JPH0333634A

JPH0333634A - レーザ素子劣化検出回路

Info

Publication number: JPH0333634A
Application number: JP16703489A
Authority: JP
Inventors: Yukio Yoshikawa; 幸雄吉川
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Precision Corp
Priority date: 1989-06-30
Filing date: 1989-06-30
Publication date: 1991-02-13

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］本発明はレーザ素子の劣化を検出するレーザ素子劣化検
出回路に関し、例えば、自動光量制ｉｆ［ｆｌ　（以下
ｒ　Ａ　Ｐ　ＣＪ　；　Ａｕｔｏ　Ｐｏｗｅｒ　Ｃｏｎ
ｔｒｏｌと称す）を行なっている半導体レーザ素子の劣
化を検出するレーザ素子劣化検出回路に関するものであ
る。

［従来の技術］近時、光デイスク装置や、バーコードを用いた売価管理
処理等で多く利用される様になってきたＰＯ３等の普及
により、レーザ利用分野が急激に拡大してきている。

この理由として、ヘリウムイオンガスレーザ等の従来の
レーザ素子に変わり、高信頼性、かつ廉価な半導体レー
ザ素子（以降ＬＤと呼ぶ）の性能改善が進んだことが大
きな要因となっている。

つまりＬＤの小型、安価、取扱い易さがこれら装置の要
求と合致し、その市場拡大に寄与したことによる。

ＬＤの信頼性は近年その性能が改善されているが、使用
による劣化が避けられず、劣化による発光光量の変化が
発生してしまう。

このため、信頼性が要求される用途の場合や、使用条件
により劣化しやすい場合等においては、ＬＤの劣化検出
、交換又は劣化警告等を行なう必要がある。

また、その基本構造が半導体をベースとしており、温度
依存性が大きく、温度により宛先々量が変化してしまう
。

このため、一般にＬＤは温度、劣化等により光パワー（
発光光量）が変化するため、この発光光量を一定にする
ためＡＰＣ回路を備える構成として光量を一定にしてい
る。

［発明が解決しようとする課題］しかし、従来のＡＰＣ回路では、このＬＤの劣化による
光量変化と温度特性による光量変化を分離して制御する
手段が無く、例えばＬＤの劣化によるＬＤ電流の増加か
、温度の変化に伴うＬＤ電流の増加か判断できず、確実
なＬＤの劣化検出、交換又は劣化警告等が難しかった。

［問題点を解決するための手段］本発明は上述の課題を解決することを目的として成され
たもので、上述の課題を解決する一手段として以下の構
成を備える。

即ち、レーザ素子の駆動電流値を検出する検出手段と、
該検出手段での検出電流値と閾値電流値とを比較して該
比較結果に従いレーザ素子劣化検出信号をを出力する比
較手段と、該比較手段に前記閾値電流値を出力する閾値
電流供給手段とを備える。

また、閾値電流供給手段はレーザ素子温度に依存する電
流源とレーザ素子温度に依存しない電流源とを備える。

［作用］以上の構成において、閾値電流供給手段は前記レーザ素
子の温度特性に対応した温度特性補正を行なった前記閾
値電流値を出力し、レーザ素子の温度環境等に左右され
ずに、レーザ素子の劣化のみを確実かつ誤動作なく検出
することができる。

［実施例］以下、図面を参照して本発明に係る一実施例を詳細に説
明する。

第１図は本発明に係る一実施例の半導体レーザ素子駆動
回路を示す回路図である。

図中、１は半導体レーザ素子（ＬＤ）であり、発光部１
ａと該発光部１ａによる発光光量をモニタして光量制御
を行なうための受光部１ｂとで構成されている。ＬＤＩ
の受光部１ｂには可変抵抗１２が接続されており、受光
部１ｂによるＬＤｌの発光光量に応じた受光電・流を対
応する電圧値に変換してアンプ２に出力する。

２は電圧増巾率１のインピーダンス変換器を構成してい
るアンプである。また、アンプ３の非反転入力端子は、
スイッチ１１が閉接する事により接地されるが、同スイ
ッチ１１が開放されると、Ｖ　ｃｃ電圧が抵抗１４．１
５により分圧されて基準電圧Ａが印加される。

アンプ３、抵抗１６、コンデンサ２３により積分回路が
構成されており、基準電圧Ａとアンプ２の出力電圧の差
分電圧をコンデンサ２３で積分する。

さらにアンプ３の出力はトランジスタ５、抵抗２２によ
り電圧−電流変換され、これによりＬＤｌの発光駆動源
を形成する。

上記の回路構成によりＬＤＩのＡＰＣ回路が形成されて
いる。

次に上述した本実施例のＡＰＣ回路の基本動作を説明す
る。

まず、スイッチ１１が閉じている時は、アンプ３の非反
転入力端子は接地状態であり、入力端子はｏ”ｖとなる
。

一方、このとき、アンプ２の出力値は負電圧になること
がなく、アンプ３の出力は°°○°°■以下の負の電圧
値となる。このため、トランジスタ５は’ＯＦＦ”状態
であり、ＬＤＩには駆動電流が流れず、ＬＤＩは発光し
ない。

