KR100744327B1 - 광원 구동 회로 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광원 구동 회로 및 방법에 관한 것으로서, 광을 출력하는 광원과, 광원으로부터 출력되는 광의 일부를 검출하는 수광부와, 외부로부터 입력되는 동작제어 신호에 따라 전원 전압의 공급을 제어하는 스위칭부와, 스위칭부의 제어에 따라 광원으로 구동전류를 일정하게 공급하는 정전류원 및 외부 변조 신호 입력에 대응되어 광원의 구동전류를 제어하는 자동 광 출력 제어부로 구성된다. 이러한 회로 구성은 외부로부터 입력되는 동작제어 신호(LD_En)에 따른 스위칭 동작에 의하여 광원의 변조 신호 이전에 문턱 전류 정도의 구동전류를 설정 시간 동안 미리 공급하여 줌으로써 광 출력 지연 시간(Turn-on delay)을 감소시키는 효과가 있다.

광원, 구동회로, 녹색 레이저, 포토, 다이오드, 아날로그 변조, 자동 광 출력 제어, 턴온 지연

Description

광원 구동 회로 및 방법 {Light Source Driving Circuit and Method of Driving thereof}

도 1은 종래 레이저 다이오드의 구동 회로도

도 2는 종래 레이저 다이오드의 동작 파형도

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 광원 구동 회로의 구성도

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 녹색 레이저 구동 회로도

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 녹색 레이저 구동 회로의 동작 파형도

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 녹색 레이저 구동 방법에 대한 흐름도

* 주요 도면부호에 대한 설명 *

100 : 레이저 다이오드 구동회로

110 : RC 회로 120 : 자동 광출력 제어회로

300 : 광원 구동 회로 310 : 저항소자(Rmpd)

320 : 자동 광출력 제어부 330 : 정전류원

340 : 스위칭부 350 : 변조 신호 입력부

360 : 동작 제어 신호 입력부 370 : 전류 미러부

380 : 오차 증폭부 390 : 전류원

400 : 저항소자(Rmod)

본 발명은 광원 구동 회로 및 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 외부 변조 입력 신호에 대응되어 광원으로부터 광 출력의 일부를 검출하는 수광부의 궤환 전압에 따라서 광원의 구동전류를 제어함으로써 주변온도의 변화나 광원의 열화에도 광 출력이 일정하게 유지할 수 있을 뿐아니라, 외부로부터 입력되는 동작제어 신호(LD_En)에 따른 스위칭 동작에 의하여 광원의 변조 신호 이전에 문턱 전류 정도의 구동전류를 설정 시간 동안 미리 공급하여 줌으로써 광 출력 지연 시간(Turn-on delay)을 감소시킬 수 있는 광원 구동 회로 및 방법에 관한 것이다.

현재까지 공개된 레이저 광원을 이용한 디스플레이 장치는 영상 신호들의 변조 용이성, 색 재현 개선 및 밝기 향상 등의 이유로, 광원으로서 적색, 청색 및 녹색의 레이저 광원들을 사용하도록 제안되어 왔다. 특히, 디스플레이 광원으로 반도체 레이저를 사용할 경우 주변의 온도나 광원의 열화 등의 영향에 의해 광 출력 파워가 변하므로, 디스플레이 장치의 색 품질과 밝기를 저하 시키는 원인이 된다. 따라서 광원의 광 출력파워를 일정하게 유지하는 장치, 즉 자동 광출력 제어 회로가 필수적으로 요구된다.

