JPS63198387A - 半導体レ−ザアレイ装置 - 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、複数の半導体レーザを１次元あるいは２次元
アレイ状に配置した半導体レーザアレイ装置に関する。

〔従来の技術〕

半導体レーザは、その寸法の小ささ、省！！力の少なさ
及び直接変調可能という長所のために。

コンパクトディスク、ビデオディスク、レーザプリンタ
等の装置が次々に気体レーザをおきかえてきた。現在迄
、それらの装置においては、半導体レーザ光源は通常−
個使われている。しかしながら、装置の高性能化、多機
能化にともなって、半導体レーザを複数用いることが考
えられている。

しかも単一パッケージに複数の半導体レーザを集積化し
た、半導体レーザアレイへの期待が高まっている。（例
えば、レーザと光エレクトロニクス国際合議（ＣＬＥ○
′８６）テクニカルダイジェスト：ＴＵＢｉＪ、Ｎワア
ルボール他 （Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ２　Ｄ　Ａｒｒａｙｓ　ｏｆ　
Ｈｉｇｈ　Ｐｏｗｅｒ　ＧａＩｎＡｃＰ／ＩｎＰ　５ｕ
ｒｆａｃｓ　１ｍ、ｉｔｌｉｎｇｌａｓｅｒｓ　Ｐ　６
４　（１９８６）半導体レーザの特性の一つとして、温
度が変化すると、同一の電流をレーザに通電していても
、レーザの出力が変化するという特性がある。通常上記
の各種光デイスク装置、レーザプリンタでは、半導体レ
ーザの出力の一方を、近傍においた光検出器で検知し、
その検知出力が常に一定になるように、電流を調整する
フィードバック（帰還）制御がかけられている、（特公
昭５ｇ−４６８７９）。

複数の半導体レーザアレイにおいても、光出力を、ある
所定の値に保つというフィードバック制御は必要である
。しかしながら、半導体レーザアレイでは、個々の半導
体レーザが１ｍａ以下の近接した位置に配置されている
。しかも半導体レーザからの出射レーザ光は大きな拡が
り角をもって発散する。

従って、個々の半導体レーザからの光出力を別々な光検
出器でもって検出することは難かしい。

本発明は、個々の半導体レーザ出力を安定することがで
きる半導体レーザアレイ装置を提供することを目的とす
る。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明では、時系列的に各
先出力を検知し、フィードバック制御を行う。

第２図は、半導体レーザアレイ装置の一例である。レー
ザ１１〜１δの３素子でアレイ装置を構成している。各
レーザからの出力を光検知器２でモニタ検知する１通常
レーザ１１〜１３はそれぞれ１、　Ｏ０μｍ〜１ｍｍ１
度と近接しており、１つレーザ光の出射角度は１０〜４
０″と広いので、光検出器２には全てのレーザからの光
が入ってくる。

従って、個々のレーザ出力を空間的に別々に検知するこ
とは不可能である。本発明は、レーザ光の検出を、１つ
の検出器を、用いて時分割に検出しようとするものであ
る６第１図は、本発明の基本構成図で、第３図は本摺成
を用いた光出力の安定化のための制御の方法を示す。ｎ
個のレーザ１１〜１ｎからのレーザ出力全て−ケのモニ
タ光検知器２に入射する。１０１〜１０．は反対側から
でる情報処理機器（例えば光ディスク、レーザプリンタ
）に入るレーザ光である。この光出力を個々に安定化す
る必要がある。そのために、この情報処理機器に１反対
側からでる。１０１〜１０ｎの光を有効に利用する時間
外に光出力を検知し一定に保つための特別な時間を設け
る。

特開昭５９−１９２５２によれば、レーザプリンタ装置
に、半導体レーザアレイを用いる例として、光走査の一
回毎の非印刷時間に各レーザのうちの１つのレーザのみ
を逐時点灯させ、その光を後方に配置したモニタ光検知
器で検知、フィードバック制御回路を通して光出力の安
定化を図ろうというものである。しかしながら、該発明
においては。

−回の走査においては１つのレーザ周のみの光出力の制
御を行なっているため、制御の安定度が低くなることが
考えられる。たとえば、１０ケの半導体レーザを用いた
半導体レーザアレイの場合は。