即ち、スイッチ１１が閉接状態の時には、ＬＤｌは非発
光状態である。

次に、この状態の時に、スイッチ１１を解放すると、ア
ンプ３の非反転入力端子には上述したように基準電圧Ａ
が印加される。この時には、アンプ２の出力電圧と基準
電圧Ａとの差に応じてコンデンサ２３が充電され、アン
プ３の出力電圧が正方向に制御される。

そして、アンプ３の出力電圧が所定値以上になるとトラ
ンジスタ５がオンし、トランジスタ５と抵抗２２により
電流変換されＬＤＩの発光部１ａに駆動電流が流れ、１
ａが発光する。

基準電圧Ａよりアンプ２の出力電圧が低い場合にはアン
プ３の出力電圧は増加し、より多くのＬＤ駆動電流が流
れ、その結果光量が増加して受光部１ｂの受光光量が増
加し、該受光部ｉｂよりの電流も増加する。その結果、
アンプ２の出力電圧が上昇し、ＬＤＩの発光光量を減少
させる。この様な一連のフィードバック機構により、Ｌ
ＤＩはやがて一定光量に安定する。

ここで、もし周囲温度が変化してＬＤＩの発光光量が変
化したとしても、前述のフィードバック機構が働くこと
により、ＬＤ駆動電流が変化して常に光量を一定に保つ
ように働く。

尚、発光光量の設定は可変抵抗１２を変化させることに
より行ない、この抵抗値を大きくするとＬＤＩよりの発
光光量は減少する。

次にＬＤ劣化検出部１００の構成を説明する。

ＬＤ劣化検出部１００はトランジスタ５のエミッタ端子
に接続された第１図の左方の鎖線内に表わされた回路で
ある。

ＬＤ劣化検出回路１００において、比較回路４の比較電
流用基準電圧が抵抗１７．１８及びトランジスタ６の作
用でＢ゛°として生成されている。サーミスタ９はＬＤ
Ｉの近傍に配設されており、常にＬＤＩの温度環境と略
同様の温度環境におかれている。このため、本回路は、
ＬＤＩの温度に依存する電流源となっている。

また、本実施例では、係るＬＤＩの温度に依存する電流
源とは別個に、可変抵抗１３とトランジスタ８により、
ＬＤＩの温度に依存せず、かつ調整可能な電流ぷが作ら
れている。

そして、両型流源よりの和電流が抵抗２０．２１により
対応する電圧値に変換され、比較器４の非反転入力端子
に入力されている。

抵抗２０．２１の抵抗値は（抵抗２０の抵抗値）＝（抵抗２１の抵抗値）＝（劣化
時のＬＤ増加電流）：　　（ＬＤ初期電流）となるよう
に設定されている。

以上の回路構成により、ＬＤＩの劣化検出回路が形成さ
れいる。

次に該回路の基準動作を説明する。

該回路では、ＬＤＩの発光部１ａの駆動電流を抵抗２２
で電流−電圧変換し、変換された対応する電圧値と該回
路の劣化検出電圧値（比較器４の非反転入力端子電圧）
とを比較することにより劣化検出を行なう。

ここで、上述した如く、ＬＤＩは使用による劣化以外に
、その温度環境の変化によっても駆動電流値が変化する
。

第２図はＬ　Ｄ　１の温度特性の一例を示す図であり、
ＬＤＩの光出力Ｐ。は、ＬＤＩの温度Ｔｃが変化するこ
とにより図示の如くに変化し、一定の出力光量を得よう
とすると、その駆動電流を変える必要がある事を示して
いる。

第２図において、光出力Ｐ。が急激に立上る電流値をし
きい値電流Ｉ　ｔｈ、接合部温度なＴ１、特性温度をＴ
。とすると、Ｉ　ｔｈｏＣｅｘｐ（Ｔ　ｉ　／　Ｔ　ｏ）の関係が成
立する。

従って、非反転入力端子の電圧を一定電圧とした場合に
おいて、ＬＤＩの温度に依存する電流源のみを備える構
成では、ＬＤＩの温度変化により比較器４の反転入力端
子電圧が大きく変化するので、ＬＤＩが実際には劣化し
ていないにもかかわらず、比較器４の出力が反転して劣
化信号を誤って出力してしまう場合が生ずる。

しかし、本実施例ではこのような事態の発生を防ぐため
にＬＤ漂度に依存する電流源と依存しない電流源を設け
ており、このような場合にも過つて劣化信号が出力され
ないように構成されている。

本実施例にの温度依存の電流源においては、ＬＤＩの温
度検出はサーミスタ９によって行なわれている。一般に
サーミスタの温度特性は、基準温度Ｔ、［’Ｋ］の時の
抵抗値をＲｏとすると、温度Ｔ　［’　Ｋ］と抵抗値Ｒ
の関係は、Ｒ＝Ｒｏｅｘｐ　Ｂ　（（１／Ｔ）　−（１
／Ｔ、））となる。ここで、Ｂは定数である。

