号によって充電が制御される充電コンデンサと、この充電コンデンサに充電する電流量を決定する第１の電流源と、前記充電コンデンサに充電された電圧に比例した電流を前記半導体レーザに流す第２の電流源と、前記半導体レーザからのレーザ光の光量が所定の値に達していないときに前記比較器が出力する信号によって前記充電コンデンサに充電するように前記充電コンデンサの充電を制御する充電制御回路とを備え、前記充電コンデンサの放電制御と、前記充電コンデンサの充放電制御を禁止する充放電制御禁止信号入力が無いので、半導体レーザの照射光量をほぼ一定に保ったままで半導体レーザを簡便に高速スイッチングすることが可能となり、安価に実現することが可能となる。
【００５３】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の半導体レーザ駆動装置において、前記半導体レーザの点灯を指示する点灯指示信号によって前記第２の電流源による電流を前記半導体レーザに流すことにより前記半導体レーザの点灯を制御する点灯制御回路を備えたので、充電コンデンサの放電制御を廃止するとともに、従来の半導体レーザ駆動装置で必要としていた半導体レーザのスイッチングに先立って充放電制御回路の作動を禁止する充放電制御禁止信号の入力を無くして、半導体レーザの照射光量をほぼ一定に保ったままで半導体レーザを簡便に高速スイッチングすることが可能となり、安価に実現することが可能となる。
【００５４】
請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の半導体レーザ駆動装置において、前記点灯指示信号によって前記半導体レーザが所定の時間以上連続して点灯するように指示されていることを検出する点灯指示信号長検出器を備え、この点灯指示信号長検出器が前記点灯指示信号によって前記半導体レーザが所定の時間以上連続して点灯するように指示されていることを検出したときに出力する信号によって前記充電制御回路が機能するようにしたので、充電コンデンサの放電制御を廃止できるとともに、従来の半導体レーザ駆動装置で必要としていた半導体レーザのスイッチングに先立って充放電制御回路の作動を禁止する充放電制御禁止信号の入力を無くすことができて、半導体レーザの照射光量をほぼ一定に保ったままで半導体レーザを簡便に高速スイッチングでき、安価に実現できる。
【００５５】
請求項４記載の発明によれば、請求項３記載の半導体レーザ駆動装置において、前記点灯指示信号長検出器が検出する前記所定の時間を、前記半導体レーザが点灯した後に前記光検出器および前記増幅器の出力信号が前記半導体レーザの照射しているレーザ光の光量に追従するまでの時間以上としたので、充電コンデンサの放電制御を廃止できるとともに、従来の半導体レーザ駆動装置で必要としていた半導体レーザのスイッチングに先立って充放電制御回路の作動を禁止する充放電制御禁止信号の入力を無くすことができて、半導体レーザの照射光量をほぼ一定に保ったままで半導体レーザを簡便に高速スイッチングでき、安価に実現できる。
【００５６】
請求項５記載の発明によれば、請求項１，２，３または４記載の半導体レーザ駆動装置において、前記第１の電流源を定電流源としたので、半導体レーザの照射光量を増加させる増加率を規定することができる。
【００５７】
請求項６記載の発明によれば、請求項１，２，３，４または５記載の半導体レーザ駆動装置において、前記半導体レーザが点灯している間は前記充電コンデンサからの放電の制御を行わないので、安価に実現できる。
【００５９】
請求項７記載の発明によれば、請求項３，４，５または６記載の半導体レーザ駆動装置において、前記点灯指示信号長検出器を１ショットマルチバイブレータによって構成したので、安価に実現できる。
【００６０】
請求項８記載の発明によれば、請求項３，４，５または６記載の半導体レーザ駆動装置において、前記点灯指示信号長検出器をパルス先頭遅延回路としたので、安価に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１〜４，６，７記載の発明の実施例を示す回路図である。
【図２】従来装置の半導体レーザ光量制御動作を示すタイミングチャートである。
【図３】従来装置における半導体レーザの光波形と増幅器の出力信号の遅れを示すタイミングチャートである。
【図４】従来装置における半導体レーザの高速スイッチング時の増幅器の出力状態を示すタイミングチャートである。
【図５】従来装置で充放電制御の禁止を行わなずに半導体レーザを高速にスイッチングしたときの状態を示すタイミングチャートである。