１ケの特定レーザについてみれば１０回の光走査を行な
わないと、次回のレーザ光制御が行なわれないことにな
る。

本発明は、各−回の光出力検出時間に、複数個のレーザ
を全て制御しようとするものである。

これは、後述の実施例でのべるように、レーザプリンタ
に適用するだけでなく、光ディスクにおいても同様の光
制御を行なうことが可能となる。

〔作用〕

第１図、第３図を用いて、本発明の詳細な説明する。

第１図において、２は光検出器、３は光検出器出力の増
巾器、４は信号の切り換えスイッチ、５１〜５ｎはサン
プルホールド回路を含んだ光出力を一定に保つためのＡ
　Ｐ　Ｃ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ＰｏｗｅｒＣｏｎｔｒ
ｏｌ）回路、６１〜６．、はレーザドライバ、１１は全
体を制御するためのＧ　Ｅ　（ＣｏｎｔｒｏｌＥｌｅｃ
ｔｒｏｎｉｃｓ）回路である。

７．８１〜８□、９１〜９ｎは各々４，５１〜５　ｎ　
１６１〜６ｎを制御するための信号線を示す。

第３図は、この装置を制御するための信号を示している
。横軸は時間であるＳ７・・・Ｓｎは第１図の７，８１
〜８ｎ、９ｚ〜９ｎの信号を示す。（第２図と第１図中
の符号は合致する。）Ｓ７は光検出信号を各ＡＰＣ回路
に振りわけるスイッチを動かす信号で、１回の離散した
光検出時間５０内に駆動信号をｎ発発生する。

それに従い、個々のＡＰＣ回路５１〜５．、には。

８♂工〜８δ。のような信号を加える。ｎ番目のＡＰＣ
回路５ｎには、Ｓ７のｎ番目の信号に同期した信号を加
える。この時にのみ、ＡＰＣ回路５１．は働き、信号を
検出し、所定の値を補正したのちその値をホールドする
。第４図はサンプルホールドの機能のついたＡＰＣ回路
５を示す。光検出器２からでた光出力信号８０２は第１
図のスイッチ回路４を通ってＡＰＣ回路５ｎに入る。８
０３は所定の値に、レーザ出力を安定するための基準値
を設定する回路部分である。差動アンプ８０ｏを通った
差動信号はサンプルホールド回路部分８０１に入る。サ
ンプル・ホールドのタイミングは、８ｎを通った信号Ｓ
ｓｎによって規定される。信号ＳｓｎのＯＮの時間に、
誤差信号はサンプリング検出され、その値は次の時間（
第３図の６０の部分）ではホールドされる。レーザドラ
イバ６ｎは誤差信号８０４を零に補正するようにレーザ
出力を制御する。５ｅｔ−８ｓｎはレーザを点灯する信
号である。

第３図の５０の範囲の信号は、互に時間的に重ならない
ように設定する。６０の中は実際に装置で使うレーザ光
の信号を含んでいる。例えばレーザプリンタでは、感光
ドラムにパターンを書く信号、光ディスクでは、ディス
クに信号を書き込んだり。

逆にデータを読みとる為の信号を発生させるものである
。このように時系列的にレーザの光出力を制御すること
によりレーザアレイを安定に動作させることが可能とな
る。

（実施例１） 本半導体レーザアレイ装置を複数ビームを用いるレーザ
プリンタ装置に用いる例を第５図に示す。

半導体レーザアレイ装置ｆ！１０１からでたレーザ光は
コリメータレンズを通して回転多面鏡１０３゜Ｆｅレン
ズ１０４を通して光走査面１０５に至る。

複数ビームを用いることで、回転多面鏡の回転数及び、
各レーザ出力を用いるレーザの数で割った分に低減でき
るという長所を有する。アレイレーザを用いる問題の１
つに、アレイレーザからの個々の出力を安定できるかが
あることは既にのべた。光を一定の出力に保つ為には１
通常１つのレーザに１つの光検知器を用意してＡＰＣ（
Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）を
行なえば、今迄と同じような出力制御が可能となる。

しかしながら通常の半導体レーザアレイは、素子間隔が
数百μｍであり、且つレーザ光の出射発散角度が１０〜
４０″と広いため、各レーザからの出射光は、空間的に
重なりあってしまうので、各レーザに各１個の光検知器
を具備することは不可能である。

