KR100230222B1

KR100230222B1 - Laser diode emitting power control circuit

Info

Publication number: KR100230222B1
Application number: KR1019920003319A
Authority: KR
Inventors: 안승덕
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1992-02-29
Filing date: 1992-02-29
Publication date: 1999-11-15
Also published as: KR930018788A

Abstract

본 발명은 레이저 다이오드의 광출력 제어회로에 관한 것으로 종래의 펄스폭 변조방식의 제어가 아닌 영상데이타를 아날로그 신호로 변환한 후 일정하게 증폭하고 스레시홀드값을 보정한 다음 전압전류 변환수단에 의하여 전류로 변환하여 아날로그적인 전류값을 직접 레이저 다이오드에 인가하여 레이저 다이오드의 광출력을 제어하도록 된 것으로 펄스폭 변조 방식에 비하여 간단하고 회로가 단순해지며 실시간 처리가 용이하며 영상을 인쇄하는 프린터나 각종 복사기에 있어서 중속이상으로 동작할 때에도 해상도가 떨어지지 않으며 충분히 계조표현을 하게 하는 효과가 있다.The present invention relates to an optical output control circuit of a laser diode, which converts image data into an analog signal, which is not controlled by a conventional pulse width modulation method, and then amplifies a constant value and corrects a threshold value. It converts into current and applies analog current value directly to the laser diode to control the optical output of the laser diode. Compared to the pulse width modulation method, it is simpler, the circuit is simpler, the real-time processing is easy, and the image printing printer or various Even if the copier operates at medium speed or higher, the resolution does not drop and there is an effect that the gray level is expressed sufficiently.

Description

Laser Diode Light Output Control Circuit

제1도는 레이저 다이오드의 입력전류에 대한 광출력 특성그래프이고,1 is a light output characteristic graph of the input current of the laser diode,

제2도는 종래의 회로도이고,2 is a conventional circuit diagram,

제3도는 제2도의 파형도이고,3 is a waveform diagram of FIG.

제4도는 본 발명의 블럭도이고,4 is a block diagram of the present invention,

제5도는 제4도의 증폭수단의 구체회로도이고,5 is a concrete circuit diagram of the amplifying means of FIG.

제6도 및 제7도는 제4도의 전압전류수단의 구체회로도이다.6 and 7 are concrete circuit diagrams of the voltage and current means of FIG.

본 발명은 레이저 다이오드의 광출력제어회로에 관한 것으로 특히 전류에 의하여 발광정도가 틀려지는 레이저 다이오드의 광출력제어회로에 관한 것이다.The present invention relates to an optical output control circuit of a laser diode, and more particularly, to an optical output control circuit of a laser diode in which the degree of light emission is changed by a current.

종래에 영상을 나타내는 기기에 있어서, 계조표현을 위한 수단은 아날로그 신호를 디지탈로 변환하여 이를 펄스폭 변조하는 것으로서, 레이저 다이오드의 출력을 이치제어하고 N×N 매트릭스를 사용하여 계조표현하는 수단과, 레이저 다이오드의 출력을 1 화소내에서 펄스폭 변조하여 다치제어하는 수단과, 1 화소내에서 레이저 다이오드의 광출력을 다치 레벨로 제어하는 수단을 구비하게 된다. 제1도는 종래기술에 의한 블럭도로서 레이저 다이오드의 클럭을 펄스폭 변조하여 다치제어하는 수단을 나타낸다. 그러나 중속 이상의 속도를 필요로 하는 복사기등과 같은 영상기기에 있어서 1 화소에 해당하는 레이저 다이오드 온 시간 (LD on time)은 매우 짧은 기간으로 이 기간동안을 펄스폭 변조(PWM)하여 다치제어하는 것에는 한계가 있다. 따라서, 충분한 계조 표현이 어려우며, 충분한 계조를 표한하기 위하여는 매우 높은 속도의 하디웨어(H/W)를 구현해야 하는 점이 있게 된다. 제1도는 이러한 문제를 개선하기 위하여 제시된 하나의 모델로서 3개의 화소시간(Pixel Time)을 1 펄스폭 변조의 기준시간으로 제어하는 것으로서 충분한 계조 표현을 가능하나 이 경우에는 해상도가 1/3로 떨어지게 되는 단점이 생긴다. 따라서 해상도가 중요시 되는 영상처리에 있어서는 1 화소시간을 기준으로 펄스폭 변조를 하고, 해상도보다는 계조표현이 중요한 영상처리에 있어서는 N 화소시간을 기준으로 펄스폭 변조를 하게 된다. 그러나 이와 같은 방식에 있어서는 해상도와 계조가 서로 상반되는 성질을 가지는 것으로서 펄스폭 변조를 통하여 레이저 다이오드의 광출력을 다치제어하는 데에는 한계가 있게 된다.In the conventional apparatus for displaying an image, the means for expressing the gradation is a means for converting an analog signal into digital and pulse width modulating the means, and means for binaryly controlling the output of the laser diode and expressing the gradation using an N × N matrix; Means for multivalued control by pulse width modulation of the output of the laser diode in one pixel, and means for controlling the light output of the laser diode at the multivalue level in one pixel. 1 is a block diagram according to the prior art, which shows means for multivalue control by pulse-width modulating the clock of a laser diode. However, in an imaging device such as a copying machine that requires a speed higher than medium speed, the laser diode on time corresponding to one pixel is a very short period. There is a limit. Therefore, it is difficult to express enough gray scales, and in order to express sufficient gray scales, it is necessary to implement a very high speed hardware (H / W). FIG. 1 is a model proposed to solve this problem, and it is possible to express enough gray scale by controlling three pixel times as a reference time of 1 pulse width modulation, but in this case, the resolution is reduced to 1/3. There is a disadvantage. Therefore, in image processing where resolution is important, pulse width modulation is performed based on one pixel time, and in image processing where gray level expression is more important than resolution, pulse width modulation is performed based on N pixel time. However, in such a method, the resolution and the gradation have characteristics that are mutually opposite to each other, and thus there is a limit in controlling the light output of the laser diode through pulse width modulation.