이러한 디스플레이 장치는 적색(RED, 640nm), 녹색(GREEN, 532nm), 및 청 색(BLUE, 450nm)의 레이저 광원을 각각 필요로 한다. 현재, 적색인 640nm와 청색 450nm의 파장을 방출하는 고출력 레이저는 상용화되어 있다. 녹색인 532nm의 파장을 방출하는 고출력 레이저로는 다이오드 펌프 고체(Diode pumped solid state; DPSS) 레이저가 있다. 여기서, 다이오드 펌프 고체(DPSS) 레이저란 짧은 파장 선폭을 가지는 다이오드 레이저를 사용하여 흔히 사용되는 고체레이저 매질인 Nd:YAG, Nd:YVO4, Nd:YLF, Yb:YAG, Tm:YAG 등을 여기(pumping)시켜 발진시키는 레이저로서, 각종 레이저 종류 가운데 비교적 작은 크기이면서도 고효율과 고출력을 얻을 수 있는 레이저이다. 다이오드 펌프 고체(DPSS) 레이저는 마킹(marking)이나 커팅(cutting)등 산업용으로 그 사용 용도가 늘어나고 있으며, 최근에는 소형이면서 고효율, 고출력 특성 때문에 디스플레이용 광원으로서도 개발이 진행되고 있다.

한편, 반도체 레이저는 온도에 의해 그 출력 파워가 크게 변화하기 때문에, 광 출력 파워를 안정시키기 위해서는 포토 다이오드(Photodiode)에 의해 검출된 검출전류에 기초해서 광 출력을 일정하게 유지시킬 수 있어야 하며, 레이저 다이오드 칩의 후방에 포토 다이오드가 설치되어 레이저 다이오드 칩의 후방으로 발광되는 광 출력 파워를 검출하게 된다. 즉, 광 출력을 일정하게 유지시키기 위해서 자동 광출력 제어(Automatic Power Control : APC) 기능을 갖는 구동회로가 이용된다. 이에 관한 종래 기술 중 하나인 공개특허번호 제2005-54792호(명칭: 포토 다이오드를 이용한 레이저 다이오드 구동 회로)의 내용을 참조하여, 종래의 레이저 다이오드 구동 회로에 대해 개략적으로 설명한다.

도 1은 종래 레이저 다이오드의 구동 회로도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 레이저 다이오드의 구동회로(100)는 예를 들어, 대략 5V의 동작전압(Vb)이 인가되면, 이는 R1과 C1이 병렬로 연결된 병렬 RC회로(110)에서 안정화되어 자동 광출력 제어회로(120)에 공급되며, 이때, 자동 광출력 제어회로(120)에 대한 동작을 설명하면 다음과 같다.

자동 파워 제어회로(120)에서 제너 다이오드(ZD)의 항복 전압(4.3V)에 의해 제1, 제2 트랜지스터(Q1,Q2)에 일정한 전압이 걸리고, 이때, 레이저 다이오드 동작시 온도 상승에 의해 출력파워(광출력)가 감소하여 레이저 다이오드에 흐르는 전류(Im)가 감소하게 되면, 이 전류(Im)가 감소하게 된 양만큼 제1 트랜지스터(Q1)의 베이스 전류(Ib1)가 증가하고, 이와 함께 컬렉터 전류(Ic1)가 증가한다.

이에 따라, 제2 트랜지스터(Q2)의 베이스 전류(Ib2) 및 컬렉터 전류(Ic2)가 증가하고, 여기서, 전류(Ic2)는 레이저 다이오드(LD)의 출력 전류(Iop)에 해당하므로, 결국 레이저 다이오드(LD)의 광출력이 증가하여 상기 전류(Im)도 증가하게 된다. 이러한 동작 과정이 반복적으로 이루어져, 레이저 다이오드의 자동 파워 제어가 이루어진다. 이와 같은 종래의 자동 광출력 제어회로(APC, 120)는 레이저의 동작전압(Vop)보다 높은 전원전압(Vcc)을 사용하여 레이저와 직렬로 접속된 트랜지스터(Q2)에 의해 전류를 제어하는 방식이다.

이렇게 전류에 대한 신속한 레이징을 필요로 하는 자동 광출력 제어회로(APC, 120)를 이용하여 레이저를 구동시킬 때의 특징 중 하나는, 소위 광 출력의 '턴온 지연(Turn-on delay)'이다.

