(57)【要約】【課題】高精度なパルス発光を行うことができるレーザ駆動装置を提供する。【解決手段】  光源制御装置２２は、発光信号に基づいて半導体レーザを発光させるレーザ駆動装置であって、バイアス電流Ｉｂに変調電流が付加された動作電流Ｉｏｐを半導体レーザに供給する、スイッチ２２１ｇ及びドライバ２２１ａを含むドライバ回路と、半導体レーザの閾値電流をＩｔｈとしたとき、（Ｉｏｐ−Ｉｂ）と（Ｉｏｐ−Ｉｔｈ）の比に基づいて発光信号のパルス幅を拡張する、書込制御回路及びエクスパンド回路２２１ｄを含む拡張回路と、を備え、ドライバ回路は、拡張回路の出力信号に応じてバイアス電流Ｉｂに変調電流を付加することを特徴とするレーザ駆動装置である。【選択図】図７
2019077100.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光信号に基づいて半導体レーザを発光させるレーザ駆動装置であって、
前記半導体レーザを発光させる動作電流Ｉｏｐを前記半導体レーザに供給するドライバ回路と、
前記発光信号のパルス幅を拡張する拡張回路と、を備え、
前記動作電流Ｉｏｐは、バイアス電流Ｉｂに変調電流が付加された電流であり、
前記拡張回路は、前記半導体レーザがレーザ発振する閾値電流をＩｔｈとしたとき、（Ｉｏｐ−Ｉｂ）と（Ｉｏｐ−Ｉｔｈ）との比に基づいて前記発光信号のパルス幅を拡張した発光信号を出力し、
前記ドライバ回路は、前記拡張回路の出力信号に応じて前記バイアス電流Ｉｂに前記変調電流を付加することを特徴とするレーザ駆動装置。
【請求項２】
発光信号に基づいて半導体レーザを発光させるレーザ駆動装置であって、
前記半導体レーザを発光させる動作電流Ｉｏｐを前記半導体レーザに供給するドライバ回路と、
前記発光信号のパルス幅を拡張する拡張回路と、を備え、
前記動作電流Ｉｏｐは、バイアス電流Ｉｂに変調電流が付加された電流であり、
前記拡張回路は、前記半導体レーザ及び当該レーザ駆動装置の寄生容量の和と、前記半導体レーザの微分抵抗との積に基づいて前記発光信号のパルス幅を拡張した発光信号を出力し、
前記ドライバ回路は、前記拡張回路の出力信号に応じて前記バイアス電流Ｉｂに前記変調電流を付加することを特徴とするレーザ駆動装置。
【請求項３】
前記拡張回路は、前記半導体レーザのキャリア寿命に基づいて前記パルス幅を拡張することを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ駆動装置。
【請求項４】
前記半導体レーザは、複数あり、
前記拡張回路は、前記半導体レーザ毎に前記拡張を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のレーザ駆動装置。
【請求項５】
少なくとも１つの半導体レーザと、
前記半導体レーザを発光させる請求項１〜４のいずれか一項に記載のレーザ駆動装置と、を備える光源装置。
【請求項６】
請求項５に記載の光源装置と、
前記光源装置からの光を偏向する偏向器と、を備える光走査装置。
【請求項７】
前記光源装置が画像データに基づいて発光信号を生成する請求項６に記載の光走査装置を備える画像形成装置。
【請求項８】
少なくとも１つの像担持体と、
前記光走査装置の偏向器を介した光を前記像担持体へ導く走査光学系と、を更に備えることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
請求項７に記載の画像形成装置と、
前記画像形成装置の光走査装置からの光が照射されるスクリーン部材と、を備える画像表示装置。
【請求項１０】
前記スクリーン部材を介した光を透過反射部材へ投射する投光部を更に備えることを特徴とする請求項９に記載の画像表示装置。
【請求項１１】
当該画像表示装置周辺の照度を計測するセンサを更に備え、
前記画像形成装置の光源装置が前記センサの出力に応じて前記動作電流Ｉｏｐを設定することを特徴とする請求項９又は１０に記載の画像表示装置。
【請求項１２】
請求項９〜１１のいずれか一項に記載の画像表示装置と、
前記画像表示装置が搭載される物体と、を備える物体装置。
【請求項１３】
前記物体は、移動体であり、
前記透過反射部材は、前記移動体に設けられていることを特徴とする請求項１２に記載の物体装置。
【請求項１４】
発光信号に基づいて半導体レーザを発光させるレーザ駆動方法であって、
前記半導体レーザがレーザ発振する閾値電流をＩｔｈ、バイアス電流Ｉｂに変調電流が付加された電流を前記半導体レーザの動作電流Ｉｏｐとしたとき、（Ｉｏｐ−Ｉｂ）と（Ｉｏｐ−Ｉｔｈ）との比に基づいて前記発光信号のパルス幅を拡張する工程と、
パルス幅が拡張された前記発光信号に応じて前記バイアス電流Ｉｂに前記変調電流を付加し、得られた電流を前記半導体レーザに供給する工程と、を含むレーザ駆動方法。
【請求項１５】
発光信号に基づいて半導体レーザを発光させるレーザ駆動方法であって、
前記半導体レーザ及び該半導体レーザの駆動回路の寄生容量の和と、前記半導体レーザの微分抵抗との積に基づいて前記発光信号のパルス幅を拡張する工程と、
パルス幅が拡張された前記発光信号に応じてバイアス電流に変調電流を付加し、得られた電流を前記半導体レーザに供給する工程と、を含むレーザ駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ駆動装置、光源装置、光走査装置、画像形成装置、画像表示装置及びレーザ駆動方法に係り、更に詳しくは、半導体レーザを発光させるレーザ駆動装置、該レーザ駆動装置を備える光源装置、該光源装置を備える光走査装置、該光走査装置を備える画像形成装置、該画像形成装置を備える画像表示装置及び半導体レーザを発光させるレーザ駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、入力された発光信号（パルス信号）に基づいて半導体レーザを発光させる装置が知られている（例えば特許文献１、２参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１、２に開示されている装置では、高精度なパルス発光を行うことに関して改善の余地があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、発光信号に基づいて半導体レーザを発光させるレーザ駆動装置であって、前記半導体レーザを発光させる動作電流Ｉｏｐを前記半導体レーザに供給するドライバ回路と、前記発光信号のパルス幅を拡張する拡張回路と、を備え、前記動作電流Ｉｏｐは、バイアス電流Ｉｂに変調電流が付加された電流であり、前記拡張回路は、前記半導体レーザがレーザ発振する閾値電流をＩｔｈとしたとき、（Ｉｏｐ−Ｉｂ）と（Ｉｏｐ−Ｉｔｈ）との比に基づいて前記発光信号のパルス幅を拡張した発光信号を出力し、前記ドライバ回路は、前記拡張回路の出力信号に応じて前記バイアス電流Ｉｂに前記変調電流を付加することを特徴とするレーザ駆動装置である。
【０００５】
本発明によれば、高精度なパルス発光を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の第１実施形態に係るレーザプリンタの概略構成を説明するための図である。
【図２】図１における光走査装置を示す概略図である。
【図３】図２における光源装置を説明するための図である。
【図４】図３における光源に含まれるレーザチップを説明するための図である。
【図５】レーザチップにおける複数の発光部の配列を説明するための図である。
【図６】光源制御装置の構成を説明するためのブロック図である。
【図７】図６における光源駆動回路の構成を説明するための図である。
【図８】図７におけるエクスパンド回路の構成を説明するための図である。
【図９】エクスパンド回路における各バッファ回路の出力信号を説明するためのタイミングチャートである。
【図１０】セレクト信号とセレクタの出力信号との関係を説明するための図である。
【図１１】エクスパンド回路におけるセレクタ及びＯＲ回路の出力信号を説明するためのタイミングチャートである。
【図１２】発振遅延量やエクスパンド量について説明するためのタイミングチャートである。
【図１３】半導体レーザと容量Ｃでローパスフィルタが形成される構成例を示す図である。
【図１４】第１実施形態の発振遅延量の算出方法と従来の発振遅延量の算出方法の違いを説明するための図（その１）である。
【図１５】第１実施形態の発振遅延量の算出方法と従来の発振遅延量の算出方法の違いを説明するための図（その２）である。
【図１６】第１実施形態の発振遅延量の算出方法を説明するための図（その１）である。
【図１７】第１実施形態の発振遅延量の算出方法を説明するための図（その２）である。
【図１８】市販の青色半導体レーザの電圧／電流特性を示す図である。
【図１９】図１８における青色半導体レーザの光量／電流特性を示す図である。
【図２０】図１８における各プロットの電流と電圧、図１９における各プロットの電流と光量を示す表である。
【図２１】第１実施形態の駆動電流波形及び光波形を示す図である。
【図２２】変形例の発振遅延量の算出方法を説明するための図（その１）である。
【図２３】変形例の発振遅延量の算出方法を説明するための図（その２）である。
