JP5357118B2 - 半導体レーザ駆動制御回路 - Google Patents

Description

本発明は、レーザダイオードを駆動する半導体レーザ駆動制御回路に係り、特に、レーザダイオードの射出パワー調整制御のための機構を備えた半導体レーザ駆動制御回路に関する。

一般的に、レーザダイオードから感光体上へ照射されるレーザ光の射出パワーと、レーザ光が照射された光電変換素子が発生する電流との関係は、レーザダイオードの射出に関する特性によるばらつき、レーザ光を感光体に導く光学系の透過率のばらつき、光電変換素子の感度のばらつき等によってばらつくことが知られている。ばらつきにより、レーザダイオードから射出されたレーザ光のパワーと光電変換素子により発生する電流との関係が適正な範囲から外れることが考えられる。

このような事態を避けるため、レーザプリンタでは、感光体が確実に露光されるように、レーザダイオードの射出パワーを最適な値（以下、この値を「基準パワー」という）に調整している。調整には、レーザダイオードが射出した光を光電変換素子でモニタし、そのパワーが一定になるようにフィードバック制御が用いられる場合がある。フィードバック制御が行われる半導体レーザの駆動に関する従来技術としては、例えば、特許文献１、２、３が挙げられる。

図５は、レーザプリンタで使用される従来の半導体レーザ駆動制御回路を含む半導体レーザ装置におけるフィードバック制御を説明するための図である。図５に示した半導体レーザ装置は、レーザ光を射出する半導体レーザモジュール１０、半導体レーザモジュール１０から射出されたレーザ光を検出する検出部９、検出部９による検出結果に基づいて、半導体レーザモジュール１０を制御する半導体レーザ駆動制御回路１１０を有している。

このような半導体レーザ装置では、半導体レーザモジュール１０がレーザダイオード６、光電変換素子７を備えている。パワーメータ８は、半導体レーザモジュール１０から射出されるレーザ光のパワーをモニタする装置である。レーザダイオード６の射出パワーは、光電変換素子７によって電流Ｉmに変換される。電流Ｉmは、トリマブル抵抗器１２によって電流―電圧変換され、さらに電圧調整器１３によって調整される。トリマブル抵抗器１２による電圧変換後の電圧をＶx、電圧調整器１３による調整後の電圧をＶmと記す。

比較器３は、電圧Ｖmと基準パワーに基づく基準電圧Ｖrefとを比較する。比較器３による比較の結果を示す信号がレーザ駆動制御部５に出力される。レーザ駆動制御部５は、出力された信号に応じた電流ＩIdをレーザダイオード６に出力し、レーザダイオード６の射出パワーが一定になるようにフィードバックをかける。レーザダイオード６の射出パワーは、パワーメータ８でモニタされる。

ここで、トリマブル抵抗器１２は、上記した様々なばらつきを吸収し、光電変換素子７によって発生する電流Ｉmを基準パワーに調整することを目的にして使用されている。電流Ｉmの最小値Ｉm_minと最大値Ｉm_maxとの比Ｉm_max／Ｉm_minが、数十倍程度になる場合もある。電圧調整器１３は、トリマブル抵抗器１２によって電流―電圧変換された電圧Ｖxをハイインピーダンスでバッファリングする、比較器３の入力許容電圧範囲内に調整する、あるいはトリマブル抵抗器１２と同様にばらつきを吸収する目的で光電変換素子７から比較器３の間に挿入される場合がある。

なお、従来技術では、トリマブル抵抗器１２の調整精度が、基準パワーの調整精度を決定する。したがって、射出パワーの調整範囲を広くし、かつ、調整精度を高めるため、特許文献３に記載された発明のように、多回転式トリマブル抵抗器を使用する場合や、精度の異なるトリマブル抵抗器を複数個組み合わせる場合もある。
また、レーザプリンタで使用される半導体レーザ装置では、基準パワー調整後、温度の変化によってレーザダイオードの射出パワーが変化することがある。基準パワー調整後の射出パワーの変化を防ぎ、レーザダイオードの射出パワーを一定にするための技術として、従来から、ＡＰＣ（Auto Power Control）がある。図５に示した構成において、レーザダイオード６で発生する射出パワーの温度による変動をＡＰＣによって確実に吸収するため、検出部９に温度依存の少ないトリマブル抵抗器１２を使用する場合もある。