종래의 레이저 다이오드 구동 회로를 이용하여 녹색 레이저를 구동하는 경우 도 2에 도시된 레이저 다이오드의 동작 파형도에서 볼 수 있듯이, RGB(RED, GREEN, BLUE)순차 신호 중 녹색 레이저의 변조 신호(a)에 대하여 레이저가 실제로 레이징을 시작하여 충분한 광 출력을 얻기 전까지, 즉

,MAX 의 90%가 될 때 까지, 광 출력의 턴온 지연(Turn-on delay)이 일어난다(b). 레이저 구동전류(

)는 턴온 지연 시간의 초반, 즉 광 출력이 없는 동안은 기설정된 한계값 (

,LIM)이 흐르다가 광 출력이 나오기 시작하면 감소하기 시작하여 정상값으로 유지된다(c).

녹색 레이저의 구조는 다이오드 펌프 고체 레이저(DPSS)이므로 레이징 단계가 복잡하다. 고체 레이저의 여기 시간 및 레이징을 위한 열렌즈 형성 시간, 제2고조파 변환 지연 시간 등이 광 출력 턴온 지연(Turn-on delay)의 원인으로 알려져 있다.

이와 같이 턴온 지연(Turn-on delay)이 생기게 되면, 데이터를 광학 저장매체에 기록하는 광학 저장 시스템에서 데이터 기록시의 지연으로 인해 매체에 데이터가 잘못 나타날 수 있다. 또한 레이저를 이용한 화상 표시 시스템에서 프레임 신호와 레이저 광 출력 사이에 지연을 유발하여 화상의 왜곡 혹은 일부 생략 등의 현상을 나타날 수 있다.

따라서 본 발명의 목적은 외부로부터 입력되는 동작제어 신호(LD_En)에 따른 스위칭 동작의 타이밍 조절에 의하여 변조 신호에 대응되는 광원의 구동전류를 제 어함으로써, 광 출력의 턴온 지연(Turn-on delay)을 최소화는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 턴온 지연(Turn-on delay)을 최소화하면서도, 광원에서 소모되는 전력을 최소화 하여 휴대용 레이저 기기에 사용될 수 있도록 하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 턴온 지연(Turn-on delay)을 최소화하면서도, 자동 광 출력 제어 (APC) 방식을 채택하여 온도의 변화 혹은 광원의 열화에도 불구하고 항상 일정한 광 출력을 얻고자 하는데 있다. 또한 다양한 외부 변조 신호에 대응하여 광 출력이 변조될 수 있도록 하는데 있다. 즉, 변조 신호 입력부를 구현하는데 있어, 단순히 광원의 ON/OFF 동작뿐만 아니라 다양한 파형의 아날로그 변조가 가능하도록 하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 광원으로부터 출력되는 광의 일부를 검출하는 수광부를 포함한 광원 디스플레이 장치에 있어서, 외부로부터 입력되는 동작제어 신호에 따라 전원 전압의 공급을 제어하는 스위칭부와, 상기 스위칭부의 제어에 따라 광원으로 구동전류를 일정하게 공급하는 정전류원 및 상기 광원의 광 출력이 일정하게 유지하도록 외부 변조 신호에 대응되어 구동전류를 제어하는 자동 광출력 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 광원 구동 회로의 구성도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 광원 구동 회로(300)는 광원으로부터 출력되는 광의 일부를 받아 수광부에서 검출된 전류 신호와 외부의 화상 제어부(도시되지 않음)로부터 제공되는 변조(Modulation) 신호 입력에 대응하여 광원의 광 출력을 일정하게 유지하도록 제어한다. 이 때 외부에서 입력되는 변조 신호는 색 재현 및 화면 밝기의 균일도 향상을 위한 것으로 단순한 펄스 ON/OFF 변조 신호가 아니라 아날로그 변조된 입력 신호이다.

광원은 광을 전방 및 후방을 향하여 출력하는 소자로서, 복수의 광원 단위로 배열된다. 예를 들어 영상 신호들의 개선된 색 재현을 위해서는 적색, 청색 레이저 (RED Laser, BLUE Laser) 및 녹색 레이저(GREEN Laser)등이 배열되어 각 레이저에 인가되는 구동전류의 크기에 비례하는 레이저 광을 발광하게 된다.

