JPH0685361A - 半導体レーザ光源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数の半導体レーザから射出された各レーザ
ビームを１本に合成する半導体レーザ光源装置におい
て、装置の大型化およびコストアップを抑えて光量一定
化制御を行なう。 【構成】 複数の半導体レーザ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ
を共通の１つのアンプ３で駆動し、１つの半導体レーザ
１ａから発せられたレーザビーム５の光量をフォトダイ
オード６によって検出し、このフォトダイオード６が出
力する光量信号をアンプ７で増幅して得た帰還信号Ｖpd
を、加算点２において発光レベル指令信号Ｖref に加算
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の半導体レーザか
ら射出されたレーザビームを１本に合成するようにした
半導体レーザ光源装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、光ビームを光偏向器により偏
向して走査する光ビーム走査装置が、例えば各種走査記
録装置、走査読取装置等において広く実用に供されてい
る。このような光ビーム走査装置において光ビームを発
生する手段の１つとして、半導体レーザが従来から用い
られている。この半導体レーザは、ガスレーザ等に比べ
れば小型、安価で消費電力も少なく、また駆動電流を変
えることによって直接変調が可能である等、数々の長所
を有している。

【０００３】しかしながら、その反面この半導体レーザ
は出力が小さく、したがって高エネルギーの走査光を必
要とする光ビーム走査装置、例えば感度の低い記録材料
（金属膜、アモルファス膜等のＤＲＡＷ材料等）に記録
する走査記録装置等に用いるのは極めて困難である。

【０００４】そこで、例えば特開昭61-13215号公報、同
61-275870 号公報、同61-275871 号公報等に示されるよ
うに、半導体レーザから十分高エネルギーの走査ビーム
を得るために、複数の半導体レーザを使用し、これらの
半導体レーザから射出されたレーザビームを１本に合成
することが考えられている（この場合、各レーザビーム
は走査点までの光路途中で１本に合成されていてもよい
し、また走査点上で１本に合成されてもよい）。

【０００５】一方、周知の通り半導体レーザから射出さ
れるレーザビームの光量は、半導体レーザの経時変化や
周囲温度の変化等によって変動するので、多くの場合、
合成されたビームの光量を一定に保つ制御を行なう必要
がある。この制御は基本的に、レーザビームの光量を検
出する光量検出器と、この光量検出器が出力する光量信
号が所定値に収束するようにレーザ駆動回路によるレー
ザ駆動電流を制御する制御回路とによってなされる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】複数の半導体レーザを
使用した従来の半導体レーザ光源装置においては、この
光量一定化制御を行なうために、各々の半導体レーザに
対して上記の光量検出器と制御回路とレーザ駆動回路と
からなるいわゆるＡＰＣ（Automatic Power Control ）
回路を設けるようにしていた。しかしそのようにする場
合は、光量検出器と制御回路とレーザ駆動回路とがそれ
ぞれ半導体レーザの数だけ必要になるので、装置が大型
化し、またそのコストも高くなるという難点もある。

【０００７】そこで、上記特開昭61-275871 号公報にも
示されているように、複数の半導体レーザのうちの一部
を定電流駆動回路によって光量制御無しで駆動し、残り
の半導体レーザを光量制御しつつ駆動することも提案さ
れている。しかしそのようにする場合でも、一般に大型
かつ高価である半導体レーザ駆動回路が少なくとも２個
は必要となるので、依然として半導体レーザ光源装置の
小型化およびコスト低減の余地が残されている。

【０００８】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、従来装置よりもさらに小型でかつ安価に形成す
ることができる、複数の半導体レーザを用いた半導体レ
ーザ光源装置を提供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による半導体レー
ザ光源装置は、前述のように複数の半導体レーザから射
出された各レーザビームを１本に合成する半導体レーザ
光源装置において、複数の半導体レーザを共通の１つの
駆動回路で駆動し、これらの半導体レーザの一部または
全てから発せられたレーザビームの光量を光量検出器で
検出し、この光量検出器が出力する光量信号を制御回路
に入力して、該制御回路により、上記光量信号が所定値
に収束するように上記駆動回路によるレーザ駆動電流を
制御することを特徴とするものである。

