JPH04371070A - Light beam scanner - Google Patents
Light beam scannerInfo
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- JPH04371070A JPH04371070A JP3147476A JP14747691A JPH04371070A JP H04371070 A JPH04371070 A JP H04371070A JP 3147476 A JP3147476 A JP 3147476A JP 14747691 A JP14747691 A JP 14747691A JP H04371070 A JPH04371070 A JP H04371070A
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Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明は、ホログラムを用いて半
導体レーザー素子から出力されるレーザビームを走査す
る光ビーム走査装置に関し、さらに詳述すれば、走査さ
れるレーザビームの波長変動が抑制されて安定的にレー
ザビームが走査される光ビーム走査装置に関する。[Field of Industrial Application] The present invention relates to an optical beam scanning device that uses a hologram to scan a laser beam output from a semiconductor laser element. The present invention relates to a light beam scanning device that stably scans a laser beam.
【0002】0002
【従来の技術】半導体レーザ素子は、光ディスク用光源
、光通信用光源、レーザプリンタ用光源等として広く用
いられており、特に、小型で軽量であって、発振される
レーザビームを直接変調できる半導体レーザ素子は、レ
ーザプリンタの光ビーム走査装置の光源として好適であ
る。[Prior Art] Semiconductor laser elements are widely used as light sources for optical disks, optical communications, laser printers, etc., and are particularly small and lightweight semiconductors that can directly modulate the emitted laser beam. The laser element is suitable as a light source for a light beam scanning device of a laser printer.
【0003】半導体レーザ素子を光源として使用するレ
ーザプリンタでは、半導体レーザ素子から出射されるレ
ーザビームを感光体ドラムの表面に沿って走査する光ビ
ーム走査装置が使用される。レーザプリンタ用の光ビー
ム走査装置には、ポリゴンミラーと呼ばれる回転多面鏡
が使用されているが、ポリゴンミラーは、高速回転させ
る際に雑音が発生しやすく、また、加工に手間がかかる
等の問題がある。このために、このような回転多面鏡に
替えて、ホログラムレンズを用いた光ビーム走査装置が
開発されている。ホログラムレンズを用いた光ビーム走
査装置は、簡潔な構造であるために小型化および軽量化
が可能であって、しかも大量生産可能であるために安価
でもある。A laser printer using a semiconductor laser element as a light source uses a light beam scanning device that scans a laser beam emitted from the semiconductor laser element along the surface of a photoreceptor drum. A rotating polygon mirror called a polygon mirror is used in the light beam scanning device for laser printers, but polygon mirrors tend to generate noise when rotating at high speeds, and they also require time and effort to process. There is. For this reason, a light beam scanning device using a hologram lens has been developed in place of such a rotating polygon mirror. A light beam scanning device using a hologram lens has a simple structure, so it can be made smaller and lighter in weight, and it is also cheaper because it can be mass-produced.
【0004】ホログラムレンズを使用した光ビーム走査
装置の一例を図12に示す。該光ビーム走査装置は、回
転軸87に円板状のホログラムディスク81が同心状態
で固定されたホログラムスキャナ80を有する。ホログ
ラムディスク81には、インターフェロメトリックゾー
ンプレート(IZP)と称せられる複数枚のホログラム
レンズ83…が、周方向に並んだ状態で設けられている
。各ホログラムレンズ83は、ホログラムディスク81
の周方向に沿って周波数分布が異なっており、従って、
ホログラムディスク81の周方向に沿って、順次、回折
方向が変化している。このようなホログラムスキャナ8
0は、回転軸87の回転により、ホログラムディスク8
1が回転される。そして、回転されるホログラムディス
ク81の各ホログラムレンズ83に、光源である半導体
レーザ素子から出射された単一縦モードのレーザビーム
85が照射される。FIG. 12 shows an example of a light beam scanning device using a hologram lens. The light beam scanning device includes a hologram scanner 80 in which a disk-shaped hologram disk 81 is fixed concentrically to a rotating shaft 87. The hologram disk 81 is provided with a plurality of hologram lenses 83 called interferometric zone plates (IZP) arranged in a circumferential direction. Each hologram lens 83 is connected to a hologram disk 81
The frequency distribution is different along the circumferential direction, and therefore,
The diffraction direction changes sequentially along the circumferential direction of the hologram disk 81. Hologram scanner 8 like this
0, the hologram disk 8 is rotated by the rotation of the rotation shaft 87.
1 is rotated. Then, each hologram lens 83 of the rotated hologram disk 81 is irradiated with a single longitudinal mode laser beam 85 emitted from a semiconductor laser element serving as a light source.
【0005】ホログラムディスク81における周回移動
する各ホログラムレンズ83に照射されたレーザビーム
は、各ホログラムレンズ83により回折されて、感光体
ドラム86上に集光される。各ホログラムレンズ83は
、ホログラムディスク81の回転により順次周回移動し
ているために、レーザビームの入射位置が順次変動する
。これにより、各ホログラムレンズ83は、入射光の回
折方向を順次変更するようになっているために、1つの
ホログラムレンズ83の周回移動にともなって、レーザ
ビームの回折方向が順次変動する。各ホログラムレンズ
83によって回折されたレーザビームは感光体ドラム8
6上に集光される。
各ホログラムレンズ83による回折方向は、感光体ドラ
ム86の軸心に沿った方向になっているために、レーザ
ビームは、1つのホログラムレンズ83により感光体ド
ラム86の軸方向に沿って走査される。従って、ホログ
ラムディスク81の回転により、レーザビームが各ホロ
グラムレンズ83に順次照射されると、回折されたレー
ザビームが感光体ドラム85上をその軸方向に沿って同
方向に連続して走査される。その結果、ホログラムディ
スク81の1回転により、レーザビームの感光体ドラム
86上における走査回数は、ホログラムレンズ83の数
に等しくなる。[0005] The laser beam irradiated onto each of the hologram lenses 83 rotating around the hologram disk 81 is diffracted by each hologram lens 83 and focused onto a photosensitive drum 86 . Since each hologram lens 83 sequentially moves around as the hologram disk 81 rotates, the incident position of the laser beam sequentially changes. Thereby, since each hologram lens 83 sequentially changes the diffraction direction of the incident light, the diffraction direction of the laser beam sequentially changes as one hologram lens 83 moves around. The laser beam diffracted by each hologram lens 83 is transmitted to the photoreceptor drum 8.
The light is focused on 6. Since the direction of diffraction by each hologram lens 83 is along the axis of the photoreceptor drum 86, the laser beam is scanned along the axial direction of the photoreceptor drum 86 by one hologram lens 83. . Therefore, when the hologram disk 81 rotates and the laser beam is sequentially irradiated onto each hologram lens 83, the diffracted laser beam is continuously scanned in the same direction along the axial direction of the photoreceptor drum 85. . As a result, the number of scans of the laser beam on the photosensitive drum 86 by one rotation of the hologram disk 81 becomes equal to the number of hologram lenses 83 .
【0006】このように、ホログラムレンズを使用した
光ビーム走査装置は、ポリゴンミラを使用する光ビーム
走査装置にて使用されるFθレンズを必要とせず、しか
も、ホログラムレンズをスタンプ方式により大量生産で
きるために、低価格化することができる。[0006] In this way, a light beam scanning device using a hologram lens does not require the Fθ lens used in a light beam scanning device using a polygon mirror, and moreover, hologram lenses can be mass-produced using a stamp method. Therefore, the price can be reduced.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ホログラムレンズを使
用する光ビーム走査装置では、感光体ドラム86上にて
レーザビームを集光させるために、単一縦モードの屈折
率導波型半導体レーザ素子が必要である。しかしながら
、従来のF.P.型屈折率導波型の半導体レーザ素子で
は、発振されるレーザビームに、モードホッピングとい
う現象が発生する。このモードホッピングは、周囲温度
、駆動電流、その駆動電流のパルス幅の変化等によって
、発振波長が、例えば、±0.3nm程度離れた近接縦
モードに飛躍する現象である。図12に示したホログラ
ムレンズを使用する光ビーム走査装置では、半導体レー
ザ素子から発振されるレーザビームにモードホッピング
現象が発生すると、ホログラムレンズ83により回折さ
れたレーザービーム85は、破線で示すように、感光体
ドラム86上での結像位置がずれて走査される。[Problems to be Solved by the Invention] In a light beam scanning device using a hologram lens, a single longitudinal mode refractive index guided semiconductor laser element is used to focus the laser beam on the photoreceptor drum 86. is necessary. However, conventional F. P. In an index-guided semiconductor laser device, a phenomenon called mode hopping occurs in the emitted laser beam. This mode hopping is a phenomenon in which the oscillation wavelength jumps to adjacent longitudinal modes separated by, for example, about ±0.3 nm due to changes in ambient temperature, drive current, pulse width of the drive current, and the like. In the optical beam scanning device using the hologram lens shown in FIG. 12, when a mode hopping phenomenon occurs in the laser beam oscillated from the semiconductor laser element, the laser beam 85 diffracted by the hologram lens 83 changes as shown by the broken line. , the image formation position on the photoreceptor drum 86 is shifted and scanned.
