JPH03183181A - 半導体レーザ劣化検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は光デイスク装置やレーザプリンタ等に使用され
る半導体レーザの経時劣化を検出する新規な半導体レー
ザ劣化検出装置に関する。

〈従来の技術〉 最近、産業機器だけでなく民生機器にも半導体レーザを
使用するものが多い。例としては、光デイスク装置やレ
ーザプリンタ等があげられる。従来この種の装置では、
半導体レーザの経時劣化を検出するための特別な機器は
装備されていないのが通常である。

〈発明が解決しようとする課題〉 半導体レーザが経時劣化すると、半導体レーザの光出力
のレベルが低下することが知られているので（駆動電流
が一定であることを条件とする）、光出力のレベルをモ
ニタするように上記装置を設計変更するならば、原理的
には半導体レーザの経時劣化を検出することができる。

だが、実際問題としてこのような設計変更だけでは難し
い。なぜなら、半導体レーザは温度の影響を非常に受は
易く、例えば周囲温度が２５°Ｃから５０°Ｃに変化す
れば光出力は約半分になってしまい、その結果、光出力
のレベルの低下が半導体レーザの経時劣化であるのか或
いは温度変化の影響であるのかが判らないからである。

つまり上記装置が半導体レーザの経時劣化に伴う何らか
の事故（例えば光デイスク装置ではディスクに対するデ
ータの生成不良等）が具体的な症状として現れないこと
には、半導体レーザの経時劣化が判らず非常に大きな問
題となっている。

本発明は上記事情に鑑みて創案されたものであり、半導
体レーザの経時劣化を正確に検出することができる半導
体レーザ劣化検出装置を提供することを目的としている
。

〈課題を解決するための手段〉 本発明にかかる半導体レーザ劣化検出装置は、半導体レ
ーザを駆動電流１．、．１．の各設定値で夫々動作させ
る設定部と、前記半導体レーザが駆動電流Ｉ１、Ｉ２の
各設定値で動作したときの光出力Ｐ２、Ｐｇを夫々検出
する検出部と、検出部から光出力ＰＩ、Ｐ２、前記設定
部から駆動電流１、、！、の各データが導入されており
、前記半導体レーザの有する微分効率η２を（ＰＩ　−
Ｐｇ）／（ＩＩ　−ＩＩ　）の演算式に基づいて算出す
る微分効率演算部と、予め求められた前記半導体レーザ
の有する初期微分効率η１のデータを記憶する記憶部と
、前記微分効率演算部から導かれた微分効率η２と前記
記憶部から導かれた初期微分効率η、とを比較する比較
部とを具備している。

く作用〉 半導体レーザの有する微分効率は、半導体レーザが正常
である状態では温度変化に殆ど依存せず一定であるが、
経時劣化の程度に応じて変化する。

本発明にかかる半導体レーザ劣化検出装置は半導体レー
ザの当該性質を利用したものである。

まず、正常な動作をする半導体レーザの初期微分効率η
１のデータを予め求めておき、求めたデータを記憶部に
格納しておく。

そして設定部により半導体レーザを駆動電流１１、■２
の設定値で動作させ、このときの半導体レーザの光出力
Ｐ＋　、Ｐｇが検出部により検出される。光出力ＰＩ、
ＰＲ１駆動電流Ｉｔ、Ｉｔの各データは微分効率演算部
に導入される。微分効率演算部では、＜ｐ、−ｐｚ　）
／（ｒ、−Ｉｔ　）の演算式に基づいて現在の半導体レ
ーザの微分効率η２が算出される。算出された微分効率
η２のデータは比較部に導入される。比較部には記憶部
から初期微分効率η１のデータが導入され、ここで現在
の半導体レーザの有する微分効率η２と初期の半導体レ
ーザの有する初期微分効率η１とが減算され、両者が比
較される。この比較結果が予め設定された許容値より小
さければ、半導体レーザの経時劣化は発生してないと判
定する一方、許容値より大きければ、半導体レーザの経
時劣化が発生したと判定する。

〈実施例〉 以下、本発明にかかる半導体レーザ劣化検出装置の一実
施例を図面を参照して説明する。第１図は半導体し・−
ザ劣化検出装置のブロック図、第２図は半導体１／−ザ
の駆動電流と光出力の関係を示すグラフ、第３図は半導
体レーザ劣化検出装置の検出原理を説明するための第２
図に対応する図、第４図はその動作説明を行うためのフ
ローチャートである。