【００１０】なお上記の構成において特に好ましくは、
請求項２に記載のように、複数の半導体レーザとして全
て同一特性のものが用いられる一方、光量検出器は、こ
れら複数の半導体レーザのうちの１つから発せられたレ
ーザビームの光量を検出するように構成される。

【００１１】

【作用および発明の効果】上記構成の半導体レーザ光源
装置は、大型で高価なものとなりやすい半導体レーザ駆
動回路を１つだけ備えるものであるから、複数の半導体
レーザの駆動のためにこの駆動回路を必ず２個以上備え
る従来装置と比べれば、小型でかつ安価に形成可能とな
る。

【００１２】また特に請求項２に記載の半導体レーザ光
源装置においては、複数の半導体レーザのうちの１つか
ら発せられたレーザビームの光量を所定値に維持するよ
うに制御がなされるが、このとき他の半導体レーザも同
じように光出力を変えるので、上記レーザビームの光量
と合成されたレーザビームの光量とが比例し、光量制御
が容易になされ得る。

【００１３】

【実施例】以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を
詳細に説明する。図１は本発明の第１実施例による半導
体レーザ光源装置を備えた光走査記録装置を示すもので
ある。図示のように画像信号発生器10は、連続調画像を
担持する画像信号Ｓ１を発生する。この画像信号Ｓ１は
一例として、10bit の濃度スケールの連続調画像を示す
デジタル信号である。画像信号発生器10は後述するライ
ンクロックＳ２に基づいて１主走査ライン分の信号を切
り換え、また画素クロックＳ３に基づいて各画素毎の画
像信号Ｓ１を出力する。

【００１４】上述の画像信号Ｓ１は、ＲＡＭ等からなる
補正テーブル11により階調補正、逆log 変換、および半
導体レーザの駆動電流対光出力特性の非線形性を補正す
るための変換処理を受けて、例えば16bit の発光レベル
指令信号Ｓ５に変換される。この発光レベル指令信号Ｓ
５はＤ／Ａ変換器12に入力され、ここでアナログの電圧
信号からなる発光レベル指令信号Ｖref に変換される。
この発光レベル指令信号Ｖref は、半導体レーザ光源装
置８の加算点２を通して電圧−電流変換アンプ３に入力
され、該アンプ３はこの指令信号Ｖref に比例した駆動
電流を、互いに直列に接続された同じ特性の４個の半導
体レーザ１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄに供給する。これ
らの半導体レーザ１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄからそれ
ぞれ前方に出射した光ビーム４ａ、４ｂ、４ｃおよび４
ｄはホログラム素子９に入射して、１本の強力な光ビー
ム４に合成される。この光ビーム４は、後述するビーム
走査系を通して感光材料走査に利用される。

【００１５】一方、１つの半導体レーザ１ａの後方側に
出射した光ビーム５の強度は、例えば半導体レーザのケ
ース内に設置された光量モニタ用のフォトダイオード６
によって検出される。こうして検出される光ビーム５の
強度は、実際に画像記録に利用される上記光ビーム４の
強度と比例関係にある。すなわち、４個の半導体レーザ
１ａ〜１ｄとして同特性のものが用いられているから光
ビーム４の強度は光ビーム４ａの強度のほぼ４倍とな
り、そして光ビーム４ａの強度と光ビーム５の強度が比
例するからである。この光ビーム５の強度、すなわち光
ビーム４の強度を示すフォトダイオード６の出力電流
は、電流−電圧変換アンプ７によって帰還信号（電圧信
号）Ｖpdに変換され、該帰還信号Ｖpdは前述の加算点２
に入力される。この加算点２からは、上記発光レベル指
令信号Ｖref と帰還信号Ｖpdとの偏差を示す偏差信号Ｖ
e が出力され、該偏差信号Ｖe は前記電圧−電流変換ア
ンプ３によって電流に変換され、半導体レーザ１を駆動
する。以上のような制御を行なうことにより、所定の発
光レベル指令信号Ｖref に対して光ビーム４の強度が必
ず所定値となる。