特開平５−２３１６号公報 特開平１１−３３０５９９号公報 特開平９−３２１３７７号公報

しかしながら、上記したレーザダイオード等の特性ばらつきを吸収し、レーザの射出パワーを基準パワーに調整する手段として、トリマブル抵抗器を用いるには、以下の問題がある。すなわち、先ず、広範囲、高精度で温度依存の少ないトリマブル抵抗器が必要となる。また、トリマブル抵抗器の抵抗値の調整は、物理的な微調整が必要であり自動化が難しい。また、抵抗値の調整を誤ると、レーザダイオードが最大定格を超えて発光し、破壊に至る恐れもある。
また、調整後の抵抗値の把握も難しい上に、調整後のトリマブル抵抗器の状態を、振動や衝撃を始め如何なる環境下においても物理的に保持しなくてはならない。さらに、図５に示したレーザダイオード６が複数個存在する装置では、各レーザダイオードを基準パワーに調整するために、複数個分のトリマブル抵抗器が必要になる。
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであって、トリマブル抵抗器を用いずに、レーザの射出パワーを高精度で簡単に調整できる、半導体レーザ駆動制御回路を提供することを目的とする。

本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、レーザ光を光電変換して得られる光電流を検出し、当該検出によって得られた検出値と所定の基準値との相違に基づいて、前記レーザ光を射出したレーザ装置をフィードバック制御する半導体レーザ駆動制御回路（１１）において、前記光電流を入力し、変更可能に設定されるミラー比に基づいて、前記光電流に比例するミラー電流を出力する電流−電流変換器（１）と、変更可能に設定される前記基準値を示すリファレンス電流が出力されるＤ／Ａ変換器（２）と、前記電流−電流変換器の出力電流と前記Ｄ／Ａ変換器のリファレンス電流とを比較する比較器（３）と、該比較器による比較の結果に基づいて、前記半導体レーザ装置から射出されるレーザ光が前記基準値と一致するように、前記半導体レーザ装置をフィードバック制御するレーザ駆動制御部（５）とを備え、前記Ｄ／Ａ変換器のコードは、前記ミラー比が設定された後に調整されることを特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記電流−電流変換器は、前記ミラー電流のミラー比を設定するスイッチ群（６２０、７２０）を備え、該スイッチ群による設定に応じて、前記光電流を所定の範囲に正規化されたミラー電流に変換することを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記電流―電流変換器は、前記レーザ光を光電変換する光電変換素子に一定のバイアス電圧を与え、前記光電流を１／ｎ倍の電流に変換するミラー比ｎ：１の複数のミラー回路（５１０、６１０、７１０）を備え、前記光電流は、前記ミラー比に応じて前記複数のミラー回路に分配されることを特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、請求項１，２又は３に記載の発明において、前記電流−電流変換器と前記Ｄ／Ａ変換器と前記比較器とが、前記レーザ光の検出部（９）を構成し、該検出部は、集積回路化されていることを特徴とする。

本発明によれば、トリマブル抵抗器を必要としない半導体レーザ駆動制御回路を提供することができる。このため、レーザ装置の調整において、物理的な微調整を必要としないため自動化が容易となり、最大定格を超えて発光させることによってレーザダイオードを破壊する恐れも低くなる。また、調整後の抵抗値の把握が把握しやすく、従来のように、トリマブル抵抗器の調整後の状態を厳重に保持する必要はない。さらに、レーザダイオードが複数個存在する装置においては、各レーザダイオードに対して基準パワーに調整できるようにしたので、複数個分のトリマブル抵抗器を必要とすることもなくなる。

本発明の一実施形態の半導体レーザ装置の全体構成示すブロック図である。 図１に示した半導体レーザ装置の検出部の、電流―電流変換器をより具体的に示した図である。 図２に示したバイアス供給部をより詳細に説明するための図である。 本発明の一実施形態のレーザの射出パワーの調整例を説明するためのフローチャートである。 レーザプリンタで使用される従来の半導体レーザ装置におけるフィードバック制御を説明するための図である。