따라서 본 발명의 목적은 레이저 다이오드의 출력 레벨을 1 화소시간(Pixel Time)내에서 다치제어하는 수단을 사용하는 것으로서 펄스폭 변조 방식에 비하여 해상도의 저하없이 계조 표현이 뛰어나며, 또한 레이저 다이오드의 광출력 제어의 최대, 최소범위를 제어가능하게 하여 환경(예를 들면 습도등) 변화에 대한 출력장치의 특성변화를 보정할 수 있는 광출력 제어 장치를 제공하는 것에 있다.Therefore, an object of the present invention is to use a means for multi-value control of the laser diode output level within one pixel time, which is superior to the gray scale expression without degrading the resolution compared to the pulse width modulation method, and also the optical output of the laser diode. An optical output control device capable of controlling the maximum and minimum ranges of control to correct a change in characteristics of the output device with respect to changes in the environment (for example, humidity).

상기 목적을 달성하기 위한 레이저 다이오드 광출력제어 장치는 광신호를 출력하는 레이저 다이오드와 디지탈 데이타를 입력하여 아날로그 데이타로 변환하는 변환수단과 변환수단의 출력을 증폭하는 증폭수단과 증폭수단의 출력에서 상기 레이저 다이오드의 광출력특성을 내기 위한 스레시홀드값을 보정해주는 한계보정부와 한계보정부의 출력전압을 전류로 변환하여 레이저 다이오드에 인가하는 전압전류변환 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.Laser diode light output control device for achieving the above object is a laser diode for outputting the optical signal and the digital means to convert the conversion means for converting the analog data and the output of the amplifying means and amplifying means for amplifying the output of the conversion means It characterized in that it comprises a threshold current correction means for correcting the threshold value for producing the optical output characteristics of the laser diode, and a voltage current conversion means for converting the output voltage of the threshold compensation into a current and applied to the laser diode.

이어서 본 발명에 관하여 첨부한 도면을 이용하여 상세히 설명하기로 한다.Next, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제1도는 레이저 다이오드에 있어서 입력전류에 대한 광출력특성을 나타내는 그래프로서 스레시홀드값 이상의 전류에 대한 레이저 다이오드의 광출력이 선형적인 특성을 나타냄을 알 수 있다. 즉 디지탈적인 펄스입력에 대해서는 디지탈적인 펄스의 광출력을 나타내며 아날로그적인 정현파 입력에 대해서는 아날로그적인 정현파의 광출력 특성이 나타냄을 알 수 있다.FIG. 1 is a graph showing the optical output characteristics of the laser diode with respect to the input current, and it can be seen that the optical output of the laser diode has a linear characteristic with respect to a current higher than the threshold value. In other words, it can be seen that the digital pulse input represents the optical output of the digital pulse and the analog sine wave input represents the optical output characteristic of the analog sine wave.