【図２４】変形例の発振遅延量の算出方法を実施するための回路構成を示す図である。
【図２５】カラープリンタの概略構成を示す図である。
【図２６】レーザ駆動処理１について説明するためのフローチャートである。
【図２７】本発明の第２実施形態に係るヘッドアップディスプレイの概略構成を説明するための図である。
【図２８】第２実施形態のヘッドアップディスプレイのハードウェア構成を示すブロック図である。
【図２９】第２実施形態のヘッドアップディスプレイの機能を示すブロック図である。
【図３０】第２実施形態のヘッドアップディスプレイの光源部の構成例を示す図である。
【図３１】本発明の第３実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの概略構成を説明するための図である。
【図３２】レーザ駆動処理２について説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態を図１〜図２４を用いて説明する。図１には、第１実施形態に係るレーザプリンタ１０００の概略構成が示されている。
【０００８】
《全体構成》
このレーザプリンタ１０００は、光走査装置１０１０、感光体ドラム１０３０、帯電チャージャ１０３１、現像ローラ１０３２、転写チャージャ１０３３、除電ユニット１０３４、クリーニングユニット１０３５、トナーカートリッジ１０３６、給紙コロ１０３７、給紙トレイ１０３８、レジストローラ対１０３９、定着ローラ１０４１、排紙ローラ１０４２、排紙トレイ１０４３、通信制御装置１０５０、及び上記各部を統括的に制御するシステム制御装置１０６０などを備えている。なお、これらは、プリンタ筐体１０４４の中の所定位置に収容されている。
【０００９】
通信制御装置１０５０は、ネットワークなどを介した上位装置（例えばパソコン）との双方向の通信を制御する。
【００１０】
感光体ドラム１０３０は、円柱状の部材であり、その表面には感光層が形成されている。すなわち、感光体ドラム１０３０の表面が被走査面である。そして、感光体ドラム１０３０は、図１における矢印方向に回転するようになっている。
【００１１】
帯電チャージャ１０３１、現像ローラ１０３２、転写チャージャ１０３３、除電ユニット１０３４及びクリーニングユニット１０３５は、それぞれ感光体ドラム１０３０の表面近傍に配置されている。そして、感光体ドラム１０３０の回転方向に沿って、帯電チャージャ１０３１→現像ローラ１０３２→転写チャージャ１０３３→除電ユニット１０３４→クリーニングユニット１０３５の順に配置されている。
【００１２】
帯電チャージャ１０３１は、感光体ドラム１０３０の表面を均一に帯電させる。
【００１３】
光走査装置１０１０は、帯電チャージャ１０３１で帯電された感光体ドラム１０３０の表面を、上位装置からの画像情報に基づいて変調された光束により走査し、感光体ドラム１０３０の表面に画像情報に対応した潜像を形成する。ここで形成された潜像は、感光体ドラム１０３０の回転に伴って現像ローラ１０３２の方向に移動する。なお、この光走査装置１０１０の構成については後述する。
【００１４】
トナーカートリッジ１０３６にはトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ１０３２に供給される。
【００１５】
現像ローラ１０３２は、感光体ドラム１０３０の表面に形成された潜像にトナーカートリッジ１０３６から供給されたトナーを付着させて画像情報を顕像化させる。ここでトナーが付着した潜像（以下では、便宜上「トナー像」ともいう）は、感光体ドラム１０３０の回転に伴って転写チャージャ１０３３の方向に移動する。
【００１６】
給紙トレイ１０３８には記録紙１０４０が格納されている。この給紙トレイ１０３８の近傍には給紙コロ１０３７が配置されており、該給紙コロ１０３７は、記録紙１０４０を給紙トレイ１０３８から１枚づつ取り出し、レジストローラ対１０３９に搬送する。該レジストローラ対１０３９は、給紙コロ１０３７によって取り出された記録紙１０４０を一旦保持するとともに、該記録紙１０４０を感光体ドラム１０３０の回転に合わせて感光体ドラム１０３０と転写チャージャ１０３３との間隙に向けて送り出す。
【００１７】
転写チャージャ１０３３には、感光体ドラム１０３０の表面のトナーを電気的に記録紙１０４０に引きつけるために、トナーとは逆極性の電圧が印加されている。この電圧により、感光体ドラム１０３０の表面のトナー像が記録紙１０４０に転写される。ここで転写された記録紙１０４０は、定着ローラ１０４１に送られる。
【００１８】
定着ローラ１０４１では、熱と圧力とが記録紙１０４０に加えられ、これによってトナーが記録紙１０４０上に定着される。ここで定着された記録紙１０４０は、排紙ローラ１０４２を介して排紙トレイ１０４３に送られ、排紙トレイ１０４３上に順次スタックされる。
【００１９】
除電ユニット１０３４は、感光体ドラム１０３０の表面を除電する。
【００２０】
クリーニングユニット１０３５は、感光体ドラム１０３０の表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラム１０３０の表面は、再度帯電チャージャ１０３１に対向する位置に戻る。
【００２１】
次に、前記光走査装置１０１０の構成について説明する。
【００２２】
この光走査装置１０１０は、一例として図２に示されるように、光源装置１０、シリンドリカルレンズ３１、ポリゴンミラー３３、偏向器側走査レンズ３５、像面側走査レンズ３６、２つの光検知用ミラー（３７ａ、３７ｂ）、及び２つの光検知センサ（３８ａ、３８ｂ）などを備えている。そして、これらは、不図示の光学ハウジングの所定位置に組み付けられている。
【００２３】
なお、本明細書では、ＸＹＺ３次元直交座標系において、感光体ドラム１０３０の長手方向に沿った方向をＹ軸方向、各走査レンズ（３５、３６）の光軸に沿った方向をＸ軸方向として説明する。また、シリンドリカルレンズ３１の光軸方向を「Ｗ方向」、Ｚ軸方向及びＷ方向のいずれにも直交する方向を「Ｍ方向」とする。
【００２４】
なお、以下では、便宜上、主走査方向に対応する方向を「主走査対応方向」と略述し、副走査方向に対応する方向を「副走査対応方向」と略述する。
【００２５】
光源装置１０は、一例として図３に示されるように、光源１１、カップリングレンズ１３、第１開口板１４、モニタ光用反射ミラー１５、第２開口板１６、集光レンズ１７、光検出器１８、及び光源制御装置２２を有している。そして、光源１１、光検出器１８及び光源制御装置２２は、同一の回路基板１９上にそれぞれ実装されている。なお、光源装置１０における主走査対応方向はＭ方向に平行な方向であり、副走査対応方向はＺ軸方向に平行な方向である。
【００２６】
光源１１は、一例として図４に示されるように、レーザチップ１００を有している。
【００２７】
このレーザチップ１００は、２次元的に配列されている３２個の発光部、及び３２個の発光部の周囲に設けられ、各発光部に対応した３２個の電極パッドを有している。また、各電極パッドは、対応する発光部と配線部材によって電気的に接続されている。
【００２８】
３２個の発光部は、図５に示されるように、全ての発光部をＺ軸方向に延びる仮想線上に正射影したときに、発光部間隔が等しく（図５では「ｃ」）なるように配置されている。なお、本明細書では、「発光部間隔」とは２つの発光部の中心間距離をいう。
【００２９】
ここでは、各発光部は、発振波長が７８０ｎｍ帯の垂直共振器型の面発光レーザ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ：ＶＣＳＥＬ）である。すなわち、レーザチップ１００は、いわゆる面発光レーザアレイチップである。
【００３０】
光源１１は、＋Ｗ方向に向けて光束が射出されるように配置されている。
【００３１】
図３に戻り、カップリングレンズ１３は、光源１１から射出された光束を略平行光とする。
【００３２】
第１開口板１４は、開口部を有し、カップリングレンズ１３を介した光束を整形する。ここでは、第１開口板１４は、カップリングレンズ１３を介した光束の最も光強度の大きい部分が開口部のほぼ中央を通るように配置されている。また、第１開口板１４の開口部の周囲は、高い反射率を有する反射部材でできている。
【００３３】
そして、第１開口板１４は、開口部の周囲の反射部材で反射された光束をモニタ用光束として利用するため、カップリングレンズ１３の光軸に直交する仮想面に対して傾斜して配置されている。
【００３４】
第１開口板１４の開口部を通過した光束が、光源装置１０から射出される光束である。
【００３５】
モニタ光用反射ミラー１５は、第１開口板１４の反射部材で反射された光束（モニタ用光束）を光検出器１８に向かう方向に反射する。
【００３６】
第２開口板１６は、モニタ光用反射ミラー１５で反射されたモニタ用光束のビーム径を規定する。第２開口板１６の開口部の大きさ及び形状は、第１開口板１４の開口部の大きさ及び形状に応じて決定される。
【００３７】
集光レンズ１７は、第２開口板１６の開口部を通過したモニタ用光束を集光する。
【００３８】
光検出器１８は、モニタ用光束を受光する。この光検出器１８は、受光量に応じた信号（光電変換信号）を出力する。