以下、本発明の一実施形態に係る半導体レーザ駆動制御回路を図面に基づいて説明する。
（半導体レーザ駆動制御回路）
図１は、本実施形態の半導体レーザ駆動制御回路を含む半導体レーザ装置全体の構成示すブロック図である。図１において、図５中に示した構成と同様の構成については同様の符号を付して示す。
図１に示したように、本実施形態の半導体レーザ装置は、半導体レーザモジュール１０と、半導体レーザモジュール１０を制御する半導体レーザ駆動制御回路１１と、半導体レーザ駆動制御回路１１を外部から制御するコントローラ（図中に外部制御装置とも記す）４と、半導体レーザモジュール１０から出力されるレーザ光のパワーをモニタするパワーメータ８を含んでいる。以上の構成のうち、半導体レーザ駆動制御回路１１が本実施形態の半導体レーザ駆動制御回路を構成する。

なお、以上の構成においては、コントローラ４が半導体レーザ駆動制御回路１１と別体となっていて、コントローラ４は半導体レーザ駆動制御回路１１を外部から制御するように構成されている。しかし、本実施形態はこのような構成に限定されるものでなく、コントローラ４が半導体レーザ駆動制御回路１１に含まれるよう構成してもよい。また、半導体レーザ駆動制御回路１１に半導体レーザモジュール１０とコントローラ４とを加えた構成を半導体レーザ装置とするものであってもよい。

半導体レーザモジュール１０は、レーザダイオード６と、レーザダイオード６によって放出された光を光電変換する光電変換素子７を含んでいる。半導体レーザ駆動制御回路１１は、光電変換素子７から出力された電気信号を検出する検出部９と、検出部９による検出の結果に基づいて、半導体レーザモジュール１０にフィードバック制御をかけるレーザ駆動制御部５を含む。さらに、検出部９は、電流−電流変換器１、Ｄ／Ａ（digital to analog converter）２、比較器３を含んでいる。

図１に示した本実施形態の半導体レーザ装置は、以下のように動作する。すなわち、半導体レーザモジュール１０に含まれる光電変換素子７は、レーザダイオード６の背面から射出されたレーザビームを受光し、光電変換する。光電変換素子７からは、レーザの射出パワーに応じた電流Ｉｍが出力される。電流Ｉｍは検出部９によって注出される。
検出部９から抽出された電流Ｉｍは、電流−電流変換器１に入力される。電流−電流変換器１では、電流Ｉｍが、その値に比例したミラー電流Ｉｐｄに変換されて比較器３に注入される。また、比較器３には、Ｄ／Ａ変換器２によって出力された所定の値のリファレンス電流Ｉｒｅｆが注入される。比較器３は、ミラー電流Ｉｐｄと電流Ｉｒｅｆとを比較し、その差分をレーザ駆動制御部５に出力する。なお、電流−電流変換器１のミラー比ｎと、電流Ｉｒｅｆの値は、コントローラ４によって設定される。
レーザ駆動制御部５は、比較器３の出力に基づいて駆動電流Ｉｌｄを設定し、前記、ＩｐｄとＩｒｅｆが一致するように、レーザダイオード６にて発生する射出パワーを制御する。

（電流―電流変換器）
図２は、図１に示した半導体レーザ装置の検出部９の、電流―電流変換器１をより具体的に示した図である。電流―電流変換器１は、光電変換素子７に対して一定のバイアス電圧を供給するバイアス供給部３１０と、比較器３に供給されるミラー電流Ｉpdを生成するミラー電流生成部３１１を含んでいる。
バイアス供給部３１０は、定電流源３０１、ＭＯＳトランジスタ３０２、３０３を備えている。定電流源３０１からは、ＭＯＳトランジスタ３０２にオフセット電流が供給される。ＭＯＳトランジスタ３０２のゲート端子には一定のバイアス電圧Ｖaが供給されている。定電流源３０１と、ＭＯＳトランジスタ３０２のソースと、光電変換素子７のカソードとが接続されていて、このような構成がソースフォロアを形成することから、光電変換素子７には一定のバイアス電圧が供給される。