제2도는 종래에 있어서 레이저 다이오드의 광출력 제어 회로로서 영상신호를 아날로그신호로 변환하기 위한 랫치수단(51)과 D/A 변환기(52)와 한 화소의 주기를 갖는 클럭 즉 데이타 클럭을 한 화소를 나타내는 데이타비트수인 n으로 분주하여 얻은 클럭을 입력하여 삼각파를 발생하는 제1삼각파발생기(55)와 한 화소의 주기를 갖는 클럭을 입력하여 N분주하는 N분주회로(54)와 N분주회로의 출력으로 삼각파를 발생하는 제2삼각파발생기(56)와 삼각파발생기의 출력들과 D/A변환기의 출력을 각각 비교하여 삼각파발생기의 출력들과 D/A변환기의 출력을 각각 비교하여 삼각파발생기들의 출력이 큰 경우에 "하이"레벨이 되는 펄스를 발생하는 제1 및 제2 비교기들(57,58)과 선택단자가 있어 상기 비교기들의 출력중 하나를 선택하여 레이저 다이오드로 출력하는 선택기로 구성되어 계조 표현 보다 해상도가 중요시 되는 경우, 예를 들면 문자등의 표시에 있어서는 제1 비교기의 출력을 레이저 다이오드에 인가하고 계조 표현이 중요시 되는 경우, 예를 들면 사진이나 풍경등의 표시에 있어서는 제2 비교기의 출력을 레이저 다이오드에 인가하여 주는 것으로 계조 표현이 중요시 되는 경우에 해상도가 저하되는 문제점이 있게 된다.2 is a conventional optical output control circuit of a laser diode, which includes a latch means 51 for converting an image signal into an analog signal, a D / A converter 52, and a clock having a period of one pixel, that is, a pixel having a data clock. N-dividing circuit 54 and N-dividing circuit which input the clock obtained by dividing by n, the number of data bits indicating Compare the outputs of the triangle wave generator with the outputs of the triangle wave generator and the outputs of the triangle wave generator and the outputs of the triangle wave generator and the outputs of the D / A converter, respectively. First and second comparators 57 and 58 and a selection terminal for generating a pulse that becomes a "high" level when the output is large, select one of the outputs of the comparators to output to the laser diode When the resolution is more important than the gradation representation, for example, in the display of characters, etc., when the output of the first comparator is applied to the laser diode, and the gradation representation is important, for example, in the display of photographs or landscapes, etc. By applying the output of the second comparator to the laser diode, there is a problem that the resolution is lowered when the gray level expression is important.

제3도는 제2도에서 각부의 파형도를 나타낸 것으로 각각의 비교기를 통하여 나오는 출력이 펄스폭 변조되어 있음을 알 수 있다. 즉 레이저 다이오드는 각각의 비교기의 출력이 "하이"레벨인 부분에서 "온"되고 "로우"레벨인 부분에서 "오프"되어 광출력이 제어되는 것이다.FIG. 3 is a waveform diagram of each part in FIG. 2, and it can be seen that the output from each comparator is pulse width modulated. That is, the laser diode is " on " at the portion where the output of each comparator is " high " level and " off "

제4도는 본 발명의 블럭도로서 D/A 변환수단과 증폭수단과 한계 보정부와 전압전류변환수단과 레이저 다이오드를 구비하고 있다.4 is a block diagram of the present invention, which includes a D / A converting means, an amplifying means, a limit correction unit, a voltage current converting means, and a laser diode.

영상 데이타는 디지탈 신호에서 아날로그 신호로 변화하기 위하여 영상데이타의 1 화소의 비트를 n이라고 할 때 n비트를 랫치하는 랫치수단과 이를 아날로그신호로 변환하는 D/A 변환기와 고역잡음을 제거하기 위한 저역필터를 거치게 된다. 아날로그 신호로 변환된 영상데이타는 충분한 감도를 얻기 위하여 증폭되고 이때 레이저 다이오드의 출력값을 귀환하여 결정되는 데이타에 의하여 증폭이득이 조절된다. 증폭된 영상신호는 레이저 다이오드의 광출력 특성에서 스레시 홀드값을 가지게 되므로 레이저 다이오드 회로에 흐르는 전류값이 스레시홀드값이 되게 하는 전압량을 보정하여 출력한다. 전압전류변환 수단은 상기 전압량으로 변환되어 있는 영상데이타신호를 전류값으로 변환하여 레이저 다이오드에 인가하는 역할을 한다.The image data is a latch means for latching n bits when converting a bit of one pixel of the image data to n to convert an analog signal into an analog signal, a D / A converter for converting the analog signal to an analog signal, and a high frequency noise It goes through a low pass filter. The image data converted into an analog signal is amplified to obtain sufficient sensitivity, and the amplification gain is adjusted by data determined by returning the output value of the laser diode. Since the amplified image signal has a threshold value in the optical output characteristic of the laser diode, the amplified image signal is output by correcting the amount of voltage that causes the current value flowing in the laser diode circuit to be the threshold value. The voltage current converting means converts the image data signal converted into the voltage amount into a current value and applies it to the laser diode.