【0008】例えば、半導体レーザの波長をλ、ホログ
ラムスキャナ80へのレーザビームの入射角をθ1、ホ
ログラム上の干渉縞が入射面に垂直であると仮定してそ
の空間周波数をf、レーザビームの回折角をθ2とする
と、次の関係が成り立つ。For example, assuming that the wavelength of the semiconductor laser is λ, the angle of incidence of the laser beam on the hologram scanner 80 is θ1, the interference fringes on the hologram are perpendicular to the plane of incidence, the spatial frequency is f, and the angle of incidence of the laser beam on the hologram scanner 80 is f. When the diffraction angle is θ2, the following relationship holds true.
【0009】sinθ1=f・λ−sinθ1従って、
波長λが△λだけ変化したときの回折角の変化△θ2は
、
△θ2=f・△λ/cosθ2
となる。光源として使用される半導体レーザ素子では、
実際には、0.5nm程度の波長変動が発生しているこ
とから、レーザビームの波長変化△λ=0.5×10−
6(mm)とすると、空間周波数f=1800(本/m
m)、レーザビームの回折角θ2=45(deg)の場
合には、△θ2=1.27×10−3(rad)となり
、1.27×10−3(rad)だけ回折角が変化する
。レーザプリンタでは、通常、感光体ドラム86が、ホ
ログラムスキャナ80に対するレーザビームの入射位置
から、300mm離れているために、感光体ドラム86
上でのレーザビームの走査方向のずれ△xは、
△x=300・△θ2=0.38(mm)となる。[0009] sin θ1=f・λ−sin θ1 Therefore,
The change Δθ2 in the diffraction angle when the wavelength λ changes by Δλ is as follows: Δθ2=f·Δλ/cosθ2. In semiconductor laser devices used as light sources,
In reality, a wavelength fluctuation of about 0.5 nm occurs, so the wavelength change of the laser beam Δλ=0.5×10−
6 (mm), the spatial frequency f = 1800 (lines/m
m), when the diffraction angle θ2 of the laser beam is 45 (deg), Δθ2 = 1.27 x 10-3 (rad), and the diffraction angle changes by 1.27 x 10-3 (rad). . In a laser printer, the photosensitive drum 86 is usually 300 mm away from the laser beam incident position on the hologram scanner 80.
The deviation Δx in the scanning direction of the laser beam above is Δx=300·Δθ2=0.38 (mm).
【0010】このように、レーザプリンタにおいて、光
源として使用される半導体レーザ素子の発振波長が0.
5nm程度変動すると、感光体ドラム86上では、レー
ザビームが走査方向に対して0.38mm程度の位置ず
れが発生する。その結果、感光体ドラム86上に形成さ
れる文字等の画質が低下する。このために、半導体レー
ザ素子の発振波長を0.5nm程度以下に抑制すること
が要求される。As described above, in a laser printer, the oscillation wavelength of the semiconductor laser element used as a light source is 0.
A variation of about 5 nm causes a positional deviation of the laser beam on the photosensitive drum 86 of about 0.38 mm with respect to the scanning direction. As a result, the quality of images such as characters formed on the photoreceptor drum 86 deteriorates. For this reason, it is required to suppress the oscillation wavelength of the semiconductor laser element to about 0.5 nm or less.
【0011】レーザプリンタにおける半導体レーザ素子
は、通常、図13に示すように、矩形波パルス信号であ
るビデオパターン信号に基づく発振電流により駆動され
るようになっている。このように、発振電流がパルス状
に変動すると、半導体レーザ素子の内部温度が変動して
、半導体レーザ素子から出射されるレーザビームの波長
が変動する。半導体レーザ素子の内部温度変化による発
振波長のどんな緩やかな変動でも、レーザビームはホロ
グラムレンズ83により回折されて感光体ドラム86上
に結像されるために、その結像位置に収差が発生する。
その結果、感光体ドラム86表面に形成される文字等の
画質が低下する。A semiconductor laser element in a laser printer is normally driven by an oscillating current based on a video pattern signal, which is a rectangular wave pulse signal, as shown in FIG. As described above, when the oscillation current fluctuates in a pulsed manner, the internal temperature of the semiconductor laser element fluctuates, and the wavelength of the laser beam emitted from the semiconductor laser element fluctuates. Even if the oscillation wavelength fluctuates even slowly due to a change in the internal temperature of the semiconductor laser element, the laser beam will be diffracted by the hologram lens 83 and imaged on the photoreceptor drum 86, resulting in aberrations at the imaging position. As a result, the quality of images such as characters formed on the surface of the photoreceptor drum 86 deteriorates.
【0012】このように、ホログラムレンズによる回折
を利用するレーザプリンタの光ビーム走査装置では、レ
ーザビームの波長変動に基づく画質の低下を抑制するこ
とが必要になる。[0012] As described above, in a light beam scanning device for a laser printer that utilizes diffraction by a hologram lens, it is necessary to suppress deterioration in image quality due to fluctuations in the wavelength of the laser beam.
【0013】このような問題を解決するために、特開昭
61ー90123号公報には、半導体レーザ素子の発熱
量をレーザビーム発振時と非発振時において等しくする
温度制御回路が設けられたホログラム方式の光ビーム走
査装置を開示している。しかしながら、このような構成
では、温度制御が容易ではなく、その制御回路の構造が
複雑になるという問題がある。In order to solve this problem, Japanese Patent Laid-Open No. 61-90123 discloses a hologram equipped with a temperature control circuit that equalizes the amount of heat generated by a semiconductor laser element during laser beam oscillation and non-oscillation. A light beam scanning device based on this method is disclosed. However, such a configuration has problems in that temperature control is not easy and the structure of the control circuit is complicated.
【0014】本発明はこのような問題点を解決するもの
であり、その目的は、光源として使用される半導体レー
ザ素子から発振されるレーザビームの波長を、簡潔な構
成で高精度に安定させることができる光ビーム走査装置
を提供することにある。The present invention solves these problems, and its purpose is to highly accurately stabilize the wavelength of a laser beam emitted from a semiconductor laser element used as a light source with a simple configuration. The object of the present invention is to provide a light beam scanning device that can perform the following steps.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】本発明の光ビーム走査装
置は、注入される電流に対応した波長でレーザビームを
発振する活性領域、および該活性領域で発振されたレー
ザビームの波長を注入される電流に対応させて変更して
出射する波長制御領域、を有する半導体レーザ素子と、
該半導体レーザ素子から出射した再生波を回折させ該回
折波を被走査面上で走査させる複数のホログラムレンズ
、および各ホログラムレンズを周方向に並設して所定方
向へ回転されるホログラムディスク、を有するホログラ
ムスキャナと、前記半導体レーザ素子における活性領域
に注入される電流に基づいて、前記波長制御領域に注入
される電流を制御する手段と、を具備してなり、そのこ
とにより、上記目的が達成される。[Means for Solving the Problems] The optical beam scanning device of the present invention includes an active region that oscillates a laser beam at a wavelength corresponding to an injected current, and a laser beam injected with a wavelength corresponding to the wavelength of the laser beam oscillated in the active region. a semiconductor laser element having a wavelength control region that changes and emits light in response to a current;
A plurality of hologram lenses that diffract reproduced waves emitted from the semiconductor laser element and scan the diffracted waves on a surface to be scanned, and a hologram disk in which the hologram lenses are arranged side by side in the circumferential direction and are rotated in a predetermined direction. and means for controlling the current injected into the wavelength control region based on the current injected into the active region of the semiconductor laser element, thereby achieving the above object. be done.