詳述すると、光検出器１８は、受光素子及び電流電圧変換回路を含んで構成され、受光素子で受光した光を光電変換し、その電流信号を電流電圧変換回路で電圧信号に変換して出力する。
受光素子としては、例えばフォトダイオード（ＰＤ）、フォトトランジスタ等が用いられる。
【００３９】
第１開口板１４と光検出器１８との間のモニタ用光束の光路上に配置される光学系は、モニタ光学系とも呼ばれている。本実施形態では、モニタ光学系は、モニタ光用反射ミラー１５と第２開口板１６と集光レンズ１７とから構成されている。
【００４０】
図２に戻り、シリンドリカルレンズ３１は、光源装置１０の第１開口板１４の開口部を通過した光束、すなわち、光源装置１０から射出された光束を、ポリゴンミラー３３の偏向反射面近傍にＺ軸方向に関して結像する。
【００４１】
光源１１とポリゴンミラー３３との間の光路上に配置される光学系は、偏向器前光学系とも呼ばれている。本実施形態では、偏向器前光学系は、カップリングレンズ１３と第１開口板１４とシリンドリカルレンズ３１とから構成されている。
【００４２】
ポリゴンミラー３３は、一例として内接円の半径が２５ｍｍの６面鏡を有し、各鏡がそれぞれ偏向反射面となる。このポリゴンミラー３３は、Ｚ軸方向に平行な軸の周りを等速回転しながら、シリンドリカルレンズ３１からの光束を偏向する。
【００４３】
偏向器側走査レンズ３５は、ポリゴンミラー３３で偏向された光束の光路上に配置されている。
【００４４】
像面側走査レンズ３６は、偏向器側走査レンズ３５を介した光束の光路上に配置されている。そして、この像面側走査レンズ３６を介した光束が感光体ドラム１０３０の表面に照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー３３の回転に伴って感光体ドラム１０３０の長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム１０３０上を走査する。このときの光スポットの移動方向が「主走査方向」である。また、感光体ドラム１０３０の回転方向が「副走査方向」である。
【００４５】
ポリゴンミラー３３と感光体ドラム１０３０との間の光路上に配置される光学系は、走査光学系とも呼ばれている。本実施形態では、走査光学系は、偏向器側走査レンズ３５と像面側走査レンズ３６とから構成されている。なお、偏向器側走査レンズ３５と像面側走査レンズ３６の間の光路上、及び像面側走査レンズ３６と感光体ドラム１０３０の間の光路上の少なくとも一方に、少なくとも１つの折り返しミラーが配置されても良い。
【００４６】
光検知センサ３８ａには、ポリゴンミラー３３で偏向され、走査光学系を介した光束のうち１走査における書き込み開始前の光束の一部が、光検知用ミラー３７ａを介して入射する。また、光検知センサ３８ｂには、ポリゴンミラー３３で偏向され、走査光学系を介した光束のうち１走査における書き込み終了後の光束の一部が、光検知用ミラー３７ｂを介して入射する。
【００４７】
各光検知センサはいずれも、受光量に応じた信号（光電変換信号）を出力する。
【００４８】
光源制御装置２２は、一例として図６に示されるように、画素クロック生成回路２１５、画像処理回路２１６、書込制御回路２１９（制御回路）、及び光源駆動回路２２１などを有している。なお、図６における矢印は、代表的な信号や情報の流れを示すものであり、各ブロックの接続関係の全てを表すものではない。また、画素クロック生成回路２１５及び画像処理回路２１６の少なくとも一方は、光源制御装置２２とは別に設けられても良い。
【００４９】
画素クロック生成回路２１５は、画素クロック信号を生成する。ここで生成された画素クロック信号は、書込制御回路２１９に供給される。
【００５０】
画像処理回路２１６は、システム制御装置１０６０を介して上位装置から受信した画像情報をラスター展開するとともに、所定の中間調処理などを行った後、各画素の階調を表す画像データを発光部毎に作成する。
【００５１】
書込制御回路２１９は、光検知センサ３８ａの出力信号に基づいて走査開始を検出すると、画素クロック信号に同期して画像処理回路２１６から画像データを取り込み、発光信号（パルス信号）を生成する。
【００５２】
また、書込制御回路２１９は、点灯時にレーザチップ１００に供給される駆動電流の目標値（最大値）である動作電流Ｉｏｐ（バイアス電流と変調電流の和）の電流値に対応する発光制御信号を光源駆動回路２２１に出力する。
なお、本明細書において、動作電流Ｉｏｐの電流値は、半導体レーザに印加された駆動電流が定常状態になったときの電流値とする。また、バイアス電流は変調電流とは別に流す電流である。バイアス電流を流すことにより、レーザ発振までの時間を短縮することが可能となる。
バイアス電流の電流値は、後に述べる閾値電流Ｉｔｈの大きさと等しいことが望ましいが、例えば画像形成装置のように自然放出領域での微小発光が所謂地汚れの原因になる等の影響がある場合は、閾値電流Ｉｔｈの大きさに近いが微小発光の影響がない、閾値電流Ｉｔｈよりも適度に小さな値とすることが望ましい。
【００５３】
また、書込制御回路２１９は、光検出器１８の出力信号に基づいて、ＡＰＣ（Ａｕｔｏ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）を行う。そして、その結果に基づいて、発光制御信号を調整する。
【００５４】
さらに、書込制御回路２１９は、光検知センサ３８ａの出力信号と光検知センサ３８ｂの出力信号とから、各光検知センサの間を光束が走査するのに要した時間を求め、その時間に予め設定されている数のパルスが収まるように画素クロック信号を補正する。
【００５５】
光源駆動回路２２１は、書込制御回路２１９からの発光信号に基づいてレーザチップ１００の各発光部を駆動する（発光させる）。
【００５６】
ここで、半導体レーザを駆動する際、入力信号（発光信号）におけるパルス幅よりも光波形におけるパルス幅が短くなる、いわゆる「パルス細り」が生じ、光出力の時間積分値（以下では「積分光量」とも呼ぶ）が目標値（半導体レーザが発光信号に忠実に発光したと仮定したときの値）よりも低くなることが懸念される。
このパルス細りは、主に発光信号に対する半導体レーザの発振遅延（レーザ発振の遅延）に起因して発生する（図１２における発光信号と比較例の光出力を参照）。
発光信号に対する半導体レーザの発振遅延量（発振遅延時間）は、発光信号の立ち上がりタイミング（駆動電流の供給開始タイミング）から、駆動電流がレーザ発振の閾値電流Ｉｔｈに達するまでの時間とする。本明細書において、閾値電流Ｉｔｈは、半導体レーザが発振しない電流領域（以下「自然放出領域」や「ＬＥＤ領域」とも呼ぶ）と発振する電流領域（以下「レーザ発振領域」や「ＬＤ領域」とも呼ぶ）の境界値であり、レーザ発振可能な最小の電流である。
自然放出領域（ＬＥＤ領域）とレーザ発振領域（ＬＤ領域）の境界の電流値は、レーザ発振時の電流−光出力特性の延長線と光出力ゼロの直線との交点を指す場合が多いため、本明細書においても閾値電流Ｉｔｈをレーザ発進時の電流−光出力特性の延長線と光出力ゼロの直線との交点としている。
なお、他の定義、たとえば波長の周波数の変化によって閾値電流Ｉｔｈを定義した場合であっても本願発明は適用可能である。
【００５７】
そこで、発明者らは、以下に詳述するように、発光信号に対する半導体レーザ（例えば面発光レーザ）の発振遅延が、光源駆動回路２２１の寄生容量とレーザチップ１００の寄生容量の和（以下では「総寄生容量」とも呼ぶ）と、レーザチップ１００の発光特性（例えば面発光レーザの微分抵抗）に起因する駆動電流の立ち上がりの鈍りにより発生することに着目することにより、発光信号に対する半導体レーザの発振遅延量を精度良く算出し、パルス細りを精度良く補正することに成功した。
【００５８】
書込制御回路２１９は、総寄生容量及び面発光レーザの微分抵抗に基づいて、発光信号に対する面発光レーザの発振遅延量を算出し、該発振遅延量に基づいて、パルス細りを補正するためのセレクト信号を生成する。このセレクト信号は、光源駆動回路２２１に出力される。発振遅延量の算出方法やセレクト信号の生成方法については、後述する。
【００５９】
光源駆動回路２２１は、一例として図７に示されるように、バイアス電流の電流源と変調電流の電流源を有するドライバ２２１ａ、エクスパンド回路２２１ｄ、比較器２２１ｅ、サンプルホールド回路２２１ｆ、スイッチ２２１ｇなどを有している。
【００６０】
比較器２２１ｅは、発光制御信号と光検出器１８の出力信号とを比較し、比較結果を出力する。
【００６１】
サンプルホールド回路２２１ｆは、比較器２２１ｅの出力信号をサンプルホールドする。このサンプルホールド回路２２１ｆの出力信号はバイアス電流の電流源に送られ、該出力信号に応じてバイアス電流の電流値が調整される。すなわち、ここでは、発光制御信号の調整に応じた動作電流の調整は、バイアス電流の調整により行われる。
なお、バイアス電流の調整に代えて又は加えて変調電流を調整することにより、動作電流を調整しても良い。具体的には、動作電流の電流値を決める発光制御信号及びバイアス電流の電流値（初期設定値又は調整後の値）に基づいて変調電流を調整可能である。
【００６２】
エクスパンド回路２２１ｄは、発光信号とセレクト信号とに基づいて、変調信号を生成する。このエクスパンド回路２２１ｄの出力信号によってスイッチ２２１ｇがオン／オフされる。