이 중 특히 녹색 레이저(GREEN Laser)는 현재까지 하나의 칩으로 구현된 반도체 레이저가 공개된 바 없다. 따라서 반도체 레이저로 펌핑된 고체 레이저를 제2고조파 변환 시킨 레이저가 일반적으로 사용된다. 예를 들어, GaAs 기반의 반도체 레이저에 전류를 주입하여 808 nm 파장의 레이저 광을 생성한 후, 이 레이저 광으로 Nd:YVO4 고체 레이저를 펌핑하여 1064 nm 파장의 레이저 광을 얻는다. 다시 1064 nm 파장의 레이저 광을 제2고조파 생성 단결정(KTP, PPLN 등)으로 통과 시키면 532 nm 파장의 녹색 레이저 광을 얻을 수 있다.

수광부는 레이저 다이오드 칩의 후방에 위치하여 광의 일부를 검출하는 모니터 포토다이오드(Monitor Photodiode : MPD)로 구성된다. 본 발명의 광원 구동 회 로(300)로 구동되는 녹색 레이저 모듈은 레이저 다이오드(LD)의 애노드(Anode) 와 모니터 포토다이오드(MPD)의 캐소드(Cathode)가 연결되는 구조를 가지며, 모니터 포토다이오드(MPD)의 애노드(Anode)는 저항소자(310, Rmpd)에 접속된다. 이러한 모니터 포토다이오드(MPD)의 애노드(Anode)로부터 공급되는 검출 전류에 의해서 저항소자(310, Rmpd)에 발생한 궤환 전압이 자동 광출력 제어부(320)로 제공된다.

광원 구동 회로(300)는 외부의 화상 제어부(도시되지 않음)로부터 제공되는 변조 신호에 대응하여 레이저 다이오드(LD)에 광 출력이 일정하게 유지하도록 구동전류를 제어하는 자동 광출력 제어부(320)를 포함한다. 여기서, 광원 구동 회로(300)는 외부로부터 입력되는 RGB 변조 신호에 따라 출력되는 광의 종류가 달라지며, 각 광원의 구동전류는 각각에 구비된 저항소자(310, Rmpd)의 저항값과 변조 신호의 크기에 따라 다르게 동작한다.

한편, 광원 구동 회로(300)는 외부로부터 입력되는 동작제어 신호(LD_En)에 따라 전원 전압(Vcc)의 공급을 제어하도록 스위칭 소자인 pMOS형 전계효과 트랜지스터(FET)로 구성되는 스위칭부(340)와 스위칭부(340)의 스위칭 동작(ON/OFF)에 의하여 녹색 레이저(Green Laser)에 일정 전류를 공급하는 정전류원(330)을 포함한다. 정전류원(330)은 녹색 레이저의 광 출력 턴온 지연(Turn-on delay)을 단축시키기 위하여 자동 광 출력 제어부(320)에 추가로 연결된 것으로 스위칭부(340)의 제어에 의해 ON/OFF 동작이 이루어지게 된다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 녹색 레이저 구동 회로도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 녹색 레이저 구동 회 로(300)의 자동 광출력 제어부(320)는 녹색 레이저(GREEN Laser)로부터 출력되는 광의 일부를 받아 전류 신호로 변환하는 모니터 포토다이오드(MPD)에서 출력된 검출 전류(Impd)에 의하여 궤환 전압(Vb)이 발생되도록 저항소자(310, Rmpd)와 연결된다. 또한, 외부 변조 신호 입력(GREEN Modulation)에 대응되어 변조 전류를 출력하는 전류 미러부(370)를 포함한다. 전류 미러부(370)는 변조 신호가 입력되는 변조 신호 입력부(350)에 저항소자(400, Rmod)가 연결되며, 저항소자(400, Rmod)와 드레인이 연결되는 게이트를 공통으로 접속한 pMOS형 전계 효과 입력 트랜지스터(Q3) 및 출력 트랜지스터(Q4)로 이루어지고, 각 트랜지스터(Q3, Q4)의 소스에는 동작제어 신호 입력부(360)에 입력되는 동작제어 신호(LD_En)에 따라 전원 전압(Vcc)의 공급을 제어하는 스위칭부(340)와 연결되어 전원 전압(Vcc)을 공급받는다.