【0016】本発明の光ビーム走査装置は、前記半導体
レーザ素子から出射されるレーザビームの波長変動を検
出する波長変動検出手段と、該波長変動検出手段の検出
結果に基づいて、前記半導体レーザ素子の活性領域に注
入される電流を制御する制御手段と、をさらに有してい
る。The light beam scanning device of the present invention includes a wavelength fluctuation detection means for detecting wavelength fluctuation of a laser beam emitted from the semiconductor laser element, and a wavelength fluctuation detection means for detecting a wavelength fluctuation of the laser beam emitted from the semiconductor laser element, and a wavelength fluctuation detection means for detecting a wavelength fluctuation of the laser beam emitted from the semiconductor laser element. The device further includes control means for controlling the current injected into the active region of the device.
【0017】さらに、本発明の光ビーム走査装置は、注
入される電流に対応した波長でレーザビームを発振する
活性領域、および該活性領域で発振されたレーザビーム
の波長を注入される電流に対応させて変更して出射する
波長制御領域、を有する半導体レーザ素子と、該半導体
レーザ素子から出射した再生波を回折させ該回折波を被
走査面上で走査させる複数のホログラムレンズ、および
各ホログラムレンズを周方向に並設して所定方向へ回転
されるホログラムディスク、を有するホログラムスキャ
ナと、前記半導体レーザ素子から出射されるレーザビー
ムの波長変動を検出する波長変動検出手段と、該波長検
出手段に基づいて前記波長制御領域に注入される電流を
制御する制御手段と、を具備してなり、そのことにより
、上記目的が達成される。Furthermore, the optical beam scanning device of the present invention includes an active region that oscillates a laser beam at a wavelength corresponding to the injected current, and a wavelength of the laser beam oscillated in the active region that corresponds to the injected current. a semiconductor laser element having a wavelength control region that changes and emits light; a plurality of hologram lenses that diffract a reproduced wave emitted from the semiconductor laser element and scan the diffracted wave on a surface to be scanned; and each hologram lens. a hologram scanner having a hologram disk arranged in parallel in a circumferential direction and rotated in a predetermined direction; a wavelength fluctuation detection means for detecting a wavelength fluctuation of a laser beam emitted from the semiconductor laser element; control means for controlling the current injected into the wavelength control region based on the wavelength control region, thereby achieving the above object.
【0018】[0018]
【作用】本発明の光ビーム走査装置では、半導体レーザ
素子の活性領域に注入される電流により、レーザビーム
が発振される。このとき、半導体レーザ素子における波
長制御領域には、活性領域に注入される電流に基づいて
制御された電流が注入されて、該波長制御領域から出射
されるレーザビームの波長変動を補償する。半導体レー
ザビームから出射されたレーザビームはホログラムスキ
ャナにて回折されて、走査される。In the optical beam scanning device of the present invention, a laser beam is oscillated by a current injected into the active region of a semiconductor laser element. At this time, a current controlled based on the current injected into the active region is injected into the wavelength control region of the semiconductor laser element to compensate for wavelength fluctuations of the laser beam emitted from the wavelength control region. A laser beam emitted from a semiconductor laser beam is diffracted and scanned by a hologram scanner.
【0019】また、このような波長制御領域における電
流の制御とともに、半導体レーザ素子から出射されたレ
ーザビームの波長変動が、波長変動検出手段により検出
され、該波長変動手段により検出される波長変動を補償
するように、半導体レーザ素子における活性領域に注入
される電流が制御される。In addition to controlling the current in the wavelength control region, the wavelength fluctuation of the laser beam emitted from the semiconductor laser element is detected by the wavelength fluctuation detection means, and the wavelength fluctuation detected by the wavelength fluctuation means is detected. The current injected into the active region of the semiconductor laser device is controlled to compensate.
【0020】さらに、本発明の光ビーム走査装置では、
半導体レーザ素子から出射されたレーザビームの波長変
動が波長変動検出器により検出されると、波長変動を補
償するように、半導体レーザ素子の波長制御領域に注入
される電流が制御される。Furthermore, in the light beam scanning device of the present invention,
When a wavelength fluctuation of a laser beam emitted from a semiconductor laser element is detected by a wavelength fluctuation detector, a current injected into a wavelength control region of the semiconductor laser element is controlled so as to compensate for the wavelength fluctuation.
【0021】[0021]
<実施例1>本発明のレーザープリンタ用の光ビーム走
査装置の第1実施例について以下に説明する。この光ビ
ーム走査装置は、図1に示すように、光源としての半導
体レーザ素子10と、該半導体レーザ素子10から出射
されたレーザビームを回折するホログラムスキャナ32
と、ホログラムスキャナ32により回折されたレーザビ
ームが集光される感光体ドラム33とを有する。半導体
レーザ素子10は、波長変換機能を有する分布反射型(
DBR:Distributed−Bragg Ref
lection)半導体レーザー素子が使用されている
。半導体レーザー10から出射された単一縦モードのレ
ーザービーム11は、ホログラムスキャナ32により被
走査面である感光ドラム33の表面に結像されて走査さ
れる。ホログラムスキャナ32は、回転軸35に同心状
態で固定されたホログラムディスク34と、該ホログラ
ムディスク34の周方向に並設された複数のホログラム
レンズ36とを有している。各ホログラムレンズ36は
、ホログラムディスク34の周方向に沿って周波数分布
が異なったインターフェロメトリックゾーンプレート(
IZP)が使用されており、各ホログラムレンズ(IZ
P)36におけるレーザビームの入射位置が順次変化す
ることにより、そのレーザビームの回折角度が順次変化
する。ホログラムディスク34が回転することにより、
各ホログラムレンズ36に対するレーザビームの入射板
が順次変動すると、回折された光が、感光体ドラム33
表面を軸方向に沿って走査される。そして、ホログラム
ディスク34の回転により、1個のホログラムレンズ3
6に対するレーザビームの入射が終了して、次のホログ
ラムレンズ36にレーザビームが入射されることにより
、回折されたレーザビームが感光体ドラム33の表面を
同方向へと走査される。<Embodiment 1> A first embodiment of a light beam scanning device for a laser printer according to the present invention will be described below. As shown in FIG. 1, this optical beam scanning device includes a semiconductor laser device 10 as a light source, and a hologram scanner 32 that diffracts the laser beam emitted from the semiconductor laser device 10.
and a photosensitive drum 33 on which the laser beam diffracted by the hologram scanner 32 is focused. The semiconductor laser element 10 is a distributed reflection type (
DBR: Distributed-Bragg Ref
(1) A semiconductor laser device is used. A single longitudinal mode laser beam 11 emitted from the semiconductor laser 10 is imaged and scanned by a hologram scanner 32 on the surface of a photosensitive drum 33, which is a surface to be scanned. The hologram scanner 32 includes a hologram disk 34 fixed concentrically to a rotating shaft 35, and a plurality of hologram lenses 36 arranged in parallel in the circumferential direction of the hologram disk 34. Each hologram lens 36 has an interferometric zone plate (
IZP) is used, and each hologram lens (IZP) is used.
P) By sequentially changing the incident position of the laser beam at 36, the diffraction angle of the laser beam changes sequentially. By rotating the hologram disk 34,
When the incidence plate of the laser beam to each hologram lens 36 is sequentially changed, the diffracted light is transferred to the photoreceptor drum 33.
The surface is scanned along the axial direction. Then, by rotating the hologram disk 34, one hologram lens 3
When the laser beam is incident on the next hologram lens 36, the diffracted laser beam scans the surface of the photoreceptor drum 33 in the same direction.
