JPS61210534A - 光出力安定化装置 - Google Patents

光出力安定化装置

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JPS61210534A
JPS61210534A JP60052020A JP5202085A JPS61210534A JP S61210534 A JPS61210534 A JP S61210534A JP 60052020 A JP60052020 A JP 60052020A JP 5202085 A JP5202085 A JP 5202085A JP S61210534 A JPS61210534 A JP S61210534A
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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】 の 本発明は半導体レーザ等のレーザ光源の出力光量を、自
動的に所望のレベルに制御して安定した光出力を得るよ
うにした光出力安定化装置に関する。
ノ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　、Ｊ
　　　　　　　１町（レーザ光源は、コヒーレントな大
きな光出力が得られる為、その利用分野は極めて広いも
のである。とりわけ、半導体レーザは固体、小型、かつ
軽量である利点を有し、光学的情報記録再生装置（所謂
光メモリ）、レーザプリンタや各種の光情報処理装置に
欠かせない光源となっている。しかるに一般に、レーザ
光源は光出力特性が駆動電気信号に対してノンリニアで
あり、かつ、劣化特性や温度特性の大きいものである。
更に、上記の各種のレーザ光源利用装置では、一般にレ
ーザ光源からの出力光の強度を強弱自体に変調し、ある
場合は弱い光出力で、又必要に応じてパルス状の強光出
力を生じさせて利用するものである。このような非線形
の光出力特性を有するレーザ光源から安定した光出力を
得るためには、光出力特性に応じて制御ループを構成す
るなどによりそれぞれに最適な駆動電流（電圧）の制御
を行うことが必要でちる。以下、半導体レーザを例にし
て説明する、なお、以下の図面の説明において同一の構
成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
第１０図は上記の如く非線形の光出力特性を有する半導
体レーザの、出力光量を安定化させるための、光出力安
定化装置の従来例の構成図である、半導体レーザｌの出
力光の一部はフォトディテクタ２により検出され、光検
出信号選択された基準信号とともに比較器３を介して制
御回路４に入力する。ウィンドコンパレータ４１に入力
された比較出力は、あらかじめ設定された上下限レベル
と比較され、コンパレータ４１のそれぞれの出力信号は
、クロック信号発生器４３からのクロック信号とともに
ＡＮＤ回路４２に入力される。ＡＮＤ回路４２の論理演
算出力はアップダウンカウンタ（Ｕ／Ｄカウンタ）４４
のアップ端子およびダウン端子に入力される。そして、
Ｕ／Ｄカウンタ４４の出力はＤ／Ａコンバータ４５でア
ナログ信号に変換され帰還抵抗５１を有する増幅器５２
に入力され、電流制限抵抗５３を接続するトランジスタ
５４によって半導体レーザ１の駆動電流を増減し、Ｕ／
Ｄカウンタのアップカウント又はダウンカウントを介し
て最適な光出力を得るべくレーザｌをフィードバック制
御する。
上記のようにして従来はレーザ光の出力安定化を図って
きたが、前記のごとく半導体レーザｌの光出力は環境温
度、光源の劣化等によって鋭敏かつ著しく変動し、また
使用においても随時その出力光強度を強弱自在に変化さ
せて使用するものである。このため、出力光の強弱に応
じて適時に光量調整を行う必要があった。しかるに、従