【００６３】
スイッチ２２１ｇがオフ状態のときは、バイアス電流のみがレーザチップ１００に供給され、スイッチ２２１ｇがオン状態のときは、動作電流（バイアス電流＋変調電流）を目標値（最大値）とする駆動電流がレーザチップ１００に供給される。
【００６４】
エクスパンド回路２２１ｄは、一例として図８に示されるように、発光信号を遅延させる複数段（ここでは、８段）のバッファ回路（ｆ１〜ｆ８）、セレクト信号に応じて各バッファ回路の出力のいずれかを選択して出力するセレクタｆ１０、発光信号とセレクタｆ１０の出力信号の論理和を出力するＯＲ回路ｆ１１を有している。なお、各バッファ回路における信号の遅延量は、レーザの特性やレーザが実装される回路基板の特性に応じて設定されており、大体数百ｐｓ〜数ｎｓ程度である。なお、バッファ回路の段数は、必要に応じて増減させることが可能である。
【００６５】
図９には、エクスパンド回路２２１ｄに入力される発光信号、及び各バッファ回路（ｆ１〜ｆ８）から出力される信号のタイミングチャートが示されている。
【００６６】
図１０には、セレクタｆ１０の動作が示されている。ここでは、セレクト信号は３つのパラレル信号から構成されている。なお、以下では、便宜上、例えば３つのパラレル信号の信号レベルがいずれも「ローレベル」のときを（０００）、３つのパラレル信号の信号レベルがいずれも「ハイレベル」のときを（１１１）のように表現している。
【００６７】
そして、セレクタｆ１０の出力信号は、セレクト信号が（０００）であれば、バッファ回路ｆ１からの信号となり、（００１）であれば、バッファ回路ｆ２からの信号となり、（０１０）であれば、バッファ回路ｆ３からの信号となり、（０１１）であれば、バッファ回路ｆ４からの信号となる。
【００６８】
また、セレクタｆ１０の出力信号は、セレクト信号が（１００）であれば、バッファ回路ｆ５からの信号となり、（１０１）であれば、バッファ回路ｆ６からの信号となり、（１１０）であれば、バッファ回路ｆ７からの信号となり、（１１１）であれば、バッファ回路ｆ８からの信号となる。
【００６９】
図１１には、一例として、セレクト信号が（０１１）のときの、セレクタｆ１０の出力信号、及びＯＲ回路ｆ１１の出力信号（エクスパンド回路２２１ｄの出力信号）の出力のタイミングチャートが示されている。この場合、発光信号における立ち下がりタイミングとＯＲ回路ｆ１１の出力信号における立ち下がりタイミングとの差が、エクスパンド量となる。
【００７０】
書込制御回路２１９は、算出した発振遅延量と各バッファ回路の信号遅延量を比較し、該発振遅延量に信号遅延量が最も近似するバッファ回路を選択するセレクト信号を生成し、該セレクト信号をセレクタｆ１０へ出力する。セレクタｆ１０は、入力されたセレクト信号により選択されたバッファ回路からの信号をＯＲ回路ｆ１１へ出力する。ＯＲ回路ｆ１１は、セレクタｆ１０の出力信号と発光信号の論理和を変調信号としてスイッチ２２１ｇへ出力する。
【００７１】
図１２には、発光信号、エクスパンド回路２２１ｄの出力信号、スイッチ２２１ｇの状態、バイアス電流、変調電流、駆動電流、光出力、比較例の駆動電流、比較例の光出力のタイミングチャートが示されている。
【００７２】
図１２から分かるように、エクスパンド回路２２１ｄの出力信号である変調信号がスイッチ２２１ｇに入力されることにより、駆動電流波形及び光波形のパルス幅が、発振遅延量に近似するエクスパンド量だけ拡張されるため、光出力の時間積分値が、光波形が鈍らないと仮定した所望の値（図１２中に二点鎖線で表される矩形波形の場合）と略一致する。
すなわち、本実施形態では、光波形のパルス細りの発生を抑制することができる。
一方、比較例のように発光信号のパルス幅を拡張しない場合、発振遅延量の分だけパルス細りが発生し、光出力の時間積分値が所望の値よりも小さくなってしまう（図１２参照）。
【００７３】
なお、図１２において、バイアス電流が常時印加されているが、地肌汚れを極力抑制するために、発光信号が入力される直前にバイアス電流の印加を開始するようにしても良い。
【００７４】
《発振遅延量の算出方法》
以下、発光信号に対する半導体レーザの発振遅延量の算出方法について説明を行う。なお、以下では、プリンタ、複写機等の画像形成装置のみならず、プロジェクタ、ＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）、ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）等の画像表示装置において光源として半導体レーザを用いる場合も念頭において説明を進める。
【００７５】
図１３には、例えば面発光レーザ、端面発光レーザ等の半導体レーザの微分抵抗（直流抵抗成分）と容量Ｃでローパスフィルタが形成された回路構成が示されている。ここで、容量Ｃは、例えば半導体レーザ内部の寄生容量、光源駆動回路の出力容量、回路基板の配線容量、半導体レーザを保持するパッケージ部材の入力容量等の寄生容量の総和であり、上記総寄生容量に相当する。
このとき、半導体レーザの微分抵抗をＲ＿ＬＤとして、半導体レーザに流れる電流Ｉ（ｔ）は、次の（１）式によって求めることができる（但し、光源駆動回路に矩形の発光信号が入力されるものとする）。
Ｉ（ｔ）＝Ｉｏｐ（１−ｅｘｐ（−ｔ／τ））・・・（１）、τ＝Ｒ＿ＬＤ×Ｃ
上記（１）式より、Ｒ＿ＬＤやＣが大きい場合には、時定数τが大きくなることが分かる。
上記（１）式においてＩ（ｔ）＝Ｉｔｈのとき、ｔは発振遅延量を表す。
【００７６】
従来の発振遅延量の算出方法、例えば特許文献１（特許第５４７１５６９号公報）に開示されている算出方法では、駆動電流の立ち上がりが線形増加であると考えて発振遅延量を算出しているが、時定数τが大きい場合には駆動電流の立ち上がりは指数関数的な挙動を示すため、発振遅延量の算出値に大きな誤差が生じてしまう（図１４参照）。なお、駆動電流の立ち下がりも指数関数的な挙動を示す。
【００７７】
具体的には、第１実施形態の発振遅延量の算出方法において、上記（１）式において例えばＲ＿ＬＤを５０Ω、Ｃを５０ｐＦ、Ｉｏｐ＝２００ｍＡ、Ｉ（ｔ）＝Ｉｔｈ＝５０ｍＡとすると、発振遅延量ｔは０．７１ｎｓとなる。
【００７８】
一方、従来の発振遅延量の算出方法において、例えば駆動電流の立ち上がりの傾きをΔＩ／Δｔ＝２０ｍＡ／ｎｓ、Ｉｔｈ＝５０ｍＡとすると、発振遅延量は、Ｉｔｈ／（ΔＩ／Δｔ）＝５０ｍＡ／２０ｍＡ／ｎｓ＝２．５ｎｓとなる。
【００７９】
そこで、第１実施形態の発光信号のパルス幅の拡張量を０．７１ｎｓ、従来の発光信号のパルス幅の拡張量を２．５ｎｓすると、従来の拡張量は第１実施形態の拡張量の約３．５倍となり、大きな誤差（ここでは１．７９ｎｓ）が生じてしまう（図１５参照）。この誤差は、駆動したいパルス幅（画素に相当）、すなわち発光信号のパルス幅が短ければ短いほど影響が大きくなる。
また、この誤差は、低光量でより顕著となる。すなわち、光量をＰ、光量差をΔＰとすると、誤差はΔＰ／Ｐとなり、Ｐが小さい場合には、誤差が大きくなる。
特にヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）、プロジェクタ等の画像表示装置において光源に半導体レーザを用いる場合には、階調表現を実現するために低光量においても高精度な制御が必要となる。
すなわち、従来の発振遅延量の算出方法では、高精度な光量制御（パルス発光）を行うことに関して改善の余地があった。
【００８０】
そこで、発明者らは、時定数τに影響する半導体レーザの微分抵抗や総寄生容量も考慮して発振遅延量を算出することにより、発振遅延量を精度良く算出し、高精度な光量制御を行うことを可能とした。
【００８１】
ここでは、上記のような、時定数τが非常に大きな場合の発振遅延量を算出する場合を例にとって説明する。上記（１）式より、バイアス電流がない場合には、駆動電流が０からＩｔｈになるまでの時間すなわち発振遅延量ｔ＿ｄｅｌａｙは、次の（２）式によって求めることができる（図１６参照）。
ｔ＿ｄｅｌａｙ＝−τ×ｌｎ（（Ｉｏｐ−Ｉｔｈ）／Ｉｏｐ））・・・（２）
図１６には、半導体レーザにおける電流特性及び発振遅延特性が示されている。
発振遅延特性は、上記（１）式に従うものである。
なお、図１６では上記（１）式に従って記載されているが、要は、上記（１）式、（２）式や、下記の各数式に従う発振遅延特性なら構わない。
図１６では、Ｉｔｈに近づくほど遅延時間が増大している。したがって、Ｉｔｈ付近では積分光量の確保が難しい。
なお、図１６において、Ｉｔｈは、半導体レーザのＬＤ領域（レーザ発振する電流領域）とＬＥＤ領域（レーザ発振しない電流領域）の境界として図示されている。
理想的には、図１６の発振遅延時間と同一の時間だけ、発光信号のパルス幅を拡張することが好ましい。この場合には、発振遅延により減少した積分光量を補填できると考えられる。
なお、発光信号のパルス幅の拡張量は必ずしも発振遅延時間と厳密に一致する必要はなく、要は、近似していれば良い。発光信号のパルス幅の拡張量の分解能はエクスパンド回路２２１ｄの仕様に依存するため、その方が実情に即している。
【００８２】