【0022】光源として使用される分布反射型半導体レ
ーザー素子10は、図2に示すように、1つの半導体基
板13上に、活性領域14と波長制御領域15とが、そ
れぞれ独立して設けられている。該半導体レーザ素子1
0は、例えばAlGaAs系材料により構成されており
、活性領域14では、半導体基板13上にクラッド層2
0、活性層21、クラッド層22、およびコンタクト層
23が順次積層されており、該コンタクト層23上にオ
ーミック電極16が設けられている。また、波長制御領
域15には、半導体基板13上にクラッド層24が積層
されており、該クラッド層24上に回折格子26を有す
るガイド層25が積層されている。該ガイド層25には
、活性領域21にて発振されるレーザ光が導波される。
該ガイド層25上には、クラッド層27が積層されてお
り、該クラッド層27上に変換電極17が形成されてい
る。
半導体基板13の背面側には、活性領域14および波長
制御領域15の全体にわたって、電極12が設けられて
いる。As shown in FIG. 2, the distributed reflection semiconductor laser device 10 used as a light source has an active region 14 and a wavelength control region 15 independently provided on one semiconductor substrate 13. There is. The semiconductor laser device 1
0 is made of, for example, an AlGaAs-based material, and in the active region 14, a cladding layer 2 is formed on the semiconductor substrate 13.
0, an active layer 21, a cladding layer 22, and a contact layer 23 are sequentially laminated, and an ohmic electrode 16 is provided on the contact layer 23. Further, in the wavelength control region 15, a cladding layer 24 is laminated on the semiconductor substrate 13, and a guide layer 25 having a diffraction grating 26 is laminated on the cladding layer 24. A laser beam oscillated in the active region 21 is guided through the guide layer 25 . A cladding layer 27 is laminated on the guide layer 25, and a conversion electrode 17 is formed on the cladding layer 27. An electrode 12 is provided on the back side of the semiconductor substrate 13 over the entire active region 14 and wavelength control region 15 .
【0023】このような構成の半導体レーザ素子10は
、活性領域14のオーミック電極16から流される発振
電流により、活性層21からレーザビームが発振される
。活性層21から発振されたレーザビームは、波長制御
領域15におけるガイド層25を導波する間に、変換電
極17から注入される波長制御電流Icにより、波長を
変更されて、半導体レーザ素子10の出射面から出射さ
れる。半導体レーザ素子10から出射されるレーザビー
ムの波長λは、図3に示すように、波長制御領域15の
変換電極17に注入される波長制御電流Icに反比例し
ており、波長制御電流Icが大きくなるほど、波長は連
続的に短くなる。また、このような分布反射型半導体レ
ーザー素子10は、図4に示すように、通常の光ビーム
走査装置の環境温度である5〜60℃の温度範囲では、
波長が急激に変化するモードホッピング現象が発生せず
、温度の変化により波長は連続的に変化する。In the semiconductor laser device 10 having such a structure, a laser beam is oscillated from the active layer 21 by an oscillation current flowing from the ohmic electrode 16 of the active region 14. While the laser beam oscillated from the active layer 21 is guided through the guide layer 25 in the wavelength control region 15, its wavelength is changed by the wavelength control current Ic injected from the conversion electrode 17, and the wavelength of the laser beam is changed by the wavelength control current Ic injected from the conversion electrode 17. The light is emitted from the emission surface. As shown in FIG. 3, the wavelength λ of the laser beam emitted from the semiconductor laser device 10 is inversely proportional to the wavelength control current Ic injected into the conversion electrode 17 of the wavelength control region 15. I see, the wavelength becomes continuously shorter. Further, as shown in FIG. 4, such a distributed reflection type semiconductor laser device 10 has a temperature range of 5 to 60° C., which is the environmental temperature of a normal optical beam scanning device.
The mode hopping phenomenon in which the wavelength changes rapidly does not occur, and the wavelength changes continuously due to temperature changes.
【0024】このような構成の半導体レーザー素子10
は図1に示す制御回路により制御される。該半導体レー
ザ素子10における活性領域14に設けられたオーミッ
ク電極16には、レーザドライバ61が接続されており
、該レーザドライバ61は、ビデオ信号入力部60から
出力される矩形波パルス信号であるビデオパターン信号
により制御される。従って、ビデオ信号出力部60から
出力されるビデオパターン信号に応じて、レーザドライ
バ61は所定のパルス電流を半導体レーザー素子10の
オーミック電極16へ注入される。また、ビデオ信号出
力部60の出力は、ローパスフィルタ回路70にも与え
られており、該ローパスフィルタ回路70の出力が、波
長制御ドライバ71に与えられている。ローパスフィル
タ回路70は、ビデオ信号出力部60の出力端子に接続
された抵抗73と、該抵抗73が+入力端に接続された
比較器72と、該比較器72と抵抗73との接続点とア
ースとの間に介装されたコンデンサ74とを有しており
、比較器72の出力が該比較器72−入力端に与えられ
るとともに、波長制御ドライバ71に与えられている。
波長制御ドライバ71の出力は、半導体レーザ素子10
の波長制御領域15に設けられた変換電極17に与えら
れており、変換電極17には、波長制御ドライバ71に
より制御された電流が入力されている。Semiconductor laser device 10 having such a configuration
is controlled by the control circuit shown in FIG. A laser driver 61 is connected to the ohmic electrode 16 provided in the active region 14 of the semiconductor laser device 10, and the laser driver 61 receives a video signal which is a rectangular wave pulse signal output from the video signal input section 60. Controlled by pattern signals. Therefore, the laser driver 61 injects a predetermined pulse current into the ohmic electrode 16 of the semiconductor laser device 10 in accordance with the video pattern signal output from the video signal output section 60. Further, the output of the video signal output section 60 is also given to a low-pass filter circuit 70, and the output of the low-pass filter circuit 70 is given to a wavelength control driver 71. The low-pass filter circuit 70 includes a resistor 73 connected to the output terminal of the video signal output section 60, a comparator 72 to which the resistor 73 is connected to the + input terminal, and a connection point between the comparator 72 and the resistor 73. The output of the comparator 72 is applied to the input terminal of the comparator 72 and also to the wavelength control driver 71. The output of the wavelength control driver 71 is the output of the semiconductor laser element 10.
A current controlled by a wavelength control driver 71 is input to the conversion electrode 17 provided in the wavelength control region 15 .
【0025】半導体レーザ素子10から発振されるレー
ザビーム11の波長は、半導体レーザ素子10の内部温
度変化により変動するが、発明者はこの半導体レーザ素
子10の内部温度の変化は、ビデオ信号入力部60から
出力されるパルス状のビデオ信号に含まれる低周波成分
にほぼ比例していることを新たに発見した。例えば、ビ
デオパターン信号によりレーザドライバ61からオーミ
ック電極16へ入力されるパルス信号が密の場合には、
半導体レーザー素子10の内部で発生する熱量に対して
熱放散量が小さいためにチップ内部の温度が上昇して、
半導体レーザー素子10の導波路における屈折率が変化
し、発振されるレーザービーム11の波長が長波長側へ
変動する。The wavelength of the laser beam 11 oscillated from the semiconductor laser device 10 changes due to changes in the internal temperature of the semiconductor laser device 10. It has been newly discovered that the frequency is approximately proportional to the low frequency component contained in the pulsed video signal output from the 60. For example, if the pulse signal input from the laser driver 61 to the ohmic electrode 16 is dense due to the video pattern signal,
Since the amount of heat dissipated is small compared to the amount of heat generated inside the semiconductor laser element 10, the temperature inside the chip rises.
The refractive index in the waveguide of the semiconductor laser device 10 changes, and the wavelength of the emitted laser beam 11 changes to the longer wavelength side.