ＭＯＳトランジスタ３０２のドレイン端子は、ＭＯＳトランジスタ３０３のゲート端子とドレイン端子とに接続される。このような構成により、光電変換素子７で発生した電流Ｉmと、定電流源３０１によって供給されたオフセット電流とを足し合わせた電流が、ＭＯＳトランジスタ３０３供給される。
ミラー電流生成部３１１は、ＭＯＳトランジスタ３０４と、定電流源３０５とを備えている。定電流源３０５は、定電流源３０１の１／ｎ倍のオフセット電流をＭＯＳトランジスタ３０４に供給する。このとき、ＭＯＳトランジスタ３０３に流れる電流と、ＭＯＳトランジスタ３０４に流れる電流とは、ｎ：１のミラーの関係になる。このような構成により、ＭＯＳトランジスタ３０４に流れる電流と定電流源３０５によって供給される電流との差分、すなわち、光電変換素子７で発生する電流Ｉmを１／ｎ倍にした電流のみが比較器３に供給される。

図３は、図２に示したバイアス供給部３１０をより詳細に説明するための図である。バイアス供給部３１０は、ソースフォロア回路５１０、６１０、７１０と、それぞれ２つのスイッチング素子を含むスイッチ群６２０、７２０を備えている。ソースフォロア回路５１０、６１０は、ミラー電流生成部３１１とのミラー比が１：１の関係にある。また、ソースフォロア回路７１０は、ミラー電流生成部３１１とのミラー比が２：１の関係にある。

ソースフォロア回路５１０は、定電流源５０１、ＭＯＳトランジスタ５０２、５０３を備えている。ＭＯＳトランジスタ５０２のソース端子には定電流源５０１が接続され、ＭＯＳトランジスタ５０２、５０３はそのドレイン端子同士が接続されている。ＭＯＳトランジスタ５０２のゲート端子にはバイアス電圧Ｖaが供給されている。ＭＯＳトランジスタ５０３のドレイン端子とゲート端子とが接続されている。
ソースフォロア回路６１０は、定電流源６０１、ＭＯＳトランジスタ６０２、６０３を備えている。ＭＯＳトランジスタ６０２のソース端子には定電流源６０１が接続され、ＭＯＳトランジスタ６０２、６０３はそのドレイン端子同士が接続されている。ＭＯＳトランジスタ６０３のドレイン端子とゲート端子とが接続されている。

ＭＯＳトランジスタ６０３のゲート端子にはスイッチ群６２０のスイッチング素子６２０ａが、ＭＯＳトランジスタ６０３のゲート端子にはスイッチ群６２０のスイッチング素子６２０ｂが接続されている。スイッチング素子６２０ａの切替えにより、ＭＯＳトランジスタ６０３のゲート端子には、正の電源電圧ＶDDまたはＭＯＳトランジスタ５０３のゲート端子及びドレイン端子に供給される電圧が供給される。また、スイッチング素子６２０ｂの切替えにより、ＭＯＳトランジスタ６０２のゲート端子には、バイアス電圧Ｖaまたはグラウンド電圧が供給される。

ソースフォロア回路７１０は、定電流源７０１、ＭＯＳトランジスタ７０２、７０３を備えている。ＭＯＳトランジスタ７０２のソース端子には定電流源７０１が接続され、ＭＯＳトランジスタ７０２、７０３はそのドレイン端子同士が接続されている。ＭＯＳトランジスタ７０３のドレイン端子とゲート端子とは接続されている。
ＭＯＳトランジスタ７０３のゲート端子にはスイッチ群７２０のスイッチング素子７２０ａが、ＭＯＳトランジスタ７０３のゲート端子にはスイッチ群７２０のスイッチング素子７２０ｂが接続されている。スイッチング素子７２０ａの切替えにより、ＭＯＳトランジスタ７０３のゲート端子には、正の電源電圧ＶDDまたはＭＯＳトランジスタ５０３のゲート端子及びドレイン端子に供給される電圧が供給される。また、スイッチング素子７２０ｂの切替えにより、ＭＯＳトランジスタ７０２のゲート端子には、バイアス電圧Ｖaまたはグラウンド電圧が供給される。

ソースフォロア回路６１０にある定電流源６０１、ソースフォロア回路７１０にある定電流源７０１は、ミラー比を設定する信号（以降、ミラー比設定Ｋ［Ｋ］（Ｋ＝０、１、２…）と記す）によって制御される。定電流源６０１、７０１は、共にミラー比設定Ｋ［０］の極性が“Ｌ”（Ｌｏｗ）である場合に電流を供給し、“Ｈ”（Ｈｉｇｈ）である場合に電流供給をオフする。
スイッチ群６２０のスイッチング素子６２０ａ、６２０ｂは、ミラー比設定Ｋ［０］の極性“Ｈ”、“Ｌ”によって切り換えられる。また、スイッチ群７２０のスイッチング素子７２０ａ、７２０ｂは、ミラー比設定Ｋ［１］の極性“Ｈ”、“Ｌ”によって切り換えられる。