一方、バイアスをかける場合を考慮すると、バイアス電流をＩｂｉａｓ（Ｉｂとも表記する）として、ｔ＿ｄｅｌａｙから、ｔ＿ｂｉａｓ＝−τ×ｌｎ（（Ｉｏｐ−Ｉｂｉａｓ）／Ｉｏｐ）を引けば良く、発振遅延量ｔ＿ｄｅｌａｙ＿ＲＣは、次の（３）式によって求めることができる（図１７参照）。
ｔ＿ｄｅｌａｙ＿ＲＣ=ｔ＿ｄｅｌａｙ−ｔ＿ｂｉａｓ=τ×ｌｎ（（Ｉｏｐ−Ｉｂｉａｓ）／（Ｉｏｐ−Ｉｔｈ））・・・（３）
なお、バイアスをかけない場合は上記（３）式においてＩｂｉａｓ＝０とすれば（この場合上記（２）式と同じになる）良いので、バイアス電流の有無によらず発振遅延量は、基本的に上記（３）式で求めることができる。
【００８３】
なお、ここでは、発振遅延量は、光源駆動回路に入力される発光信号を矩形波と考えたため対数となっているが、発光信号が矩形波でない場合でも（Ｉｏｐ−Ｉｂｉａｓ）／（Ｉｏｐ−Ｉｔｈ）の関数であれば、例えば指数関数、ｎ次関数、双曲線などの任意の関数であっても良い。
すなわち、発振遅延量を（Ｉｏｐ−Ｉｂｉａｓ）／（Ｉｏｐ−Ｉｔｈ）の関数で高精度に求めることができる。
【００８４】
ここで、半導体レーザのキャリア寿命τｓも発振遅延の一因であると考えられる。キャリア寿命τｓに起因する発振遅延量ｔ＿ｄｅｌａｙ＿ｃａｒｅｅｒは、次の（４）式のように表すことができる。
ｔ＿ｄｅｌａｙ＿ｃａｒｅｅｒ＝τｓ×Ｉｎ（（Ｉｏｐ−Ｉｂｉａｓ）／（Ｉｏｐ−Ｉｔｈ））・・・（４）
また、ＧａＮ系のような微分抵抗が大きい半導体レーザでは、発振遅延量を、次の（５）式のように微分抵抗による発振遅延と半導体レーザがキャリア寿命に達するまでの時間の和（上記（３）式と（４）式の和）と考えることが望ましい。
発振遅延量＝ｔ＿ｄｅｌａｙ＿ＲＣ＋ｔ＿ｄｅｌａｙ＿ｃａｒｅｅｒ＝（τ＋τｓ）×ｌｎ（（Ｉｏｐ−Ｉｂｉａｓ）／（Ｉｏｐ−Ｉｔｈ））・・・（５）
【００８５】
以上のように、動作電流、バイアス電流、閾値電流を基に発振遅延量を算出することにより、ＧａＮ系のような微分抵抗が大きな半導体レーザでも発振遅延量を高精度に算出可能である。
【００８６】
また、半導体レーザによっては微分抵抗による発振遅延量がキャリア濃度由来の発振遅延量に比べて十分に大きい場合がある。その場合には、上記（５）式でτ＿ｄｅｌａｙ＿ＲＣ≫τ＿ｄｅｌａｙ＿ｃａｒｅｅｒと考え、発振遅延量を次の（６）式で表すことができる。
発振遅延量≒τ＿ｄｅｌａｙ＿ＲＣ＝τ×ｌｎ（（Ｉｏｐ−Ｉｂｉａｓ）／（Ｉｏｐ−Ｉｔｈ））・・・（６）
このように、上記（６）式は、実質的に上記（３）式と同一である。
【００８７】
図１８には、市販されている出力値１００ｍＷ程度のＨＵＤ用やＨＭＤ用やプロジェクタ用の青色レーザ（ＧａＮ系の半導体レーザ）のＩ−Ｖ特性（電流電圧特性）が示されている。
図１８に示されるように、半導体レーザでは、駆動電流の増加に伴い、電圧降下も増加する。半導体レーザの直流抵抗成分（Ｉ−Ｖ特性における傾き）は、駆動電流の増加に伴って減少していくが、ＬＤ領域においても約３０Ω程度は残ってしまう（ＧａＡｓ系は数Ωであることが多い）。
この直流抵抗成分（微分抵抗）と総寄生容量によりローパスフィルタが形成されるため、光源駆動回路に矩形の発光信号が入力されたとしても図１８に示されるように、半導体レーザに印加される駆動電流の立ち上がりが鈍ってしまい、図１９に示されるように半導体レーザの光量（光出力）の立ち上がりも鈍ってしまう。
図２０の表には、図１８における各プロットの電流値、電圧値がそれぞれＩ＿ｌｄ［ｍＡ］、Ｖ＿ｌｄ＿ｄｏｗｎ［Ｖ］で示され、図１９における各プロットの電流値、光量値がそれぞれＩ＿ｌｄ［ｍＡ］、Ｐ＿ｌｄ［ｍＷ］で示されている。
【００８８】
発振遅延量は、上記（２）式、（３）式、及び上記（２）式、（３）式に順ずる関数に従うと考えられるため、発振遅延量を算出し、該発振遅延量に基づき発光信号のパルス幅を拡張することにより、パルス細りを補正することが可能である（図２１参照）。
例えば、バイアス電流がない場合（０の場合）であって、Ｉｔｈ＝２５ｍＡ、Ｒ＿ＬＤ＝３０Ω、Ｃ＝５０ｐＦの場合に、上記（２）式によりＩｏｐの電流値毎の発振遅延量ｔ＿ｄｅｌａｙが算出できる。そして、この発振遅延量の小数点第二位を四捨五入したものを発光信号のパルス幅の拡張量とする場合には、次の表１のようになる。
なお、より高精度に補正したい場合は、少数点第三位以下を四捨五入して発光信号のパルス幅の拡張量を算出しても良い。
【００８９】
【表１】
2019077100.tif 000003
【００９０】
また、次の表２に示されるように、動作電流Ｉｏｐの複数の電流値（例えば１００ｍＡ、８０ｍＡ、６０ｍＡ、４０ｍＡ）における発光信号のパルス幅の補正量（拡張量）を予めメモリ、ハードディスク等の記憶媒体に保存し、上記（２）式、（３）式、（５）式及びそれに順ずる式で発振遅延量を求めることも有効である。例えば、Ｉｏｐ＝１００ｍＡにおける補正量を１ｎｓとし、上記（２）式、（３）式、（５）式に従う補正量、及びそれに基づく補正量としても良い。
【００９１】
【表２】
2019077100.tif 000004
【００９２】
また、既知の電流値Ｉｏｐ＿ｍｅｓ（設定値）における発振遅延量（ｔ＿ｍｅｓ）を求めることで、時定数を算出しなくても、任意の動作電流での発振遅延量を求めることができる。
具体的には、上記（３）式のＩｏｐ、ｔ＿ｄｅｌａｙ＿ＲＣにそれぞれＩｏｐ＿ｍｅｓ、ｔ＿ｍｅｓを代入すると、
ｔ＿ｍｅｓ＝τ×ｌｎ（（Ｉｏｐ＿ｍｅｓ−Ｉｂｉａｓ）／（Ｉｏｐ＿ｍｅｓ−Ｉｔｈ））となり、この式から、
τ＝ｔ＿ｍｅｓ／ｌｎ（（Ｉｏｐ＿ｍｅｓ−Ｉｂｉａｓ）／（Ｉｏｐ＿ｍｅｓ−Ｉｔｈ））が得られる。
そこで、任意の動作電流Ｉｏｐ＿ｘでの発振遅延量ｔ＿ｘを次の（７）式から求めることができる。
ｔ＿ｘ＝τ×ｌｎ（（Ｉｏｐ＿ｘ−Ｉｂｉａｓ）／（Ｉｏｐ＿ｘ−Ｉｔｈ））
＝ｔ＿ｍｅｓ／ｌｎ（（Ｉｏｐ＿ｍｅｓ−Ｉｂｉａｓ）／（Ｉｏｐ＿ｍｅｓ−Ｉｔｈ））×ｌｎ（（Ｉｏｐ＿ｘ−Ｉｂｉａｓ）／（Ｉｏｐ＿ｘ−Ｉｔｈ））・・・（７）
【００９３】
また、発光信号のパルス幅の補正量（拡張量）の取得は、例えば図２２〜図２４に示されるように半導体レーザの光出力の時間積分値（積分光量）を取得し、該積分光量を基に行っても良い。
この積分光量をＰ＿ｉｎｔ、半導体レーザの微分量子効率をη、半導体レーザの駆動時間の初期設定値（発光信号のパルス幅の初期設定値）をＴ＿ｏｎ、発振遅延量をｔ＿ｄｅｌａｙとすると、Ｐ＿ｉｎｔ=（Ｔ＿ｏｎ−ｔ＿ｄｅｌａｙ）×（Ｉｏｐ−Ｉｔｈ）×η・・・（７．５式）と表現することができる。
ここで、Ｔ＿ｏｎ、Ｉｏｐ、Ｉｔｈ、ηは、既知もしくは取得可能であるから、積分光量Ｐ＿ｉｎｔの取得値を用いて発振遅延量ｔ＿ｄｅｌａｙを求め、該発振遅延量ｔ＿ｄｅｌａｙに基づいて発光信号のパルス幅の補正量（拡張量）を算出しても良い。
また、予め上記（７．５）式を用いて複数の積分光量と複数の補正量（拡張量）の対応関係を取得し、該対応関係をテーブルとして記憶媒体（例えばメモリ、ハードディスク等）に記憶させておき、積分光量Ｐ＿ｉｎｔを取得したときに、その取得値に応じた補正量（拡張量）を記憶媒体から読み出すようにしても良い。
また、予め上記（７．５）式を用いて複数の動作電流と複数の積分光量と複数の補正量（拡張量）との対応関係を取得し、複数の動作電流と複数の補正量（拡張量）の対応関係をテーブルとして記憶媒体（例えばメモリ、ハードディスク等）に記憶させておき、動作電流の設定値に応じて補正量（拡張量）を記憶媒体から読み出すようにしても良い。なお、複数の動作電流と複数の積分光量は、一対一で対応すると考えられる。
また、積分光量Ｐ＿ｉｎｔの代わりに、積分光量Ｐ＿ｉｎｔに関係する平均光量を用いて補正量（拡張量）を取得しても良い。
【００９４】
より具体的には、半導体レーザに発振遅延が生じないと仮定したときの理想的な積分光量である理想積分光量はＰ＿ｉｄｅａｌ＝Ｔ＿ｏｎ×（Ｉｏｐ−Ｉｔｈ）×ηであり、半導体レーザに発振遅延が生じる実際の積分光量はＰ＿ｄｅｌａｙ＝Ｐ＿ｉｎｔ＝（Ｔ＿ｏｎ−ｔ＿ｄｅｌａｙ）×（Ｉｏｐ−Ｉｔｈ）×ηであり、両者の差分はＰ＿ｉｄｅａｌ−Ｐ＿ｄｅｌａｙ＝ｔ＿ｄｅｌａｙ×（Ｉｏｐ−Ｉｔｈ）×ηである（図２３参照）。
ここで、Ｐ＿ｉｄｅａｌ、Ｉｏｐ、Ｉｔｈ、ηは既知もしくは取得可能であるから、実際の積分光量Ｐ＿ｄｅｌａｙを取得すれば、発振遅延量を次の（８）式で求めることができる。
発振遅延量＝ｔ＿ｄｅｌａｙ＝（Ｐ＿ｉｄｅａｌ−Ｐ＿ｄｅｌａｙ）／（Ｉｏｐ−Ｉｔｈ）×η・・・（８）
この場合、キャリア寿命ｔｓを加味して、発振遅延量＝（（８）式のｔ＿ｄｅｌａｙ）＋（（４）式のｔ＿ｄｅｌａｙ＿ｃａｒｅｅｒ）としても良い。
【００９５】
図２４には、発光信号のパルス幅の補正量（拡張量）の取得に用いる積分光量を得るための積分回路の構成例が示されている。図２４では、抵抗ＲとコンデンサＣ´で構成される並列回路にオペアンプが並列に接続されて成る並列接続体の出力端に、ＡＤＣ（アナログデジタルコンバータ）の入力端が接続されている。オペアンプの＋側の入力端は接地されている。
図２４の積分回路は、例えば光検出器１８と書込制御回路２１９との間に接続される。詳述すると、この積分回路では、オペアンプの−側の入力端は、光検出器１８の出力端に接続されている。ＡＤＣの出力端は、書込制御回路２１９に接続されている。