【0026】本実施例では、ビデオ信号に含まれる低周
波成分に基づいて、半導体レーザ素子10から発振され
るレーザビームの波長を補償する構成になっている。ビ
デオ信号出力部60から出力されるパルス状のビデオ信
号により、半導体レーザ素子10の活性領域14におけ
るオーミック電極16に電流が与えられて、該活性領域
14の活性層21からレーザビームが発振される。他方
、ビデオ信号出力部60から出力されたビデオパターン
信号は、ローパスフィルタ回路70に入力されており、
該ローパスフィルタ回路70にて、ビデオパターン信号
における低周波成分のみが抽出される。ローパスフィル
タ回路70は、その低周波成分に比例した信号を、波長
制御ドライバ71に出力する。そして、該波長制御ドラ
イバ71は、ローパスフィルタ70の出力に基づいた電
流を、半導体レーザ素子10における波長制御領域15
の変換電極17に与える。これにより、半導体レーザ素
子10における波長制御領域15では、半導体レーザ素
子10の内部で発生する温度変化によるレーザビームの
波長変動を抑制するように、活性領域14にて発振され
るレーザビームの波長を変更する。In this embodiment, the wavelength of the laser beam emitted from the semiconductor laser element 10 is compensated based on the low frequency component contained in the video signal. A pulsed video signal output from the video signal output unit 60 applies current to the ohmic electrode 16 in the active region 14 of the semiconductor laser device 10, and a laser beam is oscillated from the active layer 21 of the active region 14. . On the other hand, the video pattern signal output from the video signal output section 60 is input to a low-pass filter circuit 70,
The low-pass filter circuit 70 extracts only low frequency components in the video pattern signal. The low-pass filter circuit 70 outputs a signal proportional to the low frequency component to the wavelength control driver 71. Then, the wavelength control driver 71 applies a current based on the output of the low-pass filter 70 to the wavelength control region 15 in the semiconductor laser device 10.
to the conversion electrode 17. As a result, the wavelength control region 15 in the semiconductor laser device 10 controls the wavelength of the laser beam oscillated in the active region 14 so as to suppress wavelength fluctuations of the laser beam due to temperature changes occurring inside the semiconductor laser device 10. change.
【0027】このように、ビデオ信号出力部60から出
力されるビデオパターン信号により半導体レーザ素子1
0を発振させると同時に、該ビデオパターン信号の低周
波成分に基づく半導体レーザ素子10の内部温度の上昇
による波長変動を予測し、活性領域14にて発振された
レーザビームの波長を補償するように、波長制御領域1
5に電流が与えられる。その結果、半導体レーザ素子1
0から発振されるレーザビーム11は、半導体レーザ素
子10の内部温度の変化による波長変動が補償された安
定状態でレーザビームを出射する。しかも、該半導体レ
ーザ素子10は、モードホッピングによる波長変動がな
く、出射されるレーザビームは、ホログラムスキャナ3
2により感光体ドラム33上を安定的に走査される。In this way, the semiconductor laser device 1 is controlled by the video pattern signal outputted from the video signal output section 60.
At the same time, the wavelength fluctuation due to the increase in internal temperature of the semiconductor laser device 10 is predicted based on the low frequency component of the video pattern signal, and the wavelength of the laser beam oscillated in the active region 14 is compensated. , wavelength control region 1
A current is applied to 5. As a result, the semiconductor laser element 1
The laser beam 11 oscillated from 0 is emitted in a stable state in which wavelength fluctuations due to changes in the internal temperature of the semiconductor laser element 10 are compensated for. Moreover, the semiconductor laser element 10 has no wavelength fluctuation due to mode hopping, and the emitted laser beam is transmitted to the hologram scanner 3.
2, the photosensitive drum 33 is stably scanned.
【0028】なお、上記実施例では、半導体レーザ素子
10として、分布反射型(DBR)半導体レーザ素子を
使用したが、これに限らず、例えば、図5に示す分布帰
還型(DBF;Distributed Feedbc
ak)半導体レーザ素子10’も使用できる。この分布
帰還型半導体レーザ素子10’は、活性領域14’にお
ける半導体基板13上にクラッド層20’、活性層21
’、および回折格子26’を有するクラッド層25’が
順次積層されており、該クラッド層25’上にコンタク
ト層23’およびキャップ層28’が順次積層されてい
る。そして、キャップ層28’上にオーミック電極16
’が設けられている。また、波長制御領域15’では、
半導体基板13’上に、クラッド層24’、ガイド層2
5’、およびクラッド層27’が順次積層されており、
クラッド層27’上に変換電極17’が設けられている
。半導体基板13’の背面には、活性領域14’および
波長制御領域15’の両方にわたって、電極12’が設
けられている。In the above embodiment, a distributed reflection type (DBR) semiconductor laser element is used as the semiconductor laser element 10, but the present invention is not limited to this. For example, a distributed feedback type (DBF) shown in FIG.
ak) A semiconductor laser device 10' can also be used. This distributed feedback semiconductor laser device 10' includes a cladding layer 20' and an active layer 21 on a semiconductor substrate 13 in an active region 14'.
A cladding layer 25' having a diffraction grating 26' and a diffraction grating 26' are sequentially laminated, and a contact layer 23' and a cap layer 28' are sequentially laminated on the cladding layer 25'. Then, an ohmic electrode 16 is placed on the cap layer 28'.
' is provided. Moreover, in the wavelength control region 15',
A cladding layer 24' and a guide layer 2 are formed on the semiconductor substrate 13'.
5' and a cladding layer 27' are sequentially laminated,
A conversion electrode 17' is provided on the cladding layer 27'. An electrode 12' is provided on the back surface of the semiconductor substrate 13' over both the active region 14' and the wavelength control region 15'.
【0029】このような半導体レーザ素子も、また、5
〜60゜Cの温度範囲では、モードホッピング現象を起
こすおそれがなく、従って、モードホッピング現象によ
るレーザビームの波長変動は発生しない。そして、図1
に示す制御回路と同様の制御回路により、内部温度の変
化による出射されるレーザビームの波長変動を補償でき
る。[0029] Such a semiconductor laser device also has 5
In the temperature range of ~60° C., there is no risk of mode hopping occurring, and therefore, the wavelength of the laser beam does not vary due to mode hopping. And Figure 1
A control circuit similar to the control circuit shown in Figure 1 can compensate for variations in the wavelength of the emitted laser beam due to changes in internal temperature.
【0030】<実施例2>図6は、本発明の光ビーム走
査装置の第2実施例の模式図である。本実施例では、光
源として、図2に示す分布反射型半導体レーザ素子10
が使用されており、活性領域14と波長制御領域15と
を有している。そして、活性領域14に設けられたオー
ミック電極16には、ビデオ信号出力部60から出力さ
れるビデオパターン信号が、レーザドライバ61を介し
て与えられいる。そして、ビデオパターン信号に基づく
発振電流により該活性領域14にて発振されたレーザビ
ームは、波長制御領域15により波長を変換されて出射
される。<Embodiment 2> FIG. 6 is a schematic diagram of a second embodiment of the light beam scanning device of the present invention. In this example, a distributed reflection semiconductor laser device 10 shown in FIG. 2 is used as a light source.
is used and has an active region 14 and a wavelength control region 15. A video pattern signal output from a video signal output section 60 is applied to the ohmic electrode 16 provided in the active region 14 via a laser driver 61. The laser beam oscillated in the active region 14 by the oscillation current based on the video pattern signal has its wavelength converted by the wavelength control region 15 and is emitted.
【0031】該半導体レーザ素子10から出射されたレ
ーザビーム11は、コリメータレンズ30により平行光
とされて、ハーフミラー31に入射されている。ハーフ
ミラー31に入射したレーザビームは二分割されて、一
方のレーザビーム11aは、該ハーフミラー31を透過
し、他方のレーザビーム11bは、該ハーフミラー31
によりほぼ直角に屈折される。ハーフミラー31を透過
したレーザビーム11aは、ホログラムスキャナ32を
介して、感光体ドラム33に与えられている。該ホログ
ラムスキャナ32は、前記第1実施例におけるホログラ
ムスキャナ32と同様の構成であるので説明を省略する
。ハーフミラー31により屈折されたレーザビーム11
bは、平行ホログラム40により平行ビームの状態で回
折されて、その一次回折光が、集光レンズ41により、
二分割フォトダイオード42の各受光面43および44
に集光されている。二分割フォトダイオード42の各受
光面43および44は、所定波長のレーザビームが照射
された場合に、各受光面43および44にて受光される
光量が等しくなるように、位置されており、照射される
レーザビームの波長が変動することにより、各受光面4
3および44により受光される光量が変動するようにな
っている。The laser beam 11 emitted from the semiconductor laser device 10 is collimated by a collimator lens 30 and is incident on a half mirror 31 . The laser beam incident on the half mirror 31 is split into two, one laser beam 11a passes through the half mirror 31, and the other laser beam 11b passes through the half mirror 31.
is refracted almost at right angles. The laser beam 11a that has passed through the half mirror 31 is applied to the photosensitive drum 33 via the hologram scanner 32. The hologram scanner 32 has the same configuration as the hologram scanner 32 in the first embodiment, so a description thereof will be omitted. Laser beam 11 refracted by half mirror 31
b is diffracted into a parallel beam by the parallel hologram 40, and the first-order diffracted light is reflected by the condensing lens 41.