来技術によればカウンタのセットリングタイムを長時間
必要とし、その間は所定の出力が得られない欠点がある
。また、前記各種の光情報処理装置では情報記録用ある
いは印刷用等の強いレーザ光を出射する場合には、この
ような強い光を発光している状態でなければ記録や印刷
用の光量調整が行なえず、所望の安定な動作が動作開始
と同時にはえられなかった。即ち、従来装置では上位の
ＣＰＵからの動作の指令信号としての記録データ等を受
けないと半導体レーザが強光度発光しないように構成さ
れているからである。従って、従来技術によると強光度
状態で光量調整を行なうと、強力なレーザ光によって光
情報処理動作を行なってしまい例えば光学的情報記録再
生装置媒体が破損したり誤ったデータが記録されてしま
う等の不都合があった。そのため、ダミーの媒体をセッ
トして調整したり、媒体を取り外して強光度発光の光出
力ｙ！Ｊ整をしたりする必要があり実用性に欠け、不便
を免れなかった。
の　　　　　目　　　　　　・ 本発明は上述のような従来技術の欠点を克服するために
なされたもので、レーザ光源の光出力安定化操作におい
て、光情報処理装置を所望に動作して（例えば光学的情
報記録再生装置においては記録媒体への情報記録状態等
であるか否かにかかわりなく）、適時にレーザ光源の発
光光量の調整を行なうことができるようにした光出力安
定化装置を提供することを目的とする。
と記の目的を達成するため本発明は、レーザ光源の出力
光量を所望に制御して、安定な光出力を得る光出力安定
化装置において、レーザ光源の発光光量を制御する制御
回路に記憶手段を有し、更に、適時に調整するための調
整命令を出力する手段を備えて光出力安定化装置を提供
するものである。
この調整命令は、ドライバを介してレーザ光源の発光光
量を所定の範囲内に安定化させるループの比較手段又は
、制御手段のいずれかに入力され、これによってレーザ
光源の発光光量調整を所望に応じて適時になしうるちの
である。
第１図は本発明の一実施例の構成図である。レーザ光を
モニタするフォトダイオード２はレーザダイオード１の
裏面からの出射光をモニターするＰＩＮ光検出器であり
、その出力は比較回路３に与えられる。比較回路３はフ
ォトダイオード２の検出信号と基準電圧Ｖｒｅｆ３１と
を比較し、出力を記憶手段を有する制御回路４に与える
。また、制御回路４には図示せぬ調整命令回路等からの
調整命令（ＡＤＪ　＠ＩＮ）６を入力させており、これ
らにもとすいて光源ドライバ５を介してレーザダイオー
ド１の発光量がフィードバック制御されるとともに任意
の光量調整の要請に対しても適唸、光量が所定範囲内に
安定するよう制御されるものである。すなわち、フィー
ドバック制御としてはレーザダイオード１の発光量が減
少するとこれがフォトダイオード２に検知され比較回路
３の出力によって制御回路４はレーザダイオードｌの発
光量を増加させるように働き他方、レーザダイオード１
の発光量が、増加するとこれがフォトダイオード２に検
知され、比較回路３の出力が変化し、それに応じてレー
ザダイオード１の発光量を減少させるように働く、さら
に本実施例によれば制御回路４は記憶手段を有するので
、予め高出力状態等での制御設定値を適時に調整命令を
制御回路４に入力することによって（例えば、情報記録
媒体に情報記録をさせることなく）レーザダイオード１
の発光量調整を行なわしめることができる。
第２図は本発明の他の実施例を示すブロック構成図であ
り、第１図の実施例と異なる点は、基準電圧Ｖ　ｒｅｆ
と調整命令（ＡＤＪ−ＩＮ）が乗算器３２を介して比較
回路３に与えられていることである。このようにした場
合にも、調整命令によって適時にレーザダイオード１の
発光量調整を行うことができる。
第３図は本発明を光学的情報記録再生装置の半導体レー
ザ光出力安定化装置として実施した場合の回路図を示す
、光学的情報記録再生装置においては、光学的情報記録