第１図に示す例の半導体レーザ劣化検出装置は光デイス
ク装置に装備されているもので、その主要部は半導体レ
ーザｌＯからの光ビームａを受けるディテクタ３１の出
力信号をデータ処理するマイクロコンピュータ４０のソ
フトウェア上に組み込まれた構成となっている。

まず、木本発明に関係するマイクロコンピュータ４０の
インターフェイス回路について説明する。

マイクロコンピュータ４０の出力ポートには、Ｄ／Ａ変
換器２２、レーザ駆動回路２１を介して半導体レーザ１
０が接続されている。マイクロコンピュータ４０では、
半導体レーザｌＯの駆動電流Ｉに対応したデジタルデー
タが作り出され、Ｄ／Ａ変換器２２によりアナログデー
タに変換される。変換されたアナログデータはレーザ駆
動回路２１に導かれ、と同時にレーザ駆動回路２１にに
よりアナログデータに応じた駆動電流Ｉが生成され、半
導体レーザｌＯに供給されるようになっている。

なお、Ｄ／Ａ変換器２２、レーザ駆動回路２１は設定部
２０の一構成部である。設定部２０の範囲は第１図には
作図の都合上正確に描かれておらず、駆動電流Ｉに関す
るデジタルデータを作り出すマイクロコンピュータ４０
の一機能も設定部２０に含まれる（詳しいことについて
は後述する）。

半導体レーザ１０に駆動電流Ｉが供給されると、これが
動作して光ビームａが発せられる。光ビームａはディテ
クタ３１で受光されて、ここで光ビームａの光出力Ｐが
電流に変換される。変換された電流はＩ／Ｖ変換器３２
により電圧に変換され、変換されたアナログ電圧はＡ／
Ｄ変換器３３によりディジタルデータに変換される。と
同時に、変換されたディジタルデータはマイクロコンピ
ュータ４０の入力ボートに導かれ、これで光出力Ｐがモ
ニタされるようになっている。

なお、ディテクタ３１、Ｉ／Ｖ変換器３２、Ａ／Ｄ変換
器３３は検出部３０を構成する。

更にその上で、マイクロコンピュータ４０の別の出力ボ
ートには、次に説明する半導体レーザ１０の経時劣化に
関する判定結果を外部出力するためのランプ等の表示部
５０が接続されている。

マイクロコンピュータ４０に内蔵されたＲＯＭ（記憶部
４３に相当する）等には、光デイスク装置を制御するメ
インプログラムの他に、半導体レーザｌＯの経時劣化を
検出するためのプログラムが含められている。なお、第
１図中に示されている微分効率演算部４１．比較部４３
は何れも当該プログラムに機能として含められているが
、詳しいことについては後述する。

次に、半導体レーザ劣化検出装置の動作を第４図に示す
フローチャートを参照して説明する。

この半導体レーザ劣化検出装置には、半導体レーザ１０
の初期微分効率η１を自動的に求める機能が備えられて
いる。まず、このプログラムについて説明する。なお、
初期微分効率η、とは経時劣化のない、言い換えると、
新品の半導体レーザ１０の有する微分効率であり、具体
的には第２図に示すグラフの傾き（ΔＰ／Δりを指す。

新品の半導体レーザ１０が装備された光デイスク装置が
立ち上げられ、第４図に示すプログラムに移行すると、
まず最初に、ＲＯＭ　（記憶部４３）の所定アドレス上
に格納された初期値登録フラグのデータが読み出される
。この初期値登録フラグは半導体レーザ１０の初期微分
効率η、がＲＯＭ（記憶部４３）の別のアドレスに既に
登録されているか否かを示すコードデータであって、前
者の場合にはＦＦＩＩが後者の場合にはＯＯＨが夫々定
められている。

ここでは、半導体レーザ１０の初期微分効率η。

のデータが未登録で、読み出された初期値登録フラグが
ＯＯＨであるので、以後、実質的に、初期微分効率η、
を求めるプログラムに移行する（Ｓｌ）。

まず、マイクロコンピュータ４０から駆動電流ｌに関す
るデジタルデータをカウントアツプ又はカウントダウン
させ、半導体レーザ１０の光出力ＰがＰｌとなったとき
に停止させる（設定部１０）。即ち、半導体レーザエ０
を光出力Ｐ１で動作させる。

このときの駆動電流Ｉの設定値を（、ｌとする。

そして駆動電流１．１のデータを光出力Ｐ、のデータと
ともに所定のメモリに格納しておく　（Ｓ２）。

次に、上記と全く同様にして、半導体レーザ１０を光出
力Ｐ２で動作させ、このときの駆動電流１′のデータを
光出力Ｐ２のデータとともに所定のメモリに格納してお
く　（Ｓ３）。