녹색 레이저 구동 회로(300)는 동작제어 신호 입력부(360)에 입력되는 동작제어 신호(LD_En)에 따라 스위칭부(340)에서 전원 전압(Vcc)의 공급이 제어되며, 정전류원(330)에서 녹색 레이저(GREEN Laser)의 문턱 전류정도에 구동전류(I1)를 설정된 시간동안 미리 공급한다. 이때, 변조 신호 입력부(350)에 변조 신호(GREEN, Va의 진폭 전압)가 입력되면 이에 대응되어 전류 미러부(370)에서는 각 트랜지스터(Q3, Q4)의 소스에 연결된 스위칭부(340)에서의 스위칭 동작(On/Off)에 의하여 전원 전압(Vcc)을 공급받아 출력 트랜지스터(Q4)의 드레인으로부터 변조 전류(Imod)를 수학식 1과 같이 출력한다.

[수학식 1]

Imod=(Vm-Va)/Rmod

이때 출력되는 변조 전류(Imod)의 최대값은 모니터 포토다이오드(MPD)의 출력 전류(Impd)와 같아질 때까지 증가할 수 있으며, 이 경우 발생되는 광은 출력되지 않는다. 한편, 전류 미러부(370)의 동작을 자세히 설명하면 다음과 같다. Va=0 이면 입력 트랜지스터(Q3)가 ON 되어 (Vm-Va)/Rmod 만큼의 전류가 흐르게 되고 같은 양의 전류가 출력 트랜지스터(Q4)를 통해 저항소자(310, Rmpd)로 흘러 들어간다. 보통 Imod는 검출전류 Impd 보다 높게 설정되므로 Va=0 일 때 궤환 전류는 Imod로부터만 공급되고 Impd=0 이다. 따라서 이 경우 광 출력은 없다. 이제 Va가 Vcc와 같게 되면 입력 트랜지스터(Q3)는 OFF 상태로 되고, Imod=0이므로 저항소자(310, Rmpd)에는 Impd 만에 의한 검출 전압이 발생한다. 이 때 광 출력은 최대값이 된다. Va가 Vcc의 절반 정도가 되면 Impd와 Imod의 크기가 비슷해지고, 이 때 광 출력은 최대값의 절반 정도로 줄어든다. 이와 같은 원리에 의해 아날로그 변조 입력 신호에 대해 아날로그 광 출력이 가능하다.

녹색 레이저(Green Laser)로부터 출력되는 광의 일부를 수광하여 전류 신호로 변환하는 모니터 포토다이오드(MPD)의 검출전류(Impd)는 녹색 레이저의 직류 특성에 의해 결정된다. 즉, 레이저 다이오드의 직류 특성에 의해, 원하는 광 출력을 얻기 위한 레이저의 구동전류가 정해지며, 구동전류를 레이저에 흘릴 경우 발생되는 광 출력의 일부에 해당하는 모니터 포토다이오드(MPD)의 출력 전류(Impd)가 정해진다.

이렇게 정해진 모니터 포토다이오드(MPD)에서 출력되는 전류(Impd)는 저항소 자(310, Rmpd)를 통해 궤환 전압을 발생시키며, 이 궤환 전압은 자동 광출력 제어부(320)의 오차 증폭부(380)에서 기 설정된 기준 전압(Vref)과 비교된다. 궤환이 정상적으로 이루어져 자동 광출력 제어가 동작하게 되면 궤환 전압은 오차 증폭부(380)의 기준 전압과 같아지게 된다. 이와 같은 궤환 회로 동작을 위한 저항소자(310, Rmpd)의 저항값은 수학식 2와 같이 결정되고, 녹색 레이저의 광 출력은 저항소자(310, Rmpd)의 저항값에 따라 조절이 가능하다.

[수학식 2]

Rmpd = Vref/Impd

본 발명에서는 저항소자(310, Rmpd)의 저항값으로 광 출력에 최대치를 설정하며, 이 최대치 내에서 입력 변조 전압을 변화시킴으로써 광 출력을 조절하게 된다.