このままでは、ＬＤＩの温度特性と異なるため、直列抵
抗１９を接続し、サーミスタ９と抵抗１９により、抵抗
２０．２１の両端に加えられる電圧がＬＤＩのしきい値
電流Ｉ　ｔｈ温度特性の標準値と成るように設定してい
る。

即ち、抵抗１７．１８、トランジスタ６．７によってこ
の電圧設定が行なわれるようになっている。

尚、同時に、トランジスタ６．７は相互の温度特性を相
殺する役目も果たしている。

他方、本実施例のＬＤＩの温度に依存しない電流源は、
可変抵抗１３とトランジスタ８で構成され、可変抵抗１
３に印加される電圧はサーミスタ９及び、抵抗１９に印
加される電圧と同じ値である。

この温度に依存しない電流源により、ＬＤＩの駆動電流
のオフセット分やバラツキと、温度に依存する電流源の
オフセット等がひとまとめで調整できるようになってい
る。

即ち、抵抗２０の両端子間にはスイッチ１０が接続され
ており、このスイッチ１０を閉じることにより、抵抗２
０がショートされ、この時の電流電圧変換抵抗は２１（
すなわちＬＤ初期電流値）だけとなる。また、スイッチ
１０を開放することにより、劣化時のＬＤ増加電流値（
抵抗２０）が追加された形になる。

これを利用して、可変抵抗１３の抵抗値をスイッチ１０
を閉じた状態で、比較器４がぎりぎり反転する値に調整
する。そして、この調整を行なった後にスイッチ１０を
開放状態として回路を実稼動させる。

これにより、ＬＤＩの温度依存による駆動電流の変化分
は、温度依存のある電流源によって完全に補正される。

即ち、ＬＤＩの温度が上昇してＬＤｌの駆動電流が増加
すると、温度依存の電流源の電流もそれに伴なって増加
するため、比較器４の比較電圧は相互に相殺されて温度
の影響を除外することができるからである。

一方、ＬＤの劣化による駆動電流の増加分は、温度に依
存しない電流源により得られる比較電圧になった時に検
出されるそして、抵抗２０．２１で前述の温度に依存する電流源
と温度に依存しない電流源の両方の電流が加算されて対
応する電圧に変換される。

このため、ＬＤＩの温度変化に対して比較器４の非反転
入力端子への入力電圧値が大きく変化することがなくな
り、ＬＤＩが劣化していないにもかかわらず劣化検出信
号が付勢されることを有効に防止できる。

以上の構成により、例えばＬＤＩの駆動電圧が例えば５
０％上昇した時に、比較器４の出力が反転してＬ“°と
なり、ＬＤＩの劣化を検出できることになる。

以上説明したように本実施例によれば、半導体レーザ素
子の自動制御を実施しつつ、半導体レーザ素子の劣化検
出を行なうことが可能となる。

しかも、その劣化検出を半導体レーザ素子の温度に影響
されずに行なうことができるので、半導体レーザ素子が
実際には劣化していないにもかかわらず劣化の検出とし
てしまうような事が無くなり、半導体レーザ素子の劣化
の場合には確実にこれを検出できる。

このため、システムの故障を未然に防止でき、システム
全体の信頼性を向上させることが可能になる。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、レーザ素子の温度
特性に対応した温度特性補正を行なった閾値電流値とレ
ーザ素子よりの検出電流値を比較して劣化か否かを判断
するので、レーザ素子の温度環境等に左右されずに、レ
ーザ素子の劣化にのみを確実かつ誤動作なく検出するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る一実施例の半導体レーザ素子駆動
回路図、第２図は半導体レーザ素子の光出力−温度特性を示す図
である。図中、ｌ・・・半導体レーザ素子（ＬＤ）、２．３・・
・比較器（アンプ）、４・・・比較器、５，６．７８・
・・トランジスタ、９・・・サーミスタ、１０．１１・
・・スイッチ、１２．１３・・・可変抵抗、１４〜２２
・・・抵抗、２３・・・コンデンサである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）レーザ素子の駆動電流値を検出する検出手段と、
該検出手段での検出電流値と閾値電流値とを比較して該
比較結果に従いレーザ素子劣化検出信号をを出力する比
較手段と、該比較手段に前記閾値電流値を出力する閾値
電流供給手段とを備え、該閾値電流供給手段は前記レー
ザ素子の温度特性に対応した温度特性補正を行なつた前
記閾値電流値を出力することを特徴とするレーザ素子劣
化検出回路。
（２）閾値電流供給手段はレーザ素子温度に依存する電
流源とレーザ素子温度に依存しない電流源とを備えるこ
とを特徴とする請求項第１項記載のレーザ素子劣化検出
回路。