図３に示した構成によれば、電流−電流変換器１のミラー比ｎは、ｎ＝Ｋ＋１（Ｋ＝０、１、２、３）となる（Ｋはミラー比設定Ｋ［Ｋ］の「Ｋ」で設定される数値）。すなわち、本実施形態では、Ｋの設定に対応したミラー比ｎが選択されることになる。ミラー比ｎとＫの関係は、バイアス供給部３１０に含まれるソースフォロア回路５１０、６１０、７１０の個数によって決定する。すなわち、図３に示した構成を有する本実施形態のｎ＝Ｋ＋１の関係は、バイアス供給部３１０が３つのソースフォロア回路を含む場合のものである。

したがって、バイアス供給部３１０に含まれるソースフォロア回路の数を増減する、ソースフォロア回路とミラー電流生成部３１１とのミラー比を変える、ミラー比設定Ｋをデコードしてからバイアス供給部３１０を制御する等の方法により、ミラー比とミラー比設定Ｋとを任意の関係にできることは明らかである。なお、電流−電流変換器１において、ミラー電流生成部３１１をバイアス供給部３１０に対して「後段」ともいう。このとき、バイアス供給部３１０に含まれるソースフォロア回路の各々を「前段」ともいう。

以上説明した本実施形態の電流―電流変換器１は、光電変換素子７によって発生する電流Ｉmを１／ｎ倍の電流に変換するミラー比ｎ：１のミラー回路である。このような電流―電流変換器１は、光電変換素子７において発生し得る広範囲な電流Ｉmをミラー比に合わせて分割することにより、いずれのミラー比が選択されても、電流Ｉmを正規化された電流範囲に変換することができる。この点を、以下、数値を用いて例示し、説明する。

この説明では、ミラー比ｎを、例えば、ｎ＝２^k（Ｋ＝０、１、２、３、４）とする。Ｋの値における、電流Ｉmの範囲を、以下のように割り振ることで、比較器３に流れる電流Ｉpdは、すべてＩm_min〜２×Ｉm_minに正規化される。
Ｋ＝０
Ｉmの範囲 ：１×Ｉm_min〜２×Ｉm_min， Ｉpd：Ｉm_min〜２×Ｉm_min
Ｋ＝１
Ｉmの範囲：２×Ｉm_min〜４×Ｉm_min， Ｉpd：Ｉm_min〜２×Ｉm_min
Ｋ＝２
Ｉmの範囲：４×Ｉm_min〜８×Ｉm_min， Ｉpd：Ｉm_min〜２×Ｉm_min
Ｋ＝３
Ｉmの範囲：８×Ｉm_min〜１６×Ｉm_min， Ｉpd：Ｉm_min〜２×Ｉm_min
Ｋ＝４
Ｉmの範囲：１６×Ｉm_min〜３２×Ｉm_min， Ｉpd：Ｉm_min〜２×Ｉm_min

このように、本実施形態は、各ミラー比設定ＫにおけるＩmの範囲（数値例では１×Ｉm_min〜３２×Ｉm_min）を、例えば上記したように制限し、比較器に流す電流Ｉpdを狭範囲（数値例ではＩm_min〜２×Ｉm_min）に正規化することができる。上記例によれば、図１に示したＤ／Ａ変換器２は、フルスケールレンジを２×Ｉm_minとし、Ｉm_minにおける最大誤差（１ＬＳＢ）が所望の精度になるように選定される。

図４は、以上説明した本実施形態の電流―電流変換器１と、電流−電流変換器１によって正規化されたフルスケールに対して最大誤差（１ＬＳＢ）が所望の精度になるＤ／Ａ変換器２と、比較器３と、を用いた、レーザの射出パワーの調整例を説明するためのフローチャートである。
図４に示したフローチャートでは、先ず、ミラー比設定Ｋ［０］（Ｋ＝０）とし、図１に示したＤ／Ａ変換器２のコードを最小コードに設定する。レーザダイオード６の射出パワーは、光電変換素子７によって電流Ｉmに変換される。このとき、電流―電流変換器１によって１（２⁰）倍された出力電流と、コードが最低値に設定されたＤ／Ａ変換器２の出力電流と、比較器３による大小比較の結果に基づいてレーザ駆動制御部５が制御される。この結果、レーザ駆動制御部５により、パワーメータ８でモニタされるレーザダイオード６の射出パワーが、一定の最低パワーになるようなフィードバック制御が行われる（ステップＳ４０1）。