전류 미러부(370)로부터 출력되는 변조 전류(Imod)와 모니터 포토다이오드(MPD)로부터 출력되는 검출 전류(Impd)가 더해져서 저항소자(310, Rmpd)에 전압 강하가 발생한다. 이 전압 강하로부터 궤환 전압을 얻을 수 있으며, 궤환 전압에 따라 녹색 레이저에 광의 세기가 일정하게 유지하도록 전류원(390)에서 녹색 레이저에 공급되는 구동전류(I2)를 조정한다. 즉, 자동 광출력 제어부(320)는 널리 사용되는 APC(Automatic Power Control) 방식에서와 같이, 레이저로부터 제공되는 궤환 전류의 크기에 따라서 녹색 레이저(Green Laser)로 인가되는 구동전류를 변화시켜 녹색 레이저(Green Laser)의 레이저 광 출력이 일정하게 유지되도록 제어한다.

도 5에서 볼 수 있듯이, 녹색 레이저 구동 회로(300)는 외부로부터 동작제어 신호 입력부(360)에 입력되는 동작제어 신호(LD_En)에 따라 스위칭부(340)에서 전원 전압(Vcc)이 공급되며, 스위칭부(340)의 제어에 따라 정전류원(330)에서 녹색 레이저(GREEN Laser)의 문턱 전류정도에 구동전류(I1)를 일정하게 공급한다(c). 이후, 변조 신호(GREEN) 입력에 따라 전류원(390)은 자동 광 출력 제어를 위해 동작전류(I2)를 녹색 레이저(GREEN Laser)로 공급한다(d). 동작제어 신호(LD_En) 와 변조 신호(GREEN)의 시간 차이는 외부에서 입력되는 동작제어 신호(LD_En)의 타이밍을 조절하여 가변할 수 있다. 이 시간 차이(설정 시간) 동안 녹색 레이저에는 문턱 전류 만큼의 전류가 흐르게 되고, 미리 공급한 문턱 전류에 의해 턴온 지연 요인들을 제거할 수 있어 변조 신호가 입력 되었을 때 녹색 레이저는 이에 즉각적으로 반응하여 턴온 지연(Turn-on delay)이 줄어든 광 출력 파형을 얻을 수 있게 된다(f).

녹색 레이저에 흐르는 전류는 도 5의 (e) 에서 볼 수 있듯이, I1 과 I2 의 합으로 나타낼 수 있다. 기존에 도 2의 (c)와 비교하였을 때, 녹색 레이저의 문턱 전류에 해당하는 구동 전류를 계단형으로 미리 공급함으로써 광 출력의 턴온 지연(Turn-on delay)을 줄이게 된다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 녹색 레이저 구동 회로의 동작 파형도이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 녹색 레이저 구동 방법에 대한 흐름도이다.

도 5와 도 6에 도시된 바와 같이, RGB(RED, GREEN, BLUE)순차 구동 신호 중 녹색 레이저의 입력 변조 신호에 대하여 녹색 레이저(GREEN Laser)의 광 출력일 때 광출력 P'LD의 파형은 일정한 주기로 Ton, Toff를 반복한다.(a)

외부로부터 동작제어 신호 입력부(360)에 입력되는 동작제어 신호(LD_En)가 「LOW」레벨이 입력(S600)되면 스위칭부(340)에서 전원 전압(Vcc)의 공급되며(S610), 정전류원(330)에서 녹색 레이저(GREEN LASER)의 문턱 전류(약 200mA)를 녹색 레이저(Green Laser)에 공급하기 시작한다.(S620) 이때, 미리 정해진 설정 시간(약1 mS) 까지 녹색 레이저의 변조 신호는 「LOW」레벨을 유지하고 있으며, 광 출력은 0을 유의하여야 한다.

전원 전압(Vcc)의 공급시작부터 일정한 설정 시간이 지난 후, 비로소 변조 신호가 시작되면(S630) 녹색 레이저는 입력 변조 신호에 대응하여 광 출력을 발생시키기 시작한다.