【図６】従来装置で充放電制御の禁止を行なって半導体レーザを高速にスイッチングしたときの状態を示すタイミングチャートである。
【図７】上記実施例で半導体レーザを高速にスイッチングしたときの状態を示すタイミングチャートである。
【図８】上記実施例の点灯指示信号長検出器を示すブロック図である。
【図９】同点灯指示信号長検出器の動作を示すタイミングチャートである。
【図１０】請求項８記載の発明の実施例の点灯指示信号長検出器を示す回路図である。
【図１１】同点灯指示信号長検出器の動作を示すタイミングチャートである。
【図１２】請求項８記載の発明の他の実施例の点灯指示信号長検出器を示す回路図である。
【図１３】同点灯指示信号長検出器の動作を示すタイミングチャートである。
【図１４】上記実施例で放電制御を行わないときの光量制御の状態を示すタイミングチャートである。
【図１５】一般的な半導体レーザのＩ−Ｌ特性を示す特性図である。
【図１６】本発明の他の実施例の一部を示す回路図である。
【図１７】本発明の他の実施例の一部を示す回路図である。
【図１８】従来の半導体レーザ駆動装置を示す回路図である。
【符号の説明】
１ 充電コンデンサ
２ 充電用電流源
４ 半導体レーザ
５ 半導体レーザ駆動用電流源
６ 半導体レーザ点灯制御回路
７ 光検出器
８ 増幅器
９ 比較器
１１ バッファ
１３ スイッチ素子
１５ 点灯指示信号長検出器
１６ 充電制御回路
１７ １ショットマルチバイブレータ
１８ オアゲート
１９〜２１ インバータ
２２ 抵抗
２３ コンデンサ
２４ ダイオード
２５〜２７ バッファ
２８，２９ 抵抗
Claims (8)
- レーザ光を照射する半導体レーザと、この半導体レーザから照射されるレーザ光の光量を検出する光検出器と、この光検出器の出力信号を増幅する増幅器と、この増幅器の出力信号から前記半導体レーザからのレーザ光の光量が所定の値に達しているかどうかを判断するために前記増幅器の出力信号を所定の基準信号と比較する比較器と、この比較器の出力信号によって充電が制御される充電コンデンサと、この充電コンデンサに充電する電流量を決定する第１の電流源と、前記充電コンデンサに充電された電圧に比例した電流を前記半導体レーザに流す第２の電流源と、前記半導体レーザからのレーザ光の光量が所定の値に達していないときに前記比較器が出力する信号によって前記充電コンデンサに充電するように前記充電コンデンサの充電を制御する充電制御回路とを備え、前記充電コンデンサの放電制御と、前記充電コンデンサの充放電制御を禁止する充放電制御禁止信号入力が無いことを特徴とする半導体レーザ駆動装置。
- 請求項１記載の半導体レーザ駆動装置において、前記半導体レーザの点灯を指示する点灯指示信号によって前記第２の電流源による電流を前記半導体レーザに流すことにより前記半導体レーザの点灯を制御する点灯制御回路を備えたことを特徴とする半導体レーザ駆動装置。
- 請求項２記載の半導体レーザ駆動装置において、前記点灯指示信号によって前記半導体レーザが所定の時間以上連続して点灯するように指示されていることを検出する点灯指示信号長検出器を備え、この点灯指示信号長検出器が前記点灯指示信号によって前記半導体レーザが所定の時間以上連続して点灯するように指示されていることを検出したときに出力する信号によって前記充電制御回路が機能するようにしたことを特徴とする半導体レ−ザ駆動装置。
- 請求項３記載の半導体レーザ駆動装置において、前記点灯指示信号長検出器が検出する前記所定の時間を、前記半導体レーザが点灯した後に前記光検出器および前記増幅器の出力信号が前記半導体レーザの照射しているレーザ光の光量に追従するまでの時間以上としたことを特徴とする半導体レーザ駆動装置。
- 請求項１，２，３または４記載の半導体レーザ駆動装置において、前記第１の電流源を定電流源としたことを特徴とする半導体レーザ駆動装置。
- 請求項１，２，３，４または５記載の半導体レーザ駆動装置において、前記半導体レーザが点灯している間は前記充電コンデンサからの放電の制御を行わないことを特徴とする半導体レーザ駆動装置。
- 請求項３，４，５または６記載の半導体レーザ駆動装置において、前記点灯指示信号長検出器を１ショットマルチバイブレータによって構成したことを特徴とする半導体レーザ駆動装置。
- 請求項３，４，５または６記載の半導体レーザ駆動装置において、前記点灯指示信号長検出器をパルス先頭遅延回路としたことを特徴とする半導体レーザ駆動装置。
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