次に、本実施形態では、Ｄ／Ａ変換器２のコードを、最小コードよりもコードアップする。そして、ステップＳ４０１と同様に、レーザダイオード６に対してフィードバック制御を実行する（ステップＳ４０２）。そして、パワーメータ８で検出された射出パワーが基準パワーに到達すれば調整は完了となる（ステップＳ４０３：Ｙｅｓ）。射出パワーが基準パワーに到達しなければ、射出パワーが基準パワーに到達するまで、Ｄ／Ａ変換器２のコードをさらにコードアップする（ステップＳ４０３，４０４：Ｎｏ）。

Ｄ／Ａ変換器２のコードが最大コードになるまでに、パワーメータ８で検出された射出パワーが基準パワーに到達しなければ、電流―電流変換器１のＫ値をＫ＋１とし、Ｄ／Ａ変換器２のコードが最小コードに設定される（ステップＳ４０５）。ミラー比設定Ｋ＋１の状態で、Ｄ／Ａ変換器２のミラー比が最大の設定値に到達したか否か判断する（ステップＳ４０６）。そして、ミラー比の設定値が最大値に達していると（ステップＳ４０６：Ｙｅｓ）、調整範囲外であるとして処理を終了する（ステップＳ４０７）。一方、ミラー比の設定値が最大値に達していない場合（ステップＳ４０６：Ｎｏ）、再びステップＳ４０２に戻ってＤ／Ａ変換器２のコードをさらにコードアップする。

以上の処理を繰り返すと、ミラー比設定Ｋは予め想定したＩm_max〜Ｉm_minに基づいて設定を用意してあるので、本実施形態では、ミラー比設定ＫとＤ／Ａ変換器２のコードとが共に最大の値に設定されるまでにレーザダイオード６の光量が目標光量に到達することは明らかである。
目標光量に到達した際のミラー比設定Ｋ、およびＤ／Ａ変換器２のコードはデジタルデータである。このことから、本実施形態では、半導体レーザ駆動制御回路１１の固有のデータとしてＤ／Ａ変換器２のコードをコントローラ４によって記録できる。なお、ミラー比設定ＫとＤ／Ａ変換器２のコードとが共に最大に設定されるまでにレーザ光のパワーが目標光量に到達しなければ、予め想定されたＩm_max〜Ｉm_minの範囲を超えた半導体レーザモジュール１０であることが判る。

以上説明した本実施形態では、回路例、数値例に基づいて本発明を説明したが、光電変換素子にて発生し得る広範囲な電流を、狭範囲な出力電流に正規化する手段と、微細に調整可能なリファレンス電流を生成する手段とを用い、正規化された出力電流をリファレンス電流と大小判定する比較器の出力に基づいて、レーザの射出パワーを基準パワーに到達させる方法であれば、電流―電流変換器１の構成やミラー比の設定、および、調整フローはどのように選定しても構わない。また、レーザダイオード、光電変換素子は、カソード、アノード、いずれの接地でも構わないことは言うまでもない。

以上のように、本発明によれば、トリマブル抵抗器を用いなくともレーザの射出パワーを高精度で容易に調整できる半導体レーザ駆動制御回路が実現可能となる。したがって、従来、トリマブル抵抗器を使うことによって生じていたレーザ光調整の弊害を除去できる。例えば、本実施形態では、射出パワーの調整において、トリマブル抵抗器のように物理的な調整ではなく、ソフトウエア上で制御されるデジタルコードによって低パワーから徐々に基準パワーになるよう調整するようにしたので、調整工程の自動化が容易となる。また、操作を誤って、レーザダイオードを、最大定格を超えて発光させ、レーザダイオードを破壊する恐れを低くできる。さらに、調整後の値はコードデータのため、管理が容易となる。さらに、トリマブル抵抗器が物理的に存在しないため、振動や衝撃、異物の付着等による調整後の抵抗値の変動を気にする必要はない。