제5도는 증폭수단의 일실시예로서 제1인버팅증폭기(90)와 인버팅 증폭기의 이득을 조절하기 위하여 저항값을 조절하는 수단으로 구성된다. 원하는 레이저 다이오드의 출력의 가변폭(Vpp)에 대해 마이콤이 그에 상응하는 이득조절 데이타(N)을 출력하면 D/A 변환기(80)에 의하여 아날로그신호로 변화되고 제2인버팅증폭기(91)에서 인버팅증폭되어 그 값에 따라 저항(R3)값이 변하게 된다. 따라서 제1인버팅증폭기(90)에서 출력전압(V2)은 입력전압(V1)에 대하여인 관계를 가진다.5 is an embodiment of the amplifying means, which comprises a first inverting amplifier 90 and means for adjusting a resistance value to adjust the gain of the inverting amplifier. When the microcomputer outputs the gain control data N corresponding to the variable width Vpp of the output of the desired laser diode, it is converted into an analog signal by the D / A converter 80, and the second inverting amplifier 91 Inverting amplification causes the resistance (R3) value to change accordingly. Therefore, in the first inverting amplifier 90, the output voltage V2 is equal to the input voltage V1. Has a relationship

제6도는 증폭수단이 제5도와 같이 실시되는 경우에 한계보정부의 일실시예를 나타낸 것으로 스레시홀드 전압인 V4를 증폭수단의 출력인 V2에 가산하여 한계값을 보정한다.FIG. 6 shows an embodiment of the limit correction when the amplifying means is implemented as shown in FIG. 5. The threshold value is corrected by adding the threshold voltage V4 to the output of the amplifying means V2.

제7도는 전압전류 변환수단의 일실시예를 나타낸 것으로 전류값을 조정하기 위한 전류제한저항(R5)과 정입력단자로 상기 한계보정부의 출력을 입력하고 부입력단자가 전류제한저항에 연결된 OP앰프와 OP앰프의 출력을 베이스로 입력하고 콜렉터회로에 레이저 다이오드를 부하로서 가지고 있어 OP앰프를 통하여 전류로 변화한 값이 레이저 다이오드에 흐르게 되어 레이저 다이오드의 광출력을 아날로그적으로 제어할 수 있음을 알 수 있다.7 shows an embodiment of the voltage-current converting means, the current limiting resistor R5 for adjusting the current value and the positive input terminal input the output of the limit correction unit, and the OP input terminal connected to the current limiting resistor. The output of the amplifier and OP amplifier is input to the base and the laser circuit is loaded as a collector circuit so that the value changed by the current through the OP amplifier flows through the laser diode so that the optical output of the laser diode can be controlled analogously. Able to know.

본 발명에 의한 레이저 다이오드 광출력 회로는 펄스폭 변조 방식에 비하여 회로가 간단해지며 영상을 인쇄하는 프린터나 각종 복사기에 있어서 해상도가 떨어지지 않고 충분히 계조표현을 하게 하는 효과가 있다.Compared to the pulse width modulation method, the laser diode optical output circuit according to the present invention has a simpler circuit and has an effect of sufficiently expressing gradation without sacrificing resolution in a printer or various copiers for printing an image.

Claims

A laser diode for outputting an optical signal; Conversion means for inputting digital data and converting the analog data into analog data; Amplifying means for amplifying the output of the converting means; A limit correction unit for correcting a threshold value for producing an optical output characteristic of the laser diode at the output of the amplifying means; And a voltage current converting means for converting the output voltage of the limit correction into a current and applying the same to the laser diode.

2. The apparatus of claim 1, wherein the converting means comprises: latch means for temporarily storing and outputting input digital data according to a state of a data clock; A first 1-D / A converter for converting the output of the latch means into an analog; And a low pass filter for removing high frequency noise components by inputting the output of the first-D / A converter.

2. The apparatus of claim 1, wherein the amplifying means comprises: a 2-D / A converter for inputting gain control data and converting the gain control data into an analog signal; A voltage regulating resistor whose resistance value changes in accordance with the output of the second 2-D / A converter; And a first amplifier in which the amplification gain varies depending on the voltage regulating resistor.