媒体（以下、光ディスクと称する）に高出力の偏重レー
ザ光を照射して目的とする情報を記録又は消去し、低出
力の連続発振レーザ光を照射して記録情報を再生（所謂
、読出し）するものである。
しかして、上記光学式情報記録再生装置においては、半
導体レーザ高源は不時の上位装置からのコマンドにも充
分即応して高低自在に安定な光出力を発生しなければな
らないものである。
第３図（Ａ）は本発明に係る光出力安定化装置の制御回
路手段をデジタル回路によって構成した場合の実施例を
示している。
ｌはレーザダイオードで、光ディスク（図示せず）に情
報記録時は記録データ信号に応じた高出力の偏重レーザ
光を、再生時には低出力のし／−ザ光を照射する。
レーザダイオード１からの光束の一部を受光するフォト
ダイオード２の検出信号２１は比較回路３に与えられる
。また比較回路３には、記録情報の再生用基準信号発生
器３１から再生用基準信号（Ｒ−ｒｅｆ）が与えられる
と共に、記録用基準信号発生器３３から記録用基準信号
Ｗｅｒｅｆが乗算器３２を介して与えられている。
比較回路３の出力３４は制御回路４の一部を構成するウ
ィンドコンパレータ４１に入力される。
ウィンドコンパレータ４１を構成するコンパレータ４１
１．４１２のそれぞれには、抵抗ｒ、、ｒ２およびｒ、
、ｒ２を介して基準電圧が入力されており、それらの出
力はＡＮＤゲート回路４２゜４３に与えられている。記
録データ信号６１（Ｗ自ＤＡＴＡ）は、ＯＲゲート６２
において調整命令６　（ＡＤＪ　−ＩＮ）と論理和され
、光検出信号波形との波形整合用フィルタ６３を介して
乗算器３２に与えられると共に、後述の高出力光強度用
のドライバ５４に与えられる。一方、記録ゲート信号６
４　（Ｗ−ＧＡＴＥ）はＯＲゲート６５において調整命
令６と論理和され、インバータ４２１を介してＡＮＤゲ
ート４２２に与えられてＵ／Ｄカウンタ動作用のクロッ
クパルス発生器４２３からのクロック信号と論理積され
、低出力光強度用のＡＮＤゲート回路４２に与えられる
。また、ＯＲゲート６５の出力はＡＮＤゲート４２４で
クロック信号と論理積され、高出力光強度用のＡＮＤゲ
ート回路４３に与えられる。低出力光強度用のＵ／Ｄカ
ウンタ４４はＡＮＤゲート回路４２の出力をアップカウ
ント、ダウンカウントし、高出力光強度用のＵ／Ｄカウ
ンタ４５はＡＮＤゲート回路４３の出力をアップカウン
ト、ダウンカウントする。上記Ｕ／Ｄカウンタ４４．４
５は、カウンタ出力をレジスタとして記憶する作用をな
し、再設定に対する過渡的調整期間を短縮できる作用を
なすものである。Ｕ／Ｄカウンタ４４の出力はＤ／Ａコ
ンバータ４６でアナログ信号に変換され、ツェナ・ダイ
オード５１を介して低出力光強度用のドライバ５３に与
えられる。また、Ｕ／Ｄカウンタ４５の出力はＤ／Ａコ
ンバータ４７でアナログ信号に変換され、ツェナ・ダイ
オード５２を介して高出力光強度用のドライバ５４に与
えられるドライバ５３は図示の如く低出力光強度ドライ
ブ用のｎｐｎ）ランジスタ５３１と抵抗により構成され
ており、トランジスタ５３１を通じる電流はＤ／Ａコン
バータ４６の出力信号により制御される。これによって
再生時のレーザダイオード１の発光量が制御される。ま
た、ドライバ５４は図示の如く高出力光強度ドライブ用
のｎｐｎ）ランジスタ５４１を有しており、このトラン
ジスタ５４１を通じる電流はＤ／Ａコンバータ４７の出
力信号により制御される。これによって、記録時のレー
ザダイオードｌの発光量が制御される。
第３図ＣＢ）は前記第３図（Ａ）に示した実施例の制御
回路手段を一部アナログ回路により構成したものである
。比較回路３の出力はウィンドコンパレータ４１に入力
するとともに前記記録ゲート信号６４によって動作する
アナログスイッチ４４１．４４２に入力する。該スイッ
チ４４１，４４２の出力は積分器４４３．４４４を介し
てその出力の一方をドライバ５３に、他の一方を減算器