이 때, 모니터 포토다이오드(MPD)는 녹색 레이저 광 출력의 일부를 제공받아 전류신호로 변환시켜 모니터 검출전류(Impd)를 출력한다. 검출전류(Impd)는 전류 미러부(370)로부터 출력하는 변조 전류(Imod)와 합산되어(S640) 저항소자(310, Rmpd)에 흘러 전압강하가 발생되며, 오차 증폭부(380)에서 기 설정된 기준전압(Vref)과 비교한다(S650).

이에 비교한 결과에 따라 전류원(390)에서 녹색 레이저(GREEN Laser)로 공급되는 구동전류(I2)를 제어하며,(S660) 미리 설정된 시간(약1mS)동안 흐르고 있는 문턱 전류(I1)에 추가하여 녹색 레이저를 구동시킴으로써 광 출력 지연시간(Turn-on delay)을 감소시키고, 외부 입력 변조 신호에 대응하여 녹색 레이저 광이 일정하게 출력(Turn-on)된다(S670). 또한, 동작제어 신호 입력부(360)에 입력되는 동작제어 신호(LD_En)가「HIGH」레벨이 입력(S680)되면, 트랜지스터(Q5)가 오프(OFF)되기 때문에, 구동 회로로 전원 전압(Vcc)의 공급이 차단되어, 녹색 레이저(GREEN Laser)에는 구동전류(ILD)가 공급되지 않으며, 따라서 레이저 광은 출력되지 않는다. (Turn-off) (S690)

결국, 녹색 레이저 구동 회로(300)는 외부로부터 동작제어 신호 입력부(360)에 입력되는 동작제어 신호(LD_En)에 따라 스위칭부(340)의 동작 시간동안 정전류원(330)에서 녹색 레이저(GREEN Laser)의 문턱 전류정도에 전류를 공급하며, 변조 신호에 대응되는 녹색 레이저(GREEN Laser)의 구동전류를 제어함으로써, 광출력의 지연시간(Turn-on delay)을 감소시키게 된다.

본 발명의 실시예에 따른 녹색 레이저 광 출력 파형인 도 5의 (f)

와 기존 방법에 따른 녹색 레이저 광 출력 파형인 도 2 의 (b)

를 비교하면 광 출력 턴온 지연(Turn-on delay)이 확연히 줄어드는 것을 확인할 수 있다.

기존의 자동 광 출력 제어 방법과 비교할 때, 본 발명에서는 설정 시간동안 문턱 전류를 추가로 흘려 주므로 전력 소모가 증가하게 된다. 문턱 전류를 직류로 계속 녹색 레이저에 흘려 주며 변조 신호에 따라 녹색 레이저를 구동할 경우에도 턴온 지연을 감소시킬 수 있으나, 이 경우 직류 전류에 의한 전력 소모가 커서 휴대용 레이저 기기 응용에 적합하지 않다. 따라서, 동작 제어 신호 입력 (LD_En)을 스위칭부(340)에 입력시켜 전원 전압(Vcc)를 ON/OFF 시킴으로써, 즉 설정 시간 동안에서만 문턱 전류를 추가로 공급하여 줌으로써, 턴온 지연(Turn-on delay) 감소를 위해 필요한 추가 전력 소모를 최소화 할 수 있다.

상기와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 광원 구동 회로 및 방법이 이루어질 수 있으며, 한편 상기한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나 여러 가지 변형이 본 발명의 요지를 벗어나지 않고 다양한 실시예가 있을 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 청구범위와 청구범위의 균등한 것에 의하여 정하여져야 할 것이다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명은 녹색 레이저의 변조 신호 이전에 녹색 레이저의 문턱 전류 정도의 전류를 설정 시간 동안 미리 공급하여 줌으로써 녹색 레이저의 광 출력 지연 시간(Turn-on delay)을 감소시킬 수 있다.