Each light receiving surface 43 and 44 of the two-split photodiode 42
The light is focused on. The light-receiving surfaces 43 and 44 of the two-split photodiode 42 are positioned so that when a laser beam of a predetermined wavelength is irradiated, the amount of light received by each light-receiving surface 43 and 44 is equal. By varying the wavelength of the laser beam, each light-receiving surface 4
3 and 44, the amount of light received varies.
【0032】二分割フォトダイオード42は、各受光面
43および44により受光された光量に対応した信号を
それぞれ出力し、各出力信号は、差動増幅器50に与え
られている。該差動増幅器50は入力される信号の差を
演算して増幅出力するようになっており、その出力は、
信号処理回路52に与えられている。該信号処理回路5
2の出力は、波長制御ドライバ71を介して、半導体レ
ーザ素子10の波長制御領域15における変換電極17
に与えられている。信号処理回路52は、二分割フォト
ダイオード42の各受光面43および44にて受光され
た光量の差に対応した差動増幅器50の出力と、予め設
定された基準値とを比較し、両者に差がある場合には、
その差に相当するレーザビームの波長を演算して、その
差がなくなるように波長制御ドライバ71に所定信号を
出力して、該波長制御ドライバ71から、レーザビーム
が所定の波長になるように、半導体レーザ素子10にお
ける波長制御領域15の変換電極17に所定電流を出力
させる。これにより、半導体レーザ素子10から出射さ
れるレーザビームの波長が所定値とされる。The two-split photodiode 42 outputs a signal corresponding to the amount of light received by each light-receiving surface 43 and 44, and each output signal is provided to a differential amplifier 50. The differential amplifier 50 is designed to calculate the difference between input signals and amplify and output the result, and its output is as follows.
The signal processing circuit 52 is provided with the signal processing circuit 52 . The signal processing circuit 5
The output of 2 is transmitted to the conversion electrode 17 in the wavelength control region 15 of the semiconductor laser device 10 via the wavelength control driver 71.
is given to. The signal processing circuit 52 compares the output of the differential amplifier 50 corresponding to the difference in the amount of light received by the light receiving surfaces 43 and 44 of the two-split photodiode 42 with a preset reference value, and determines the difference between the two. If there is a difference,
The wavelength of the laser beam corresponding to the difference is calculated, and a predetermined signal is output to the wavelength control driver 71 so that the difference disappears, so that the laser beam from the wavelength control driver 71 has a predetermined wavelength. A predetermined current is output to the conversion electrode 17 of the wavelength control region 15 in the semiconductor laser device 10. Thereby, the wavelength of the laser beam emitted from the semiconductor laser element 10 is set to a predetermined value.
【0033】このような構成の光ビーム走査装置では、
半導体レーザ素子10から出力されてハーフミラー31
を透過したレーザビーム11aが、ホログラムスキャナ
32により感光体ドラム33の表面を走査される。他方
、ハーフミラー31で屈折されたレーザビーム11bは
、平行ホログラム40により、その波長に対応した回折
角にて回折され、レンズ41で集光された後に、二分割
フォトダイオード42の各受光面43および44にて受
光される。各受光面43および44は、受光量に対応し
た信号を出力する。各分割受光面43および44の出力
は、差動増幅器50によりその差が演算されて増幅され
、信号処理回路52に入力される。信号処理回路52は
、各受光面43および44により受光される光量の差に
基づく波長を演算し、その演算された波長と基準となる
波長とが比較される。そして、レーザビームの波長が基
準波長に等しい場合には、信号処理回路52から波長制
御ドライバ71を駆動するための信号は出力されない。[0033] In the light beam scanning device having such a configuration,
The output from the semiconductor laser element 10 is sent to the half mirror 31
The laser beam 11a that has passed through the hologram scanner 32 scans the surface of the photoreceptor drum 33. On the other hand, the laser beam 11b refracted by the half mirror 31 is diffracted by the parallel hologram 40 at a diffraction angle corresponding to its wavelength, and after being focused by the lens 41, the laser beam 11b is refracted by the parallel hologram 40, and then focused by the lens 41. and 44. Each light receiving surface 43 and 44 outputs a signal corresponding to the amount of light received. The difference between the outputs of the divided light receiving surfaces 43 and 44 is calculated and amplified by a differential amplifier 50 and input to a signal processing circuit 52 . The signal processing circuit 52 calculates a wavelength based on the difference in the amount of light received by each light receiving surface 43 and 44, and compares the calculated wavelength with a reference wavelength. When the wavelength of the laser beam is equal to the reference wavelength, the signal processing circuit 52 does not output a signal for driving the wavelength control driver 71.
【0034】これに対して、例えば半導体レーザー素子
10の内部温度変化により、出力されるレーザビーム1
1の波長が変動して基準波長からずれた場合には、ハー
フミラー31により屈折されたレーザビーム11bは、
平行ホログラム40による回折角が変化して、集光レン
ズ41により二分割フォトダイオード42上での集光位
置が移動する。
これにより、二分割フォトダイオード42の各受光面4
3および44により受光される光量が変動して、各受光
面43および44にて受光される光量の差に基づいて演
算される波長が、信号処理回路52に予め設定された基
準の波長とは異なった状態になる。この場合には、信号
処理回路52は、レーザビームの波長が基準波長に等し
くなるように、波長制御ドライバ71に所定信号を出力
する。そして、該波長制御ドライバ71により、半導体
レーザ素子10における波長制御領域15の変換電極1
7に所定の電流が与えられて、半導体レーザー10から
発生するレーザー光11の波長が変更される。On the other hand, for example, due to a change in the internal temperature of the semiconductor laser element 10, the output laser beam 1
1 fluctuates and deviates from the reference wavelength, the laser beam 11b refracted by the half mirror 31 becomes
The diffraction angle by the parallel hologram 40 changes, and the condensing position on the two-split photodiode 42 is moved by the condensing lens 41. As a result, each light receiving surface 4 of the two-split photodiode 42
The amount of light received by the light receiving surfaces 43 and 44 varies, and the wavelength calculated based on the difference in the amount of light received by the light receiving surfaces 43 and 44 is different from the reference wavelength preset in the signal processing circuit 52. be in a different state. In this case, the signal processing circuit 52 outputs a predetermined signal to the wavelength control driver 71 so that the wavelength of the laser beam becomes equal to the reference wavelength. Then, the wavelength control driver 71 controls the conversion electrode 1 in the wavelength control region 15 in the semiconductor laser device 10.
A predetermined current is applied to the semiconductor laser 10, and the wavelength of the laser beam 11 generated from the semiconductor laser 10 is changed.
【0035】このようにして半導体レーザ素子10の内
部温度変化によるレーザビームの波長変動が補償されて
、レーザビームの波長は常に一定とされる。レーザビー
ムの波長を一定に維持することにより、ハーフミラー3
1を透過するレーザビーム11aの波長も一定になり、
ホログラムスキャナ32で回折されて感光ドラム33上
を走査するレーザビーム11aが走査方向に対してずれ
るおそれがない。その結果、このような光ビーム走査装
置を有するレーザープリンタでは、歪みのない、鮮明な
画像を高速で形成できる。In this way, fluctuations in the wavelength of the laser beam due to changes in the internal temperature of the semiconductor laser device 10 are compensated for, and the wavelength of the laser beam is always kept constant. By keeping the wavelength of the laser beam constant, the half mirror 3
The wavelength of the laser beam 11a that passes through 1 also becomes constant,
There is no fear that the laser beam 11a, which is diffracted by the hologram scanner 32 and scans the photosensitive drum 33, will shift with respect to the scanning direction. As a result, a laser printer having such a light beam scanning device can form clear images without distortion at high speed.
【0036】なお、本実施例においても、図5に示す分
布帰還型半導体レーザ素子を使用できる。Note that the distributed feedback semiconductor laser device shown in FIG. 5 can also be used in this embodiment.