【００１６】上記光ビーム４はコリメータレンズ17に通
されて平行ビームとされ、次に例えばポリゴンミラー等
の光偏向器18に入射してそこで反射偏向される。こうし
て偏向された光ビーム４は、通常ｆθレンズからなる集
束レンズ19に通されて写真感光材料20上において微小な
スポットに集束し、該写真感光材料20上をＸ方向に走査
（主走査）する。写真感光材料20は図示しない移送手段
により、上記主走査方向Ｘと略直角なＹ方向に移送さ
れ、それによって光ビーム４の副走査がなされる。こう
して写真感光材料20は光ビーム４によって２次元的に走
査され、感光する。前述したように光ビーム４は画像信
号Ｓ１に基づいて強度変調されているので、この写真感
光材料20上には、画像信号Ｓ１が担持する連続調画像が
写真潜像として記録される。次に写真感光材料20は現像
機22に通されて、そこで現像処理を受ける。それにより
写真感光材料20上には、上記連続調画像が可視像として
記録される。

【００１７】なお上記のように光ビーム４が写真感光材
料20上を走査するとき、主走査の始点を該ビーム４が通
過したことが光検出器21によって検出され、該光検出器
21が出力する始点検出信号Ｓ６がクロックジェネレータ
13に入力される。クロックジェネレータ13はこの始点検
出信号Ｓ６の入力タイミングに同期させて、前述のライ
ンクロックＳ２および画素クロックＳを出力する。

【００１８】以上の説明から明らかな通り、本実施例の
半導体レーザ光源装置８においては、電圧−電流変換ア
ンプ３が半導体レーザ駆動回路を、電圧−電流変換アン
プ７がレーザ駆動電流制御回路を構成しているが、４個
の半導体レーザ１ａ〜１ｄが用いられていながら半導体
レーザ駆動回路は１つのみで済んでいるから、この半導
体レーザ光源装置８は小型でかつ安価に形成され得るも
のとなる。

【００１９】なお上記のように４個の半導体レーザ１ａ
〜１ｄとして同特性のものを用いても、それぞれの駆動
電流対光出力特性が僅かに異なることがある。それに対
応するためには、各半導体レーザ１ａ〜１ｄに上記特性
を補償するための抵抗を並列に接続すればよい。そし
て、それらの抵抗として可変抵抗を用いて抵抗値を調整
すれば、特性補償をさらに精度良く行なうことができ
る。

【００２０】次に図２を参照して、本発明の第２実施例
について説明する。なおこの図２において、前記図１中
の要素と同等の要素には同番号を付し、それらについて
の重複した説明は省略する（以下、同様）。この第２実
施例装置においては、４個の半導体レーザ１ａ、１ｂ、
１ｃ、１ｄに対してそれぞれ後方出射光５ａ、５ｂ、５
ｃ、５ｄを検出するフォトダイオード６ａ、６ｂ、６
ｃ、６ｄが設けられており、それらの出力電流は比較器
30に入力される。この比較器30は、入力された出力電流
のうち最大値を取るものを電流−電圧変換アンプ７に入
力する。

【００２１】以上述べた以外は第１実施例におけるのと
同様の操作がなされ、それによりこの場合も、所定の発
光レベル指令信号Ｖref に対して、光ビーム４ａ〜４ｄ
を合成した光ビームの強度が必ず所定値となる。