この場合、光検出器１８の出力信号が積分回路で積分され、その積分光量が書込制御回路２１９に送られる。書込制御回路２１９は、理想積分光量Ｐ＿ｉｄｅａｌと取得した実際の積分光量Ｐ＿ｄｅｌａｙとの差分を、動作電流Ｉｏｐの電流値に基づいて発光信号のパルス幅の補正量（拡張量）に換算する。
なお、上記（８）式、もしくはそれに関連する数式で動作電流の複数の電流値における補正量を算出しても構わない。
【００９６】
また、上記方法を用いて動作電流の複数の電流値でｔ＿ｄｅｌａｙを算出することにより、動作電流の電流値毎により精度の高い発振遅延量を算出することができる。
【００９７】
なお、上記第１実施形態では、発光部の発振波長が７８０ｎｍ帯の場合について説明したが、これに限定されるものではない。感光体の特性に応じて、発光部の発振波長を変更しても良い。
【００９８】
また、上記第１実施形態では、レーザチップが３２個の発光部を有する場合について説明したが、これに限定されるものではない。
【００９９】
また、上記光源装置１０は、画像形成装置以外の用途にも用いることができる。その場合には、レーザチップ１００の発光部の発振波長は、その用途に応じて、６５０ｎｍ帯、８５０ｎｍ帯、９８０ｎｍ帯、１．３μｍ帯、１．５μｍ帯等の波長帯域であっても良い。
【０１００】
また、レーザチップ１００の発光部の発振波長や後の実施形態で説明する半導体レーザの発振波長は、赤外線の波長帯域（７５０ｎｍ〜）、赤色の波長帯域（６２０〜７５０ｎｍ）、橙色の波長帯域（５９０〜６２０ｎｍ）、黄色の波長帯域（５７０〜５９０ｎｍ）、緑色の波長帯域（４９５〜５７０ｎｍ）、青色の波長帯域（４５０〜４９５ｎｍ）、紫色の波長帯域（３８０〜４５０ｎｍ）、紫外線の波長帯域（〜３８０ｎｍ）のいずれに含まれても良い。
近年、赤外レーザ、赤色レーザ等の長波長のレーザのみならず、青色レーザ、緑色レーザ等の短波長のレーザを用いた複写機も開発されているため、このような短波長のレーザを本発明のレーザ駆動装置やレーザ駆動方法に用いることにより、高品質な電子写真画像を形成することも可能である。
【０１０１】
一般的に、赤外レーザや赤色レーザはＧａＡｓ系であり、微分抵抗が小さい。一方、ＧａＮ系のレーザは、緑色や青色の波長の光を放射するため、ダイナミックレンジが要求されるＨＵＤ、ＨＭＤ、プロジェクタ等の画像表示装置には特に備えられることが望まれる。しかし、ＧａＮ系のレーザでは、微分抵抗が大きく駆動電流の立ち上がりが鈍るという特徴をもつため、従来の算出方法では発振遅延量の算出誤差がより大きくなることが想定される。
例えば、Ｒｓ＿ＩＲ（赤外レーザの微分抵抗）は４Ω程度であり、Ｒｓ＿Ｂ（青色レーザの微分抵抗）は３０Ω程度である。
そこで、本発明のレーザ駆動装置やレーザ駆動方法を、上記画像表示装置に適用することにより、大きな効果が期待できる。
【０１０２】
また、上記第１実施形態では、光走査装置１０１０がプリンタに用いられる場合について説明したが、プリンタ以外の画像形成装置、例えば、複写機、ファクシミリ、又は、これらが集約された複合機にも用いることができる。
【０１０３】
また、上記第１実施形態では、画像形成装置としてレーザプリンタ１０００の場合について説明したが、これに限定されるものではない。要するに、光走査装置１０１０を備えた画像形成装置であれば良い。
【０１０４】
例えば、レーザ光によって発色する媒体（例えば、用紙）に直接、レーザ光を照射する画像形成装置であっても良い。
【０１０５】
また、像担持体として銀塩フィルムを用いた画像形成装置であっても良い。この場合には、光走査により銀塩フィルム上に潜像が形成され、この潜像は通常の銀塩写真プロセスにおける現像処理と同等の処理で可視化することができる。そして、通常の銀塩写真プロセスにおける焼付け処理と同等の処理で印画紙に転写することができる。このような画像形成装置は光製版装置や、ＣＴスキャン画像等を描画する光描画装置として実施できる。
【０１０６】
［変形例：カラープリンタ］
また、例えば、図２５に示されるように、複数の感光体ドラムを備えるカラープリンタ２０００であっても良い。
【０１０７】
このカラープリンタ２０００は、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、ブラック用の「感光体ドラムＫ１、帯電装置Ｋ２、現像装置Ｋ４、クリーニングユニットＫ５、及び転写装置Ｋ６」と、シアン用の「感光体ドラムＣ１、帯電装置Ｃ２、現像装置Ｃ４、クリーニングユニットＣ５、及び転写装置Ｃ６」と、マゼンタ用の「感光体ドラムＭ１、帯電装置Ｍ２、現像装置Ｍ４、クリーニングユニットＭ５、及び転写装置Ｍ６」と、イエロー用の「感光体ドラムＹ１、帯電装置Ｙ２、現像装置Ｙ４、クリーニングユニットＹ５、及び転写装置Ｙ６」と、光走査装置２０１０と、転写ベルト２０８０と、定着ユニット２０３０などを備えている。
【０１０８】
各感光体ドラムは、図２５中の矢印の方向に回転し、各感光体ドラムの周囲には、回転方向に沿って、帯電装置、現像装置、転写装置、クリーニングユニットがそれぞれ配置されている。
【０１０９】
各帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面を均一に帯電する。この帯電装置によって帯電された各感光体ドラム表面に光走査装置２０１０により光走査が行われ、各感光体ドラムに潜像が形成される。
【０１１０】
そして、対応する現像装置により各感光体ドラム表面にトナー像が形成される。さらに、対応する転写装置により、転写ベルト２０８０上の記録紙に各色のトナー像が順次転写され、最終的に定着ユニット２０３０により記録紙に画像が定着される。
【０１１１】
光走査装置２０１０は、前記光源装置１０と同様な光源装置を色毎に有している。従って、前記光走査装置１０１０と同様な効果を得ることができる。
【０１１２】
そして、カラープリンタ２０００は、前記レーザプリンタ１０００と同様な効果を得ることができる。
【０１１３】
なお、タンデム方式の多色カラープリンタでは、機械精度等で各色の色ずれが発生する場合があるが、点灯させる発光部を選択することで各色の色ずれの補正精度を高めることができる。
【０１１４】
また、このカラープリンタ２０００において、光走査装置を１色毎に設けても良いし、２色毎に設けても良い。
【０１１５】
以下に、レーザプリンタ１０００やカラープリンタ２０００で実施されるレーザ駆動処理１について図２６を参照して説明する。図２６のフローチャートは、書込制御回路２１９で実行される処理アルゴリズムに基づいている。
【０１１６】
最初のステップＳ１では、画像データに応じて動作電流を設定する。具体的には、画像処理回路２１６から取得した画像データの階調に応じて動作電流（バイアス電流＋変調電流）を設定する。動作電流の設定は、発光制御信号を設定することにより行われる。
【０１１７】
次のステップＳ２では、動作電流の設定値に応じた発光信号のパルス幅の補正量を取得する。具体的には、上記（２）式、（３）式、（５）式、（６）式、（８）式のいずれかにより発振遅延量を求め、該発振遅延量に基づきパルス幅の拡張量（エクスパンド量）を補正量として算出する。もしくは予め動作電流の設定値毎の発光信号のパルス幅の拡張量（補正量）をメモリ等の記憶媒体にテーブルとして記憶させておき、各ＶＣＳＥＬの点灯時に動作電流の設定値に応じた発光信号のパルス幅の拡張量を記憶媒体から読み出すこととしても良い。
【０１１８】
次のステップＳ３では、レーザチップ１００の点灯時に、取得した補正量に応じて発光信号のパルス幅を拡張して変調信号を生成し、該変調信号を、変調電流の電流源とレーザチップ１００との導通／非導通を切り替えるスイッチ２２１ｇに印加する（図７参照）。
なお、変調信号の生成は、取得した補正量（エクスパンド量）に応じたセレクト信号をエクスパンド回路２２１ｄに出力することにより行われる（図８〜図１１参照）。
結果として、変調信号がハイレベルの間（スイッチ２２１ｇがオンの間）、ドライバ２２１ａから、動作電流（バイアス電流に変調電流が付加された電流）を目標値（最大値）とする駆動電流がレーザチップ１００の各ＶＣＳＥＬに印加される（図７参照）。
【０１１９】
最後のステップＳ４では、処理終了か否かを判断する。具体的には、ここでの判断は、全ての印刷ジョブが終了した場合に肯定され、終了していない場合に否定される。ステップＳ４での判断が肯定されるとフローは終了し、否定されるとステップＳ１に戻る。
【０１２０】
［第２実施形態］
《導入》
本発明の効果が大きく発揮される応用例の一つとして、車両に搭載されるＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）が挙げられる。
【０１２１】
近年、ＡＤＡＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｄｒｉｖｉｎｇ  Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）という言葉に代表される車載センシング技術の進展に伴い、車両はさまざまな走行環境情報および車内乗員の情報を取り込むことができるようになっており、それらの情報を運転者に伝える「ＡＤＡＳの出口」としてもＨＵＤが注目されている。
【０１２２】