【0037】<実施例3>本発明の光ビーム走査装置の
第3実施例の要部模式図を図7に示す。本実施例では、
光源として図2に示す分布反射型(DBR)半導体レー
ザ素子10が使用されており、該半導体レーザ素子10
における活性領域14のオーミック電極16には、レー
ザドライバ61から出力される発振電流が与えられてい
る。該レーザドライバ61は、ビデオ信号出力部60か
ら出力される矩形波パルス信号であるビデオパターン信
号により駆動されるとともに、後述するように、信号処
理回路52の出力により制御される。半導体レーザ素子
10における波長制御領域15の変換電極17は、波長
制御ドライバ71から出力される波長制御電流が与えら
れている。該波長制御ドライバ71は、ビデオ信号出力
部60から出力されるビデオパターン信号の低周波成分
を抽出するローパスフィルタ回路70の出力により制御
される。<Embodiment 3> FIG. 7 is a schematic diagram of a main part of a third embodiment of the optical beam scanning device of the present invention. In this example,
A distributed reflection type (DBR) semiconductor laser device 10 shown in FIG. 2 is used as a light source, and the semiconductor laser device 10
The oscillation current output from the laser driver 61 is applied to the ohmic electrode 16 of the active region 14 in . The laser driver 61 is driven by a video pattern signal, which is a rectangular pulse signal output from the video signal output section 60, and is controlled by the output of the signal processing circuit 52, as will be described later. The conversion electrode 17 of the wavelength control region 15 in the semiconductor laser device 10 is supplied with a wavelength control current output from the wavelength control driver 71 . The wavelength control driver 71 is controlled by the output of a low-pass filter circuit 70 that extracts low frequency components of the video pattern signal output from the video signal output section 60.
【0038】半導体レーザ素子10から出射されたレー
ザビームは、前記第2実施例と同様に、コリメータレン
ズ30を介して、ハーフミラー31に照射され、該ハー
フミラー31を透過するレーザビーム11aが、ホログ
ラムスキャナ32により感光体ドラム33上に走査され
る。また、ハーフミラー31にてほぼ直角に屈折された
レーザビーム11bは、平行ホログラム40および集光
レンズ41を介して、二分割フォトダイオード42の各
受光面43および44に照射される。そして、該フォト
ダイオード42の各受光面43および44にて受光され
る光量に対応したそれぞれの出力の差が、差動増幅器5
0にて演算されて増幅され、信号処理回路52により各
受光面43および44の受光量の差に基づくレーザビー
ムの波長が演算される。演算された波長は、基準波長と
比較され、両者の差に基づいて、レーザドライバ61が
制御される。これにより、半導体レーザ素子10の活性
領域14におけるオーミック電極16が制御されて、活
性領域14におけるレーザビームの発振波長が変更され
る。The laser beam emitted from the semiconductor laser device 10 is irradiated onto a half mirror 31 via a collimator lens 30, as in the second embodiment, and the laser beam 11a transmitted through the half mirror 31 is The photoreceptor drum 33 is scanned by the hologram scanner 32 . Further, the laser beam 11b refracted at a substantially right angle by the half mirror 31 is irradiated onto each of the light receiving surfaces 43 and 44 of the two-split photodiode 42 via the parallel hologram 40 and the condensing lens 41. Then, the difference in output corresponding to the amount of light received by each light receiving surface 43 and 44 of the photodiode 42 is determined by the differential amplifier 5.
0 and is amplified, and the signal processing circuit 52 calculates the wavelength of the laser beam based on the difference in the amount of light received by each of the light receiving surfaces 43 and 44. The calculated wavelength is compared with a reference wavelength, and the laser driver 61 is controlled based on the difference between the two. Thereby, the ohmic electrode 16 in the active region 14 of the semiconductor laser device 10 is controlled, and the oscillation wavelength of the laser beam in the active region 14 is changed.
【0039】このように、本実施例では、ビデオ信号出
力部60から出力されるビデオパターン信号の低周波成
分に基づいて生じる半導体レーザ素子10内部の温度変
化によって発生する波長変動を、波長制御電流を変化さ
せることによって補償するとともに、この補償によって
も解消されない波長変動を、実際に半導体レーザ素子1
0から出射されるレーザビームに基づいて演算して、発
振電流を変更することにより補償するようになっている
。As described above, in this embodiment, the wavelength fluctuation caused by the temperature change inside the semiconductor laser element 10 that occurs based on the low frequency component of the video pattern signal output from the video signal output section 60 is controlled by the wavelength control current. In addition to compensating by changing the
Compensation is performed by calculating based on the laser beam emitted from zero and changing the oscillation current.
【0040】本実施例の半導体レーザ素子10では、図
8に示すように、ビデオパターン信号における低周波成
分に比例して、半導体レーザ素子10における波長制御
領域15の変換電極17に与えられる波長制御電流Ic
が変更される。半導体レーザ素子10から出射されるレ
ーザビームの波長は、図9に示すように、波長制御電流
Icの大きさに反比例し、波長制御電流Icが大きくな
るほど波長は短くなる。また、半導体レーザ素子10に
おける活性領域14のオーミック電極16に与えられる
発振電流Isと半導体レーザ素子10から出力されるレ
ーザビームの波長との関係は、図10に示すように、波
長制御電流Icが一定の場合には、しきい値電流よりも
大きい領域において比例しており、発振電流が大きくな
るほど出力波長が大きくなる。半導体レーザ素子10で
は、図11に示すように、波長制御電流Icを一定にし
て、発振電流Isをオーミック電極16へ与えてレーザ
ビームを発振させると、内部での発熱により、経時的に
出力波長が変動するが、本実施例では、半導体レーザ素
子10から実際に出射されるレーザビームを捉えてその
波長変動を演算し、オーミック電極16に与えられる発
振電流Isを変更することにより、半導体レーザ素子1
0の経時的に発生する波長変動も補償している。In the semiconductor laser device 10 of this embodiment, as shown in FIG. 8, the wavelength control applied to the conversion electrode 17 of the wavelength control region 15 in the semiconductor laser device 10 is proportional to the low frequency component in the video pattern signal. Current Ic
is changed. As shown in FIG. 9, the wavelength of the laser beam emitted from the semiconductor laser element 10 is inversely proportional to the magnitude of the wavelength control current Ic, and the wavelength becomes shorter as the wavelength control current Ic becomes larger. Further, the relationship between the oscillation current Is applied to the ohmic electrode 16 of the active region 14 in the semiconductor laser device 10 and the wavelength of the laser beam output from the semiconductor laser device 10 is as shown in FIG. In the case of a constant value, it is proportional in a region larger than the threshold current, and the larger the oscillation current is, the larger the output wavelength becomes. In the semiconductor laser device 10, as shown in FIG. 11, when the wavelength control current Ic is kept constant and the oscillation current Is is applied to the ohmic electrode 16 to oscillate a laser beam, the output wavelength changes over time due to internal heat generation. However, in this embodiment, by capturing the laser beam actually emitted from the semiconductor laser device 10, calculating its wavelength fluctuation, and changing the oscillation current Is given to the ohmic electrode 16, the semiconductor laser device 1
It also compensates for wavelength fluctuations that occur over time.
【0041】なお、本実施例においても、図5に示す分
布帰還型半導体レーザ素子を光源として使用し得る。In this embodiment as well, the distributed feedback semiconductor laser device shown in FIG. 5 can be used as a light source.
【0042】[0042]
【発明の効果】本発明の光ビーム走査装置は、このよう
に、半導体レーザ素子からレーザビームを発振させるた
めに与えられる発振電流により発生するレーザビームの
波長変動を、波長制御領域に与えられる電流を制御して
補償しているために、半導体レーザ素子からは波長変動
が抑制されたレーザビームが出射される。その結果、ホ
ログラムスキャナによって安定的に走査される。さらに
、このように波長制御電流の変化による補償では波長変
動が完全に抑制できない場合にも、実際に出射されるレ
ーザビームに基づいて波長変動が検出されて、その検出
結果に基づいて発振波長電流が変化されるために、より
一層確実に出射レーザビームの波長変動が抑制される。As described above, the optical beam scanning device of the present invention can reduce the wavelength fluctuation of the laser beam caused by the oscillation current applied to oscillate the laser beam from the semiconductor laser element by using the current applied to the wavelength control region. Since the wavelength fluctuation is controlled and compensated for, a laser beam with suppressed wavelength fluctuation is emitted from the semiconductor laser element. As a result, it is stably scanned by the hologram scanner. Furthermore, even if the wavelength fluctuation cannot be completely suppressed by compensation based on changes in the wavelength control current, the wavelength fluctuation is detected based on the actually emitted laser beam, and the oscillation wavelength current is adjusted based on the detection result. Since the wavelength is changed, fluctuations in the wavelength of the emitted laser beam can be suppressed more reliably.