本実施形態は、電流―電流変換器１にて、光電変換素子７で発生し得る広範囲な電流を、狭範囲な出力電流に正規化し、正規化された範囲に対してＤ／Ａ変換器で調整するようにしたので、リファレンスとなるＤ／Ａ変換器のフルスケールレンジはその分、狭くて良い。すなわち、ビット数を増やさずにＤ／Ａ変換器２の出力電流ステップ幅の絶対値を細かくでき、射出パワーを高精度で調整できる。

一般的に、半導体基板上で形成される抵抗器の絶対値は温度の影響を受けやすく、トリマブル抵抗器の集積回路化が困難であることは容易に想定される。しかし、本実施形態によると、調整において抵抗器（抵抗の絶対値）を使わないようにしたため、図１における検出部９、または、検出部９を含めた半導体レーザ駆動制御回路１１を集積回路化することが可能となる。このため、集積回路化による利点を活用することができる。
例えば、図１におけるレーザダイオード６が複数個存在する装置において、各レーザダイオードに対する基準パワーの調整を時分割でおこない、検出部９は１個とし、時分割で抽出した複数個分のデータを、集積回路に複数個具備したレジスタにデータ格納することもできる。コントローラ４は、調整完了後、格納されたレジスタデータを読み出せばよい。

本発明は、レーザプリンタ、マルチファンクションプリンタ等、画像情報の書き込み用の光源としてレーザダイオードを用いる構成の半導体レーザ駆動制御回路に適している。

１ 電流変換器
２ Ｄ／Ａ変換器
３ 比較器
４ コントローラ
５ レーザ駆動制御部
６ レーザダイオード
７ 光電変換素子
８ パワーメータ
９ 検出部
１０ 半導体レーザモジュール
１１ 半導体レーザ駆動制御回路
１２ トリマブル抵抗器
３０１、３０５、５０１、６０１ 定電流源
３０２、３０３、３０４、５０２、５０３、６０２、６０３、７０２、７０３ ＭＯＳトランジスタ
３１０ バイアス供給部
３１１ ミラー電流生成部
５１０、６１０、７１０ ソースフォロア回路
６２０、７２０イッチ群
６２０ａ、６２０ｂ、７２０ａ、７２０ｂ スイッチング素子

Claims (4)

1. レーザ光を光電変換して得られる光電流を検出し、当該検出によって得られた検出値と所定の基準値との相違に基づいて、前記レーザ光を射出した半導体レーザ装置をフィードバック制御する半導体レーザ駆動制御回路において、
   前記光電流を入力し、変更可能に設定されるミラー比に基づいて、前記光電流に比例するミラー電流を出力する電流−電流変換器と、
   変更可能に設定される前記基準値を示すリファレンス電流が出力されるＤ／Ａ変換器と、
   前記電流−電流変換器の出力電流と前記Ｄ／Ａ変換器のリファレンス電流とを比較する比較器と、
   該比較器による比較の結果に基づいて、前記半導体レーザ装置から射出されるレーザ光の照射パワーが基準パワーに到達するように、前記半導体レーザ装置をフィードバック制御するレーザ駆動制御部とを備え、
   前記Ｄ／Ａ変換器のコードは、前記ミラー比が設定された後に調整されることを特徴とする半導体レーザ駆動制御回路。
2. 前記電流−電流変換器は、前記ミラー電流のミラー比を設定するスイッチ群を備え、該スイッチ群による設定に応じて、前記光電流を所定の範囲に正規化されたミラー電流に変換することを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ駆動制御回路。
3. 前記電流―電流変換器は、前記レーザ光を光電変換する光電変換素子に一定のバイアス電圧を与え、前記光電流を１／ｎ倍の電流に変換するミラー比ｎ：１の複数のミラー回路を備え、前記光電流は、前記ミラー比に応じて前記複数のミラー回路に分配されることを特徴とする請求項２に記載の半導体レーザ駆動制御回路。
4. 前記電流−電流変換器と前記Ｄ／Ａ変換器と前記比較器とが、前記レーザ光の検出部を構成し、該検出部は、集積回路化されていることを特徴とする請求項１，２又は３に記載の半導体レーザ駆動制御回路。

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