ＨＵＤの投射方式は、液晶及びＤＭＤのようなイメージングデバイスで中間像を表現する「パネル方式」と、レーザダイオード（ＬＤ）から射出したレーザビームを２次元走査デバイスで走査し中間像を形成する「レーザ走査方式」がある。特に後者のレーザ走査方式は、全画面発光の部分的遮光で画像を形成するパネル方式とは違い、各画素に対して発光／非発光を割り当てることができるため、一般に高コントラストの画像を形成することができる。
【０１２３】
市場のＨＵＤに対する要求は、大きく下記２点に集約される。
（１）コンパクト性
（２）視認ストレスの低さ
「コンパクト性」に関しては、ダッシュボードに収納されているダクト・メータ・デフロスタ・車体構造などになるべく干渉しないサイズが求められている。ＨＵＤ搭載のためにダクト・メータ・デフロスタ・車体構造を退避させてしまうと、エアコン性能・デフロスタ性能・車体強度性能の低下を招くためである。
「視認ストレスの低さ」に関しては、ＨＵＤの映像は常に運転者の視界周辺に情報を表示されるため、運転環境・運転者の状態によってストレスのない映像表現が求められている。上記ＡＤＡＳ技術の発展はＨＵＤに投射するコンテンツ量の増加をもたらす。人間の認知処理には限界があるため、増加したセンシング情報をそのままＨＵＤに表示すると、運転者はわずらわしさを感じてしまい、情報表示装置であるＨＵＤが返って運転視界の阻害要因となってしまう。
【０１２４】
《全体構成》
以下、本発明の第２実施形態を図２７〜図３０を用いて説明する。図２７には、第２実施形態に係る画像投影装置（画像表示装置の一例）としてのＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）１の概略構成が示されている。
ＨＵＤ１は、車両、航空機、船舶等の移動体に搭載され、該移動体のフロントガラス５００（フロントウインドシールド）を介して該移動体の操縦に必要なナビゲーション情報（例えば速度、走行距離等の情報）等を視認可能にする。この場合、フロントガラス５００は、入射された光の一部を透過させ、残部の少なくとも一部を反射させる透過反射部材としても機能する。以下では、ＨＵＤ１がフロントガラス５００を備える自動車（車両の一種）に搭載される例について説明する。
【０１２５】
ＨＵＤ１は、一例として、光走査系１１０、走査ミラー２００、スクリーン３００、凹面ミラー４００を備え、フロントガラス５００に対して光を照射することにより、観察者Ａの視点から虚像Ｉを視認可能にする。
【０１２６】
光走査系１１０は、光源部１３０と偏向器１５０を有している。光源部１３０はＲ、Ｇ、Ｂ３種のレーザ光を合成し、その合成光を射出する。この合成光は、偏向器１５０の反射面に向かって導かれる。偏向器１５０は、後述するが、半導体プロセス等で作製されたＭＥＭＳミラーであり、直交する２軸周りに揺動する単一の微小なミラーを有している。なお、1軸周りに揺動／回動するミラー二つから成るミラー系であってもよい。
偏向器１５０により偏向された光束は、走査ミラー２００により折り返され、スクリーン３００に２次元像（中間像）を描画する。スクリーン３００はレーザ光を所望の発散角で発散させる機能を有しており、マイクロレンズアレイ構造やマイクロミラーアレイ構造が好適である。
スクリーン３００から射出された光束は、単一の凹面ミラー４００及びフロントガラス５００の作用により虚像Ｉが拡大表示される。単一の凹面ミラー４００は、フロントガラス５００の影響で中間像の水平線が上または下に凸形状となる光学歪み要素を補正するように設計・配置されている。
なお、フロントガラス５００と同じ機能（部分反射機能）を持つ別途の部分反射鏡（コンバイナ）を有した構成であっても、本発明を実現することができる。
ＨＵＤ１では、後述するようにＲＧＢの３つの半導体レーザを使用することから、ドライバ装置６１１１から半導体レーザまでの距離が長くなる場合が多い。そのため、総寄生容量もプリンタに比べて大きくなる傾向がある。さらに、上記で述べたように、ＧａＮ系の半導体レーザでは微分抵抗が大きいため時定数τが非常に大きくなる。
よって、ＨＵＤ１においても、上記第１実施形態で説明したパルス細りの補正方法を適用することが非常に有効である。
【０１２７】
《制御系のハードウェア構成》
図２８には、ＨＵＤ１の制御系のハードウェア構成がブロック図にて示されている。ＨＵＤ１の制御系は、一例として、ＦＰＧＡ６００（制御回路）、ＣＰＵ６０２、ＲＯＭ６０４、ＲＡＭ６０６、Ｉ/Ｆ６０８、バスライン６１０、ドライバ装置６１１１、ＭＥＭＳコントローラ６１５を備えている。
ＦＰＧＡ６００は、ドライバ装置６１１１やＭＥＭＳコントローラ６１５により、３つのＬＤ（レーザダイオード）１１１Ｒ、１１１Ｂ、１１１Ｇ、偏向器１５０、後述するＰＤ（フォトダイオード）１１７を動作させる。ＣＰＵ６０２は、ＨＵＤ１の各機能を制御する。ＲＯＭ６０４は、ＣＰＵ６０２がＨＵＤ１の各機能を制御するために実行する画像処理用プログラムを記憶している。ＲＡＭ６０６はＣＰＵ６０２のワークエリアとして使用される。Ｉ／Ｆ６０８は、外部コントローラ等と通信するためのインターフェイスであり、例えば、自動車のＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）等に接続されることができる。
ここで、ＦＰＧＡ６００は、光源制御装置２２と同様の構成（但し光源駆動回路２２１を除く）を有している。ドライバ装置６１１１は、光源駆動回路２２１に相当する。すなわち、ＦＰＧＡ６００とドライバ装置６１１１により、光源制御装置２２が構成されている。ＣＰＵ６０２は、システム制御装置１０６０に相当する。
【０１２８】
《制御系の機能》
図２９には、ＨＵＤ１の制御系の機能がブロック図にて示されている。
ＨＵＤ１の制御系は、車両情報入力部８００、外部情報入力部８０２、画像生成部８０４、画像表示部８０６を備えている。車両情報入力部８００には、ＣＡＮ等から車両の情報（速度、走行距離等の情報）が入力される。外部情報入力部８０２には、外部ネットワークから車両外部の情報（ＧＰＳからのナビ情報等）が入力される。画像生成部８０４は、車両情報入力部８００及び外部情報入力部８０２から入力される情報に基づいて、表示させる画像を生成する。画像表示部８０６は、制御部８０６０を備え、制御部８０６０によって光走査系１１０が制御されることにより、フロントガラス５００に光を照射する。結果、観察者Ａの視点から虚像Ｉが視認可能となる。画像生成部８０４及び画像表示部８０６は、ＦＰＧＡ６００により実現される。
【０１２９】
《光源部》
図３０には、光源部１３０の構成例が示されている。光源部１３０には、単数あるいは複数の発光点を有する複数（例えば３つ）の光源１１１Ｒ、１１１Ｂ、１１１Ｇが備えられている。３つの光源１１１Ｒ、１１１Ｂ、１１１Ｇは、それぞれＬＤ（レーザダイオード）すなわち半導体レーザの一種である端面発光レーザであり、互いに異なる波長λＲ、λＢ、λＧの光束を放射する。例えばλＲ＝６４０ｎｍ、λＢ＝４４５ｎｍ、λＧ＝５３０ｎｍである。３つの光源１１１Ｒ、１１１Ｂ、１１１Ｇから放射された波長λＲ、λＢ、λＧの光束はそれぞれカップリングレンズ１１２Ｒ、１１２Ｂ、１１２Ｇにより後続の光学系にカップリングされる。カップリングされた波長λＲ、λＢ、λＧの光束は、それぞれアパーチャ１１３Ｒ、１１３Ｂ、１１３Ｇにより整形される。各アパーチャは光束の発散角等に応じて円形、楕円形、長方形、正方形等、様々な形状であることができる。整形後の波長λＲ、λＢ、λＧの光束は、合成素子１１５により光路合成される。合成素子１１５はプレート状或いはプリズム状のダイクロイックミラーであり、波長に応じて光束を反射／透過し、一つの光路に合成する。合成された光束の大部分は、レンズ１１６により偏向器１５０の反射面に向かって導かれる。レンズ１１６は偏向器１５０に向かって凹面を向けたメニスカスレンズである。ＰＤ（フォトダイオード）１１７は、各光源から射出され合成素子１１５を介した光束を受光して、その受光量をＦＰＧＡ６００に出力する。ＦＰＧＡ６００は、ＰＤ１１７の出力及び発光制御信号に基づいてバイアス電流を制御する。なお、ＰＤ１１７に代えて、フォトトランジスタ等の他の光検出器を用いても良い。
【０１３０】
［第３実施形態］
《導入》
本発明の効果が大きく発揮される他の応用例として、スマートグラスやＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）等の画像表示装置としての画像投影装置が挙げられる。
このような画像投影装置は液晶表示型が主に開発されてきたが、バックライトが必要であるため、ユーザは機器を装着して視界を遮り、ディスプレイに動画等のコンテンツを表示して没入感を楽しむという用途が中心であった。
レーザ走査型のスマートグラスやＨＭＤであれば、ＨＵＤのような背景とコンテンツを重畳させて情報を認識する利用が可能であり、用途やコンテンツの幅が広がる。
【０１３１】
以下、本発明の第３実施形態について図３１を用いて説明する。図３１には、第３実施形態に係る画像表示装置としての画像投影装置２（例えば人体に装着可能なスマートグラスやＨＭＤなど）を上側から見た図が示されている。