４４５を介してドライバ５４に入力する。しかして、本
実施例によれば、比較回路３の出力信号に応じた制御信
号がアナログスイッチ及び記憶作用を有するアナログ積
分回路を介してドライバ系統に入力し、レーザダイオー
ドの発光量を安定に制御するものである。なお、フィル
タ６３はフォトダイオード２の検出信号と基準信号との
整合性をよくするための波形整形用フィルタである。
次に上記第３図（Ａ）、ＣＢ）に示す回路の動作を主と
して第３図（Ａ）について第４図を参照して説明する。
光ディスクに記録されている情報を再生する時には記録
ゲート信号６４（ＷψＧＡＴＥ）はローレベル（以下”
Ｌ”という）になっており、この信号はインバータ４２
１介してＡＮＤゲート４２２に与えられ、かつＡＮＤゲ
ート４２４に直接与えられる。そのため、クロック信号
発生回路４２３からのクロック信号はＡＮＤゲート４２
２を介してＡＮＤゲート回路４２にのみ与えられている
。また、フォトダイオード２からの検出信号は比較回路
３において再生用基準信号（Ｒ−ＲＥＦ）と比較され、
その出力はウィンドコンパレータ４１に与えられる。こ
こで、高出力用（記録用）のＡＮＤゲート回路４３には
クロック信号は与えられず、低出力用（再生用）のＡＮ
Ｄゲート回路４２にのみ与えられているので、Ｕ／Ｄカ
ウンタ４４のみが動作し、Ｄ／Ａコンバータ４６を介し
て低出力ドライブ用のトランジスタ５３１によるレーザ
ダイオードの光量制御がなされる。このようにして、レ
ーザダイオード１からは安定した光量のＣＷ光が得られ
る。
記録時には記録ゲート信号６４（Ｗ−ＧＡＴＥ）はハイ
レベル（以下”Ｈ”という）になっており、この信号は
インバータ４２１を介してＡＮＤゲート４２２に与えら
れると共に、ＡＮＤゲート４２４に直接に与えられてい
る。そのため高出力用のＡＮＤゲート回路４３にのみク
ロック信号が与えられている。フォトダイオード２から
の検出信号は比較回路３において乗算器３２で乗算され
た記録用基準信号（Ｗ−ＲＥＦ）と比較され、その出力
はウィンドコンパレータ４１に与えられる、ここで上記
のように、ＡＮＤゲート回路４３にのみクロック信号が
与えられているので、高出力光用のＵ／Ｄカウンタ４５
のみが動作し、高出力光用のドライブトランジスタ５４
１による光量制御がなされる。
他方、記録用データ信号６１　（Ｗ−ＤＡＴＡ）はＯＲ
ゲート６２を介してゲート５４２に与えられ、互いに位
相の反転したパルスがツェナ・ダイオード５４３．５４
４を介してドライブ用のｎｐｎトランジスタ５４５．５
４６のそれぞれのベースに与えられる。従って、トラン
ジスタ５４５゜５４６は記録用データ信号が“Ｈ”→”
Ｌ”→”Ｈ”→・・・と切り換えるたびに交互にオン→
オフ→オン→・・・を繰り返す、このため、レーザダイ
オードｌはパルス変調されたレーザ光を出力する。
記録用の光量調節は上位コンピュータ等の調整命令回路
（図示せず）から調整命令６（ＡＤＪ−ＩＮ）を入力す
ることにより行う、すなわち、調整命令６はＯＲゲート
６２により入力され、ゲート５４２およびツェナ・ダイ
オード５４３を介してドライブ用のトランジスタ５４５
がオンにされる。一方、調整命令６はＯＲゲート６５に
も入力され、ＡＮＤゲート４２４を介してクロック信号
がＡＮＤゲート回路４３に与えられる。従って、レーザ
ダイオードｌからの発光量が、フォトダイオード２→、
比較回路３→ウインドコンパレ一タ４１→ＡＮＤゲート
回路４３→Ｕ／Ｄカウンタ４５→Ｄ／Ａコンバータ４７
→ツェナ・ダイオード５２→トランジスタ５４１→トラ
ンジスタ５４５の閉ループによって調整される。第３図
（Ｂ）の実施例も一部アナログ制御を介するのみで同様
である。
第４図は第３図（Ａ）、（’Ｂ）に示す実施例における
記録時の光量調整を説明する波形図である、調整命令６
が入力されると、ゲート５４２を介してドライブ用のト