なお、光出力Ｐｌ、Ｐｇの設定値は、半導体レーザｌＯ
に特性上のバラツキがあっても安定動作し得る値に選定
されており、ＲＯＭ（記憶部４３）の所定アドレスに予
め格納されている。

次に、上記した駆動電流！＋’％Ｉ２’、光出力Ｐ１、
Ｐｔの各データが読み出され、このデータをもとに半導
体レーザｌＯの初期微分効率η１を次式に従って算出す
る（微分効率演算部４１）　　（Ｓ４）。

ηｔ　＝　（ｐ＋　−ｐｚ　）／　（ｔ＋　’　−１２
’　）そして算出された初期微分効率η１のデータをＲ
ＯＭ（記憶部４３〉　の所定アドレスに格納すると、こ
れで半導体レーザ１０の初期微分効率η１のデータが登
録される。その後、別のアドレス上に格納されたレーザ
状態フラグ等を初期設定する。

ここにレーザ状態フラグとは半導体レーザ１０の経時劣
化の有無を与えるコードデータであって、前者の場合に
はＦＦＨ、後者の場合には００１１が夫々定められてい
る。

ここでは半導体レーザ１０は新品で異常なしであるので
、レーザ状態フラグをＯＯＨに初期設定する。

また、初期値登録フラグをＯＯＨからＦＦＨ（登録済）
に初期設定する（Ｓ５）。

これで、半導体レーザｌＯの初期微分効率η、を求める
プログラムが終了する。

次に、再度、光デイスク装置が立ち上げられたとき、或
いは、光デイスク装置の作動中に半導体レーザ１０の劣
化状態をチエツクする必要が生じた場合には、第４図に
示すプログラムの中でも半導体レーザ１０の経時劣化を
検出するプログラムに移行する。

まず、ＲＯＭ（記憶部４３）に格納された初期値登録フ
ラグが読み出される。この場合、初期値登録フラグがＦ
ＦＨ（登録済）であるので、初期微分効率η１を求める
プログラムには移行せず、半導体レーザ１０の微分効率
η２を求めるプログラムに移行する（Ｓ２）。

次に、ＲＯＭ（記憶部４３）に格納されたレーザ状態フ
ラグのデータが読み出される。読み出されたレーザ状態
フラグがＯＯＨのときには（前の状態において半導体レ
ーザ１０に経時劣化が発生していなかったことを意味し
ている）、上記と全く同様にして、半導体レーザ１０を
光出力Ｐ、で動作させ、このときの駆動電流１１のデー
タを光出力Ｐ、のデータとともに所定のメモリに格納し
ておく　（Ｓ９）。

その後、同様に、半導体レーザ１０を光出力Ｐ２で動作
させ、このときの駆動電流１２のデータを光出力Ｐ２の
データとともに所定のメモリに格納しておく　（ｓｌｏ
）。

次に、上記した駆動電流１１、Ｉ！、光出力Ｐ１、Ｐオ
の各データを読み出すとともに、このデータをもとに半
導体レーザ１０の微分効率η２を次式に従って算出する
（微分効率演算部４１）（Ｓ１１）。

ηｚ　＝　（Ｐ、　　Ｐｚ　）／　（Ｌ　　　１２　）
その後、ＲＯＭ（記憶部４３）に格納されている初期微
分効率η１のデータを読み出し、読み出された初期微分
効率η、と算出された微分効率η２とを減算して比較す
る（Ｓ１２）。

この減算値が許容設定範囲内にあるならば、半導体レー
ザ１０の経時劣化は未だ発生していないと判断しく３１
３）（比較部４３）、レーザ状態フラグをＯＯＨ（異常
なし）のままにし、このプログラムを終了する（Ｓ１４
）。

これに対して減算値が許容設定範囲外にあるならば、半
導体レーザｌＯの経時劣化が発生したと判断しく３１３
）（比較部４３）、レーザ状態フラグをＯＯＨからＦＦ
Ｈ（劣化有り）に設定変更しく３１５）、その後、表示
部５０を動作させて、半導体レーザ１０の異常を外部に
対して表示し、このプログラムを終了する（Ｓ８）。な
お、上記許容設定値のデータは半導体レーザｌＯの使用
状況を考慮して決定されたもので、ＲＯＭ（記憶部４３
）に予め格納されている。