【0043】また、半導体レーザ素子から出射されるレ
ーザビームに基づいて波長変動が検出されて、その検出
結果に基づいて波長制御電流が制御されるために、出射
されるレーザビームに波長変動が生じても、その変動が
確実に抑制され、安定的にレーザビームが走査される。[0043]Furthermore, since wavelength fluctuation is detected based on the laser beam emitted from the semiconductor laser element and the wavelength control current is controlled based on the detection result, wavelength fluctuation occurs in the emitted laser beam. However, even if the laser beam is scanned stably, the fluctuation is reliably suppressed and the laser beam can be scanned stably.
【図1】本発明の第1実施例の光ビーム走査装置を示す
構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing a light beam scanning device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】その光ビーム走査装置に使用される分布反射型
半導体レーザー素子を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a distributed reflection semiconductor laser element used in the light beam scanning device.
【図3】図2に示す半導体レーザー素子の入力電流と出
射レーザビームの波長との関係を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the relationship between the input current of the semiconductor laser device shown in FIG. 2 and the wavelength of the emitted laser beam.
【図4】図2に示す半導体レーザ素子の周囲温度と出射
レーザビームの波長との関係を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the relationship between the ambient temperature of the semiconductor laser device shown in FIG. 2 and the wavelength of the emitted laser beam.
【図5】本発明の光ビーム装置に使用される半導体レー
ザ素子の他の実施例の断面図である。FIG. 5 is a sectional view of another embodiment of a semiconductor laser device used in the light beam device of the present invention.
【図6】本発明の第2実施例の光ビーム走査装置の構成
図である。FIG. 6 is a configuration diagram of a light beam scanning device according to a second embodiment of the present invention.
【図7】本発明の第3実施例の光ビーム走査装置の構成
図である。FIG. 7 is a configuration diagram of a light beam scanning device according to a third embodiment of the present invention.
【図8】その光ビーム走査装置における半導体レーザ素
子のビデオパターン信号と波長制御電流との関係を示す
グラフである。FIG. 8 is a graph showing the relationship between a video pattern signal of a semiconductor laser element and a wavelength control current in the optical beam scanning device.
【図9】その半導体レーザビーム素子の波長制御電流と
発振レーザビーム波長との関係を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing the relationship between the wavelength control current of the semiconductor laser beam device and the oscillation laser beam wavelength.
【図10】その半導体レーザビーム素子の発振電流と発
振レーザビーム波長との関係を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing the relationship between the oscillation current of the semiconductor laser beam device and the oscillation laser beam wavelength.
【図11】その半導体レーザビーム素子の発振レーザビ
ーム波長の経時変化を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing changes over time in the oscillation laser beam wavelength of the semiconductor laser beam device.
【図12】従来の光ビーム走査装置を示す構成図である
。FIG. 12 is a configuration diagram showing a conventional light beam scanning device.
【図13】その光ビーム走査装置における半導体レーザ
素子のビデオパターン信号の変動と発振レーザビーム波
長の変化との関係を示すグラフである。FIG. 13 is a graph showing the relationship between fluctuations in the video pattern signal of the semiconductor laser element and changes in the oscillation laser beam wavelength in the optical beam scanning device.
10 半導体レーザ素子 11 レーザビーム 32 ホログラムスキャナ 33 感光体ドラム 34 ホログラムディスク 36 ホムグラムレンズ 40 平行ホログラム 42 二分割フォトダイオード 50 差動増幅器 52 信号処理回路 60 ビデオ信号入力部 61 レーザドライバ 70 ローパスフィルタ回路 71 波長制御ドライバ 10 Semiconductor laser element 11 Laser beam 32 Hologram scanner 33 Photoreceptor drum 34 Hologram disk 36 Homgram lens 40 Parallel hologram 42 Two-part photodiode 50 Differential amplifier 52 Signal processing circuit 60 Video signal input section 61 Laser driver 70 Low pass filter circuit 71 Wavelength control driver
Claims (3)
ザビームを発振する活性領域、および該活性領域で発振
されたレーザビームの波長を注入される電流に対応させ
て変更して出射する波長制御領域、を有する半導体レー
ザ素子と、該半導体レーザ素子から出射した再生波を回
折させ該回折波を被走査面上で走査させる複数のホログ
ラムレンズ、および各ホログラムレンズを周方向に並設
して所定方向へ回転されるホログラムディスク、を有す
るホログラムスキャナと、前記半導体レーザ素子におけ
る活性領域に注入される電流に基づいて、前記波長制御
領域に注入される電流を制御する手段と、を具備する光
ビーム走査装置。1. An active region that oscillates a laser beam at a wavelength corresponding to the injected current, and wavelength control that changes the wavelength of the laser beam oscillated in the active region in accordance with the injected current and emits the laser beam. a semiconductor laser element having a region, a plurality of hologram lenses that diffract reproduced waves emitted from the semiconductor laser element and scan the diffracted waves on a surface to be scanned, and each hologram lens arranged in parallel in the circumferential direction to a predetermined position. A light beam comprising: a hologram scanner having a hologram disk rotated in a direction; and means for controlling a current injected into the wavelength control region based on a current injected into an active region of the semiconductor laser element. scanning device.
レーザビームの波長変動を検出する波長変動検出手段と
、該波長変動検出手段の検出結果に基づいて、前記半導
体レーザ素子の活性領域に注入される電流を制御する制
御手段と、をさらに有する請求項1に記載の光ビーム走
査装置。2. Wavelength fluctuation detection means for detecting wavelength fluctuation of a laser beam emitted from the semiconductor laser element; and a wavelength fluctuation detection means for detecting wavelength fluctuation of a laser beam emitted from the semiconductor laser element; The light beam scanning device according to claim 1, further comprising control means for controlling the current.
ザビームを発振する活性領域、および該活性領域で発振
されたレーザビームの波長を注入される電流に対応させ
て変更して出射する波長制御領域、を有する半導体レー
ザ素子と、該半導体レーザ素子から出射した再生波を回
折させ該回折波を被走査面上で走査させる複数のホログ
ラムレンズ、および各ホログラムレンズを周方向に並設
して所定方向へ回転されるホログラムディスク、を有す
るホログラムスキャナと、前記半導体レーザ素子から出
射されるレーザビームの波長変動を検出する波長変動検
出手段と、該波長検出手段に基づいて前記波長制御領域
に注入される電流を制御する制御手段と、を具備する光
ビーム走査装置。3. An active region that oscillates a laser beam at a wavelength corresponding to the injected current, and wavelength control that changes the wavelength of the laser beam oscillated in the active region in accordance with the injected current and emits the laser beam. a semiconductor laser element having a region, a plurality of hologram lenses that diffract reproduced waves emitted from the semiconductor laser element and scan the diffracted waves on a surface to be scanned, and each hologram lens arranged in parallel in the circumferential direction to a predetermined position. a hologram scanner having a hologram disk rotated in the direction; a wavelength fluctuation detection means for detecting wavelength fluctuation of a laser beam emitted from the semiconductor laser element; A light beam scanning device comprising: control means for controlling a current.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3147476A JPH04371070A (en) | 1991-06-19 | 1991-06-19 | Light beam scanner |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3147476A JPH04371070A (en) | 1991-06-19 | 1991-06-19 | Light beam scanner |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04371070A true JPH04371070A (en) | 1992-12-24 |
Family
ID=15431255
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3147476A Withdrawn JPH04371070A (en) | 1991-06-19 | 1991-06-19 | Light beam scanner |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04371070A (en) |
-
1991
- 1991-06-19 JP JP3147476A patent/JPH04371070A/en not_active Withdrawn
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