ランジスタ５４５がオンになる。従ってレーザダイオー
ド１、トランジスタ５４５、トランジスタ５４１を介し
て電流が通じ、レーザダイオードｌが発光する。すると
このレーザ光は、フォトダイオード２に検出され、比較
回路３およびウィンドコンパレータ４１を介してＵ／Ｄ
カウンタ４５が動作する０発光量が所定値に達するまで
は前記Ｕ／Ｄカウンタ４５はアップカウントを続けＤ／
Ａコンバータ４７を介してトランジスタ５４１，５４５
はレーザダイオード駆動電流を増加する。
このため、比較回路３への入力信号２１（フォトダイオ
ード２からの検出信号）は時間の経過と共に増大し、一
方、比較回路３からの出力信号３４ウインドコンパレー
タ４１への入力）は時間の経過と共に減少し、それらの
間Ｕ／Ｄカウンタ４５にはコンパレータ４１１の出力に
応じてＡＮＤゲート回路４３を介してアップカウント信
号４３１が入力されカウントアツプがなされる。
その後、フォトダイオード２からの検出信号２ルベルが
記録用基準信号のレベルを越えると、Ｕ／Ｄカウンタ４
５はウィンドコンパレータ１２の出力を受けてダウンカ
ウント信号４３２を入力しカウントダウンがなされ、所
定レベルで発光光量が安定する。
第５図は第３図（Ａ）、（Ｂ）に示す実施例の変形例の
一部の回路図であり、第６図はその作用を説明する波形
図である。
すなわち、記録用基準信号発生器３３の出力電圧を別に
入力する支持信号３３１によって可変とし、記録データ
信号６１もしくは調整命令６に応じて比較回路３に入力
する乗算器３２の出力、即ち基準電圧を変化させること
を特徴とするものである０本実施例によれば、第６図に
示すごとく時間的に積極的に変化させた基準信号３２１
を得ることができる。更に具体的に記せば、光ディスク
を用いる光学的情報記録再生装置において、レーザ光が
光ディスクを照射する光ディスクの径方向上の位置を検
出し該位置信号を前記電圧を調整する指示信号３３１と
することにより、乗算器出力３２１は光デイスク上のレ
ーザ光の位置に対応した信号レベルを生じることとなる
。即ち、光ディスクは内周部と外周部とで相対移動速度
が異なるが、上記構成により光デイスク上の光ビーム位
置に応じた前記指示信号３３１により乗算器出力３２１
を調整することができるものである。
第７図（ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ第３図に示す実施例の
他の変形例の一部の回路図である。すなわち、第７図（
ａ）に示すように乗算器をアナログスイッチ３２２で置
き換え乗算器と同様の作用をさせてもよく、第７図（ｂ
）に示すようにインバータ３２３とコンプリメンタリＭ
Ｏ３ＦＥＴ３２４．３２５で等価な回路を構成してもよ
く、第７図（Ｃ）に示すようにインバータ３２３とオー
プンコレクタトランジスタ３２６等で構成してもよい。
第８図は本発明のさらに他の実施例の一部の回路図で、
環境温度の変化あるいは特性の経時変化に応じて光量調
整を行うための回路を示している。感温素子８１はレー
ザダイオードの環境温度の変化を検出し、Ａ／Ｄコンバ
ータ８２はその検出信号をディジタル信号化してシーケ
ンスコントローラ８３に与える。シーケンスコントロー
ラ８３は環境温度の変化量が所定値以上になったときは
調整命令６　（ＡＤＪφＩＮ）を出力し、第３図に示す
回路に光量調整を実行させる。同時にシーケンスコント
ローラ８３はＢＵＳＹ信号８５を上位のＣＰＵに出力し
、調整中に記録−再生動作がなされないようにする。こ
のようにして、レーザダイオードの環境温度の変化に応
じて適時に光量調整が自動的になされる。
また、タイマ８５にはレーザダイオードの特性変化を予
測した時間データが格納されており、例えば１０００時
間が経過するとタイムアツプ信号８６をシーケンスコン
トローラ８３に出力する。これに応じてシーケンスコン
トローラ８３は調整命令６およびＢＵＳＹを出力８４す