【００２２】なお、上記のようにフォトダイオード６
ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄの出力電流の最大値に基づいて光
量一定化制御を行なう代りに、それらの出力電流の和
や、各半導体レーザ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの光出力差
を補償する係数を各出力電流に乗じた後の和に基づいて
光量一定化制御を行なってもよい。

【００２３】次に図３を参照して、本発明の第３実施例
について説明する。この実施例において４個の半導体レ
ーザ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは互いに並列に接続され、
各々電圧−電流変換アンプ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄによ
って駆動される。そして１つの半導体レーザ１ａの後方
出射光５がフォトダイオード６によって検出され、その
出力電流が電流−電圧変換アンプ７に入力され、該アン
プ７の出力電圧が差動アンプ31に入力される。

【００２４】この差動アンプ31は、上記アンプ７の出力
電圧と一定の発光レベル指令信号Ｖref とを比較し、そ
れらの偏差を解消する方向に制御された電圧信号を電圧
−電流変換アンプ３ａに入力する。それによりこの場合
も、所定の発光レベル指令信号Ｖref に対して、光ビー
ム４ａ〜４ｄを合成した光ビームの強度が必ず所定値と
なる。

【００２５】なおこの装置においては、各アンプ３ａ〜
３ｄの増幅度を可変にしておいてそれを調整することに
より、各半導体レーザ１ａ〜１ｄの駆動電流対光出力特
性の差を補償することができる。

【００２６】本実施例の装置において合成された１本の
光ビームは、常に一定強度のものとなり、例えば光走査
読取装置における読取光等として利用される。この光走
査読取装置としては、例えば原稿の透過光を検出して原
稿を読み取る装置、原稿からの反射光を検出して原稿を
読み取る装置、さらには例えば特開昭55-12492号等に示
される蓄積性蛍光体シートに読取光（励起光）を照射
し、それにより蓄積性蛍光体シートから発せられた輝尽
発光光を検出して、蓄積性蛍光体シートに記録されてい
る放射線画像情報を読み取る装置等が挙げられる。

【００２７】なお本発明において合成するレーザビーム
の本数は、以上説明した各実施例における４本に限られ
るものではない。また複数のレーザビームを合成する手
段もホログラム素子に限らず、ビームスプリッタ等のそ
の他の手段が用いられてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による半導体レーザ光源装
置を備えた光走査記録装置を示す概略図

【図２】本発明の第２実施例装置を示す回路図

【図３】本発明の第３実施例装置を示す回路図

【符号の説明】

１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ 半導体レーザ ２ 加算点 ３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ 電圧−電流変換アンプ ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ レーザビーム（前方出射
光） ４ 合成されたレーザビーム ５、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ レーザビーム（後方出
射光） ６、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ フォトダイオード ７ 電流−電圧変換アンプ ８ 半導体レーザ光源装置 ９ ホログラム素子 10 画像信号発生器 18 光偏向器 19 集束レンズ 20 感光材料 30 比較器 31 差動アンプ ｉ 半導体レーザ駆動電流 Ｓ１ 画像信号 Ｓ５、Ｖref 発光レベル指令信号 Ｖpd 帰還信号 Ｖe 偏差信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｓ 3/23

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の半導体レーザから射出された各レ
   ーザビームを１本に合成する半導体レーザ光源装置にお
   いて、 前記複数の半導体レーザを駆動する共通の１つの駆動回
   路と、 これらの半導体レーザの一部または全てから発せられた
   レーザビームの光量を検出する光量検出器と、 この光量検出器が出力する光量信号が所定値に収束する
   ように前記駆動回路によるレーザ駆動電流を制御する制
   御回路とが設けられたことを特徴とする半導体レーザ光
   源装置。
2. 【請求項２】 前記複数の半導体レーザとして全て同一
   特性のものが用いられる一方、 前記光量検出器がこれら複数の半導体レーザのうちの１
   つから発せられたレーザビームの光量を検出するもので
   あることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ光
   源装置。