回転多面鏡を用いるレーザプリンタでは、ｎ面鏡を用い
た時、用いるレーザ光束径に大きさがなげれば７２０　
／　ｎ　’光が偏向できる。しかし、印字分解能をある
値以上に保つには、レーザ光束径は有限となる。したが
って、回転多面鏡によってレーザ光束がけられのない状
態で光走査を行なう為には、７２０／ｎ’より小さい角
度βで光偏向させるようにすることになる。このβに相
当する走査時間を印写時間、７２０　／　ｎ　”−βを
、ブランキング時間（非印写時間）とよんでいる。この
印写時間を第２図のｌＯ，ブランキング時間を第２苧 図中のりＯに対応させ、５０の時間内に各レーザアレイ
からの光出力を時分割で検知し、６０の印写時間で一定
になるように制御を加えるのである。

このようにして１ケの光検知器で全てのレーザ光の出力
安定化が可能となる。

（実施例２） 次に光ディスクに本発明のレーザアレイ装置を適用した
場合の実施例を記す。第６図に、２レーザアレイ６０１
を用いて、１つの光ビームで記録し、他の光ビームで再
生する光デイスクシステムを示した。再生光スポット６
０４は、記録光スポット６０５と、同一トラック上に近
接して配置される。こうすることにより、記録状態のチ
ェックが、記録とほぼ同時に行える。レーザが１つしか
ない場合には、ディスク−回転で記録し、次のディスク
回転で、レーザ光を再生光パワーレベルに落として記録
状態をチェックしていた。したがって、本発明の２レー
ザアレイ６０１を用いることにより、記録とチェックが
同時に実行され、実効的な記録速度が速くなる。

なお、第６図においては、データ検出や焦点ずれ検出・
トラックずれ検出のための光学系、あるいは光磁気ディ
スクの場合の磁気コイル等は省略しであるが、必要であ
ることは言うまでもない。

再生光ビームはデータ検出するだけでなく、焦点ずわ検
出トラックずれ検出も行なう。

さて、２レーザの光出力は、１つのモニター用光検出器
６０６を用いて、各々独立にパワー制御するには、情報
記録しないある限られた時間内に、各々独立にオン・オ
フしてサンプル検出すればよい。例えば、計算機用コー
ドデータ記録光ディスクでトラック−・周に１ケ所ある
交代セクター、あるいは複数トラックに１本ある交代ト
ラック上を光スポットが走っている時間内や、ビデオ用
光ディスクでトラック−周に１ケ所ある垂直同期・帰線
期間内が、レーザ光モニター期間の領域６１１として利
用できる。第７図に、レーザ光強度の時間変化と、モニ
ター出力との関係を示した。モニターする期間は１トラ
ック分の時間の内、ある小さな限られた時間であり、倒
えは、そのモニター期間の前半で再生光オン・記録光オ
フ、後半で再生光オフ・記録光オンとする（第７図（ａ
）。

（ｂ）参照）。モニター光検出器出力から、モニター期
間前半部だけサンプル抽出した出力を再生光モニター出
力とし、後半部だけサンプル抽出した出力を記録光モニ
ター出力とする（第７図（Ｃ）。

（ｄ）参照）、モニター出力は各々、レーザ駆動電流制
御回路へフィードバックされて、レーザ光出力が自動制
御される。

モニター期間中、再生光強度をオフしない、すなわち、
全時間にわたって再生光強度はオンしたままであっても
、２レーザ各々に対して１つの光検出器で自動光出力制
御可能である。この場合には、第７図（ａ）、（ｄ）の
点線で示したようになる。記録光モニター出力は、記録
光と再生光とが合計されたものが検出される。再生光の
方が、自動光出力制御されているので、記録光と再生光
とを合計したものを検出して、これを記録光出力制御回
路（第１図に図示、第６図では省略）へフィードバック
すれば、記録光出力自動制御が可能である。この場合に
は、再生光が常時オンしているので、焦点ずれ検出信号
・トラックずれ検出信号が時間的にとぎれることがない
、したがって。