녹색 레이저의 광 출력 지연 시간을 감소시키면, 데이터를 광학 저장매체에 기록하는 광학 저장 시스템에서 데이터 기록시의 지연을 방지할 수 있어 매체에 데이터가 잘못 나타날 확률을 줄일 수 있다. 또한 레이저를 이용한 화상 표시 시스템에서 프레임 신호와 레이저 광 출력 사이에 지연을 방지하여 화상의 왜곡 혹은 일부 생략 등의 현상을 예방할 수 있다.

광 출력 지연 시간(Turn-on delay)을 감소하기 위해 설정 시간 동안 문턱 전류를 추가로 녹색 레이저에 공급하였으므로 전력 소모가 증가하였으나, 동작 제어(LD_En) 신호를 이용하여 문턱 전류를ON/OFF 하여 필요한 시간 동안만 공급함으로써 추가 전력 소모를 최소화 할 수 있다.

자동 광 출력 제어 (APC) 방식을 사용하여 주변온도의 변화나 광원의 열화에도 광 출력이 일정하게 유지할 수 있는 효과가 있으며, 녹색 레이저 광 출력은 외 부 변조 신호 입력에 대응하여 단순히 광원의 ON/OFF 동작뿐만 아니라 다양한 파형의 아날로그 변조가 가능하다.

Claims (13)

1. 레이저 다이오드 광원 구동 회로에 있어서,

   외부로부터 입력되는 동작제어 신호에 따라 전원 전압의 공급을 제어하는 스위칭부와,

   상기 스위칭부에 의해 상기 전원 전압이 공급되는 동안에 상기 광원으로 일정한 전류의 제1구동전류를 공급하는 정전류원과,

   상기 스위칭부에 의해 상기 전원 전압이 공급되는 중에 외부로부터 입력되는 외부 변조 신호에 대응되는 변조 전류를 출력하는 전류 미러부와,

   상기 광원으로부터 출력되는 광의 일부를 검출하여 검출전류를 출력하는 수광부와,

   상기 광원으로 공급하는 제2구동전류를 발생하며, 상기 검출 전류와 상기 변조 전류를 합한 전류에 대응되게 상기 제2구동전류를 조정하는 자동 광출력 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 구동 회로.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1구동전류는, 상기 광원의 문턱 전류임을 특징으로 하는 광원 구동 회로.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 상기 자동 광출력 제어부는,

   상기 검출 전류와 상기 변조 전류를 합한 전류에 의한 전압강하에 따른 궤환 전압을 발생시키는 저항소자와,

   상기 궤환 전압과 기준 전압을 비교하는 오차 증폭부와,

   상기 오차 증폭부에 출력 신호에 따라 조정되는 상기 제2구동전류를 발생하는 전류원을 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 구동 회로.
6. 제5항에 있어서, 상기 저항 소자의 저항값에 따라 상기 광원의 최대 광 출력이 설정되며, 상기 외부 변조 신호 입력에 의해 상기 최대 광 출력 내에서 광 출력이 조절되는 것을 특징으로 하는 광원 구동 회로.
7. 삭제
8. 삭제
9. 제1항에 있어서, 상기 광원은 녹색 레이저 다이오드임을 특징으로 하는 광원 구동 회로.
10. 삭제
11. 삭제
12. 레이저 다이오드 광원 구동 방법에 있어서,

    외부로부터 동작제어 신호를 입력하는 과정과,

    상기 동작제어 신호가 제1레벨인 경우 전원 전압을 공급하는 과정과,

    상기 동작제어 신호에 따라 정전류원으로부터 상기 광원으로 설정시간 동안 문턱 전류를 공급하는 과정과,

    외부 변조 신호를 입력하는 과정과,

    상기 외부 변조 신호에 따른 변조 전류와 상기 광원으로부터 출력되는 광의 일부를 검출하여 검출전류를 출력하는 수광부의 상기 검출 전류를 합한 전류에 의한 궤환 전압을 기준 전압과 비교하는 과정과,

    상기 비교한 결과에 따라 상기 광원의 구동전류를 조정하여 상기 광원에 공급하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 구동 방법.
13. 제12항에 있어서, 상기 동작제어 신호가 제2레벨인 경우 상기 광원으로 상기 문턱 전류 및 상기 구동전류를 공급하지 않는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 구동 방법.

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