ると共に、タイマ８５をリセット８７する。このように
して所定時間ごとにレーザダイオードの光量調整がなさ
れるので、発光特性の経時変化により記録、再生動作に
不都合が生じるのを未然に防止できる。
第９図は本発明の実施例の一部を構成する温度信号発生
回路を示す、９０は＋１５Ｖ程度のアナログ系電波印加
端子で、該端子９０と設置電位間にはサーミスタ９１を
有する平衡ブリッジ回路９２が形成されている。９３は
差動増幅器でブリー。
ジ回路の不平衡電圧を検知し、制御信号形成回路９４に
入力する。該形成回路９４は前記増幅器９３の正または
負の温度信号を微分補正する微分補正回路９５と該回路
９５の出力信号を積分補正しかつ増幅する積分補正回路
９６とで構成される。
しかして、サーミスタ９１で検知した温度信号は矩形派
のパルス状制御信号となり出力され、前記制御回路等に
調整命令６として入力されるものである。
なお、上記実施例では本発明に係る光出力安定化装置を
主として光学的情報記録再生装置に実施した場合を例に
とりあげて説明したが、これに限られることなく、光通
信、レーザによる画像記録、プリンタなど、光出力を安
定に得る要請に対して簡便確実に応じられるものである
。
また、実施例として示した論理構成や演算回路構成の改
変は何ら本発明の技術的思想を逸脱するものではない。
の と記の如く本発明によれば、駆動電流（電圧）に対して
非線形な出力特性を有するレーザ光源の出力光量を所望
に制御して、安定な光出力を得る光出力安定化装置にお
いて、レーザ光源の発光光量を適時に調整するための調
整命令出力手段を設けたのでレーザを光源とする各種の
光情報処理装置の光源の出力安定化を適時にかつ安定化
時間を短縮して行うことができ１例えば光学的情報記録
再生装置では、記録媒体への情報記録状態等であるか否
かにかかわりなく、適時にレーザ光源の発光光量調整を
行なうことのできる光出力安定化装置を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施例の構成図、第２図は本発明の他
の実施例の構成図、第３図（Ａ）　　、　　（Ｂ）はこ
の実施例を具体化した詳細な回路図、第４図は第３図に
示す実施例における記録時の一光量調整を説明する波形
図、第５図は第３図に示す実施例の変形例の一部の回路
図、第６図はその作用を説明する波形図、第７図は第３
図に示す実施例の他の変形例の一部の回路図、第８図は
本発明のさらに他の実施例の一部の回路図、第９図は調
整命令発生回路の一実施例、第１０図は従来装置の一例
の構成図である。 ■・・・レーザダイオード ２・・・フォトダイオード ３・・・比較回路 ４・・・制御回路 ５・・・光源ドライバ ６・・・調整命令 ３１・・・再生用基準信号発生器 ３２・・・乗算器 ３３・・・記録用基準信号発生器 ４１・・・ウィンドコンパレータ ４４．４５・・・Ｕ／Ｄカウンタ ５３・・・低出力光強度用ドライバ ５４・・・高出力光強度用ドライノく ６１・・・記録データ信号 ６４・・・記録ゲート信号

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. レーザ光源と、このレーザ光源からの光束の一部を受け
    て発光光量に応じた電気信号を出力する光検出器と、こ
    の光検出器からの電気信号を所定の基準レベルと比較し
    て誤差信号を出力する比較手段と、この誤差信号が所定
    の範囲内で安定するように前記レーザ光源を駆動し、光
    源の発光光量を制御する少なくとも記憶手段を有する光
    源制御手段と、前記レーザ光源の発光光量を調整するた
    めの調整命令を前記比較手段及び／または光源制御手段
    に入力することを特徴とする光出力安定化装置。
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