焦点制御・トラッキング制御は安定である。再生光をオ
フする場合には、焦点ずれ検出信号・トラックずれ検出
信号を、ホールドする必要がある。

なお、上述の説明は、時間的に連続して焦点ずれ検出・
トラックずれ検出をする場合についてである。時間的に
離散したサンプル点でのみ、焦点ずれ検出・トラックず
れ検出する場合には、サンプル点以外の時間に再生光を
オン・オフしても焦点制御・トラッキング制御には、全
く影響がない。

したがって、モニター期間中に、再生光をオフする方法
でも、オンし続ける方法でも、いずれの方法でも、焦点
制御・トラッキング制御は安定である。　モニター期間
中、記録光をモニターするために記録光をオンする必要
がある。光磁気ディスクの場合には、記録光をオンして
も、外部磁場を　ｌオフしておけば、記録膜状態は何ら
変化しないので、例えば、交代セクター中にモニターし
ても、交代セクターは、未記録状態のまま保たれる。こ
のことは、直流磁場・光変調記録の場合でも、直流光照
射・磁場変調記録の場合でも同様に言える。

第７図（ｂ）、Ｃｅ）には、前者の場合について示した
。ところが、追記型光ディスクや相変化型可逆光ディス
クの場合には、モニターするために記録光をオンすると
、その記録光で、記録されてしまう、したがって、交代
セクターをモニター期間として利用することはできない
。トラックの一部にモニター専用の小領域を設ける必要
がある。

〔発明の効果〕

以上のように複数半導体１ノーザを一次元あるいは二次
元にならべた。半導体レーザアレイからの各レーザの光
出力を、直後においたーケの光検出器を用いて、時分割
して検知し、各々の光出力を一定に保つような制御回路
を用いることで容易に制御することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の半導体レーザアレイ装置を示す図、
第２図は半導体レーザアレイの一例を示す図、第３図は
本発明を動かす信号のタイムチャ−ト、第４図はサンプ
ルホールドの機能を有するＡＰＣ（ｊへｕｔｏｍａｔｉ
ｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路図、第５図は本
発明の半導体レーザアレイ装置を組込んだレーザプリン
タ装置の概略構成図、第６図は本発明の半導体レーザア
レイ装置を用いた光デイスク装置の概略構成図、第７図
はレーザ光出力安定化のためのタイムチャートである。 １１〜１ｏ・・・半導体レーザ、２・・・光検知器、３
・・・負帰還（フィードバック）制御回路、４・・・信
号を振りわけるスイッチ、５１〜５ｎ・・・ＡＰＣ回路
、６１・・・６ｎレーザ、７・・・４を作動させる信号
、８１・・・８ｎＡＰＣを動作させるタイミング信号、
９１・・・９ｎレ一ザドライブ信号、１０１・・・１０
ｎ情報処理装置に向うレーザ光、１１・・・制御（ＣＥ
）回路、Ｓ７．　Ｓａｔ・＝Ｓ＋＋ｎｐ　Ｓｅ工・＝Ｓ
ｅｎ・・・信号線７，８ｚ−８ｎ、　９ｚ・・・９ｎを
通る信号、５０・・・煎散した光検出時間、６０・・・
データ信号時間、１０１・・・半導体レーザアレイ装置
、１０３・・・回転多面鏡、１０４・・・ＦＯレンズ、
１０５・・・光走査面、１０６１・・・１０６ｎ・・・
走査スポット、２０１・・・コンピュータ、２０２・・
・第１図の３．４，５ｚ・・・５．、、６ｚ・・・６．
１１を含んだ制御回路、ＳＯＯ・・・差動アンプ、８０
１・・・サンプル・ホールド回路、８０２・・・入力信
号線。 ８０３・・・基準値設定回路、８０４・・・差動信号。 竿　１図 第２図 茅３図 第４図 某５図 竿乙図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、半導体レーザを近接して一次元あるいは二次元状に
   配置する半導体レーザアレイ装置において、複数のレー
   ザ光源の一方の出射口近傍に、該複数レーザ光源からの
   光出力を検知する単数の光検出器を配置し、該光検出器
   を用いて、特定の離散された時間内に全てのレーザ光源
   からの光出力を時分割して独立に光検知し、その検知出
   力を用いて次の検知時間迄、該レーザアレイの個々のレ
   ーザ光出力を定められ一定の値に保つように帰還制御す
   ることを特徴とする半導体レーザアレイ装置。