次に、半導体レーザ１０に経時劣化がある状態で再度、
光デイスク装置が立ち上げられたとき、或いは、光デイ
スク装置の作動中に半導体レーザ１０の劣化状態をチエ
ツクする必要が生じた場合には、上記した半導体レーザ
１０の微分効率η２を求めるプログラムには移行せず、
次のプログラムが処理される。

即ち、ＲＯＭ　（記憶部４３〉に格納された初期値登録
フラグ（ＦＦＩＩ）を参照した後、レーザ状態フラグの
データが読み出されるが、読み出されたデータはＦＦＨ
であるので、既に半導体レーザ１０に経時劣化が発生し
ていると判断しく３７）、表示部５０を動作させて、半
導体レーザ１０の異常を外部に対して表示する（Ｓ８）
、そしてこの場合にはこれでこのプログラムを終了する
。

次に、半導体レーザ劣化検出装置の検出原理について第
２図及び第３図を参照して説明する。

第２図は正常な状態における半導体レーザ１０の駆動電
流Ｉと光出力Ｐとの関係を示すグラフであり、併せて周
囲温度がＴｅｌ　、　Ｔｃ２と変化した場合の様子が示
されている。即ち、周囲温度が変化すると、光出力の値
は同じでも駆動電流■の値が大きく変化するが、グラフ
の傾きである初期微分効率η、に変化はない。だが、第
３図に示すように累積使用時間がＴｌ、　Ｔ２、Ｔ３と
経過するにつれて半導体レーザｌＯに経時劣化が発生す
ると、この劣化の程度に応して微分効率η２が変化する
。

氷室発明の半導体レーザ劣化検出装置は、半導体レーザ
１０の当該性質を利用したもので、半導体レーザ１０が
正常な状態では、温度変化に依存しない微分効率η２を
検出することにより半導体レーザ１０の経時劣化の正確
な検出を行っているのである。

従って、木本半導体レーザ劣化検出装置を装備した光デ
イスク装置では、半導体レーザ１０の経時劣化を常に認
識することができるので、この経時劣化に伴う事故の発
生を未然に防ぐことができる。

しかも半導体レーザｌＯの初期微分効率η１を自動的に
求める機能も有するので、半導体レーザ１０に初期微分
効率η、に製造上のバラツキがある場合でも、正確な経
時劣化を検出することが可能となる。

なお、本発明にかかる半導体レーザ劣化検出装置は光デ
イスク装置だけに止まらすレーザプリンタ等にも適用し
得るものである。また、半導体レーザの初期微分効率η
１にバラツキが少ない場合には、これを予めデータとし
て用意しておき、求められた微分効率η２と比較するよ
うな形態を採ってもかまわない。

〈発明の効果〉 以上、本発明にかかる半導体レーザ劣化検出装置による
場合には、温度変化に依存せず、しかも経時劣化の程度
に応じて変化する半導体レーザの微分効率をモニタする
基本構成となっているので、半導体レーザの経時劣化を
正確に検出することができる。それ故、半導体レーザの
経時劣化に伴う事故の発生を未然に防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明にかかる半導体レーザ劣化検
出装置の一実施例を説明するための図であって、第１図
は半導体レーザ劣化検出装置のブロック図、第２図は半
導体レーザの駆動電流と光出力の関係を示すグラフ、第
３図は半導体レーザ劣化検出装置の検出原理を説明する
ための第２図に対応する図、第４図はその動作説明を行
うためのフローチャートである。 １０・ ２０・ ３０・ ４１・ ４２・ ４３・ ０ 半導体レーザ 設定部 検出部 微分効率演算部 記憶部 比較部 光ビーム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体レーザを駆動電流Ｉ＿１、Ｉ＿２の各設定
   値で夫々動作させる設定部と、前記半導体レーザが駆動
   電流Ｉ＿１、Ｉ＿２の各設定値で動作したときの光出力
   Ｐ＿１、Ｐ＿２を夫々検出する検出部と、検出部から光
   出力Ｐ＿１、Ｐ＿２、前記設定部から駆動電流Ｉ＿１、
   Ｉ＿２の各データが導入されており、前記半導体レーザ
   の有する微分効率η＿２を（Ｐ＿１−Ｐ＿２）／（Ｉ＿
   １−Ｉ＿２）の演算式に基づいて算出する微分効率演算
   部と、予め求められた前記半導体レーザの有する初期微
   分効率η＿１のデータを記憶する記憶部と、前記微分効
   率演算部から導かれた微分効率η＿２と前記記憶部から
   導かれた初期微分効率η＿１とを比較する比較部とを具
   備していることを特徴とする半導体レーザ劣化検出装置
   。