画像投影装置２は、図３１に示されるように、光源（例えばＬＤ）、光検出器、光源及び光検出器を制御する制御系、メガネ型フレーム、透過反射部材等を備えている。光源、光検出器、制御系、透過反射部材は、メガネ型フレームに設けられている。制御系は、ＦＰＧＡを含み、ＨＵＤ１の制御系と概ね同様の構成を有している。
ここでは、光源であるＬＤ（端面発光レーザ）の一端面から射出された光を透過反射部材に照射し、他端面から射出された光を光検出器で受光する。光検出器の出力信号である受光信号は制御系に送られ、制御系は受光信号に基づいてＡＰＣ制御等を行う。
画像投影装置２は、光源から画像情報に応じて変調された光を透過反射部材に投射することにより、例えば時刻等の情報を画像として投影する。この場合、投影された画像をユーザが視認可能となる。
すなわち、透過反射部材に投射された光の一部が目に入るため、ユーザは透過反射部材を介して画像を虚像として視認可能である。
なお、画像投影装置２において、メガネ型フレーム及び透過反射部材以外の他の構成要素をユーザが携帯する構成を採用しても良い。
また、本発明の画像表示装置は、画像投影装置２に限らず、プロンプタ等の虚像を視認させる他の画像投影装置にも応用できる。
【０１３２】
［変形例：他の画像表示装置］
上記第２及び第３実施形態では、本発明の画像表示装置の一例として、虚像を視認させる画像投影装置について説明したが、これに限定されず、プロジェクタ等の実像を視認させる画像投影装置にも本発明は適用可能である。プロジェクタを構成する場合には、上述したＨＵＤ１の構成を利用することが可能である。
【０１３３】
すなわち、本発明の画像表示装置において、画像を形成したレーザ光を投射する対象は、透過反射部材に限らず、映写幕、机、壁、床、天井等であっても良い。
【０１３４】
以上説明した第２実施形態、第３実施形態及び変形例の画像表示装置においても、第１実施形態で説明した発光信号のパルス幅の補正方法を適用可能である。
【０１３５】
以下に、ＨＵＤ１、画像投影装置２等の画像表示装置で実施されるレーザ駆動処理２について図３２を参照して説明する。図３２のフローチャートは、ＦＰＧＡで実行される処理アルゴリズムに基づいている。ここで、画像表示装置において、周辺の照度を計測する照度センサ７００がＦＰＧＡに接続されている（図２８、図３１参照）。ドライバ装置６１１１は、光源駆動回路２２１（図７参照）と同様の構成を有している。
【０１３６】
最初のステップＳ３１では、画像表示装置周辺の照度を取得する。具体的には、照度センサの計測値を取得する。
【０１３７】
次のステップＳ３２では、画像データから画素毎の色情報を取得する。
【０１３８】
次のステップＳ３３では、取得した照度及び色情報に基づいて各ＬＤの画素毎の動作電流（バイアス電流＋変調電流）を設定する。動作電流の設定は、発光制御信号を設定することにより行われる。
【０１３９】
次のステップＳ３４では、各ＬＤの画素毎の動作電流の設定値に応じた発光信号のパルス幅の補正量を取得する。具体的には、上記（２）式、（３）式、（５）式、（６）式、（８）式のいずれかにより発振遅延量を求め、該発振遅延量に基づいて発光信号のパルス幅の拡張量を補正量として算出する。もしくは予め動作電流の設定値毎の発光信号のパルス幅の補正量（拡張量）をメモリ等の記憶媒体にテーブルとして記憶させておき、各ＬＤの点灯時に動作電流の設定値に応じた発光信号のパルス幅の補正量（拡張量）を記憶媒体から読み出すこととしても良い。
【０１４０】
次のステップＳ３５では、各ＬＤの点灯時に、取得した補正量に応じて発光信号のパルス幅を拡張して変調信号を生成し、該変調信号を、変調電流の電流源と各ＬＤとの導通／非導通を切り替えるスイッチに印加する。
なお、変調信号の生成は、取得した補正量（エクスパンド量）に応じたセレクト信号をエクスパンド回路に出力することにより行われる。
結果として、変調信号がハイレベルの間（スイッチがオンの間）、ドライバから、動作電流（バイアス電流に変調電流が付加された電流）を目標値（最大値）とする駆動電流が各ＬＤに印加される。
【０１４１】
最後のステップＳ３６では、処理終了か否かを判断する。具体的には、ここでの判断は、画像表示装置の電源がオフになっているときに肯定され、オンのままのときに否定される。ステップＳ３６での判断が肯定されるとフローは終了し、否定されるとステップＳ３１に戻る。
【０１４２】
以上説明した第１〜第３実施形態、変形例の光源制御装置は、第１の観点からすると、発光信号に基づいて半導体レーザを発光させるレーザ駆動装置であって、バイアス電流Ｉｂに変調電流が付加された動作電流Ｉｏｐを半導体レーザに供給する、スイッチ及びドライバを含むドライバ回路と、半導体レーザの閾値電流をＩｔｈとしたとき、（Ｉｏｐ−Ｉｂ）と（Ｉｏｐ−Ｉｔｈ）の比に基づいて発光信号のパルス幅を拡張する、エクスパンド回路及び制御回路を含む拡張回路と、を備え、ドライバ回路は、拡張回路の出力信号に応じてバイアス電流Ｉｂに変調電流を付加することを特徴とするレーザ駆動装置である。
【０１４３】
この場合、動作電流Ｉｏｐとバイアス電流Ｉｂと閾値電流Ｉｔｈの大きさによらず、発光信号に対する半導体レーザの発振遅延量を精度良く求めることができ、該発振遅延量に応じて発光信号のパルス幅を拡張することができる。
【０１４４】
この結果、パルス細りを精度良く補正することができる。すなわち、高精度なパルス発光を行うことができる。
【０１４５】
また、第１の観点からのレーザ駆動装置において、拡張回路は、更に半導体レーザ及び当該レーザ駆動装置の寄生容量の和（総寄生容量）と、半導体レーザの微分抵抗との積に基づいて、発光信号のパルス幅を拡張することが好ましい。
【０１４６】
この場合、半導体レーザの微分抵抗や総寄生容量によらず、発光信号に対する半導体レーザの発振遅延量を精度良く求めることができ、パルス細りをより精度良く補正することができる。すなわち、より高精度なパルス発光を行うことができる。
【０１４７】
また、第１〜第３実施形態、変形例の光源制御装置は、第２の観点からすると、発光信号に基づいて半導体レーザを発光させるレーザ駆動装置であって、バイアス電流Ｉｂに変調電流が付加された動作電流Ｉｏｐを半導体レーザに供給する、スイッチ及びドライバを含むドライバ回路と、半導体レーザ及び当該レーザ駆動装置の寄生容量の和（総寄生容量）と半導体レーザの微分抵抗との積に基づいて発光信号のパルス幅を拡張する、エクスパンド回路及び制御回路を含む拡張回路と、を備え、ドライバ回路は、拡張回路の出力信号に応じてバイアス電流Ｉｂに変調電流を付加することを特徴とするレーザ駆動装置である。
【０１４８】
この場合、半導体レーザの微分抵抗や総寄生容量によらず発振遅延量を精度良く求めることができ、該発振遅延量に応じて発光信号のパルス幅を拡張することができる。
【０１４９】
この結果、パルス細りを精度良く補正することができる。すなわち、高精度なパルス発光を行うことができる。
【０１５０】
また、第２の観点からのレーザ駆動装置において、拡張回路は、更に半導体レーザの閾値電流をＩｔｈとしたときに（Ｉｏｐ−Ｉｂ）と（Ｉｏｐ−Ｉｔｈ）の比に基づいて、発光信号のパルス幅を拡張することが好ましい。
【０１５１】
この場合、動作電流Ｉｏｐとバイアス電流Ｉｂと閾値電流Ｉｔｈの大きさによらず、発光信号に対する半導体レーザの発振遅延量を精度良く求めることができ、パルス細りをより精度良く補正することができる。すなわち、より高精度なパルス発光を行うことができる。
【０１５２】
また、第１〜第３実施形態、変形例の光源制御装置は、第３の観点からすると、発光信号に基づいて半導体レーザを発光させるレーザ駆動装置であって、バイアス電流Ｉｂに変調電流が付加された動作電流Ｉｏｐを半導体レーザに供給する、スイッチ及びドライバを含むドライバ回路と、半導体レーザからの光を受光する光検出器と、該光検出器の出力信号に基づいて発光信号のパルス幅を拡張する、エクスパンド回路及び制御回路を含む拡張回路と、を備え、ドライバ回路は、拡張回路の出力信号に応じてバイアス電流Ｉｂに変調電流を付加することを特徴とするレーザ駆動装置である。
【０１５３】
この場合、光検出器の出力信号に基づいて、発光信号に対する半導体レーザの発振遅延量に応じた発光信号のパルス幅の拡張量を精度良く求めることができる。
【０１５４】
この結果、パルス細りを精度良く補正することができる。すなわち、高精度なパルス発光を行うことができる。
【０１５５】
また、第３の観点からの光源制御装置において、拡張回路は、光検出器の出力信号を積分する積分回路を含み、該積分回路の出力値（積分光量）を用いて発光信号のパルス幅を拡張することが好ましい。
【０１５６】
また、拡張回路は、更に半導体レーザのキャリア寿命に基づいて発光信号のパルス幅を拡張しても良い。
【０１５７】
また、第１〜第３実施形態、変形例の光源制御装置は、動作電流Ｉｏｐの電流値毎の、発光信号のパルス幅の拡張量（補正量）を記憶する記憶媒体（例えばＲＯＭ６０４）を更に備えることが好ましい。
【０１５８】
また、半導体レーザが複数ある場合に、拡張回路は、半導体レーザ毎に発光信号のパルス幅を拡張することが好ましい。
【０１５９】
また、第１〜第３実施形態、変形例の光源制御装置では、半導体レーザの発振波長が緑色又は青色の波長帯域に含まれる場合、すなわち半導体レーザの微分抵抗が大きい場合でも、パルス細りを精度良く補正できる。
【０１６０】
また、第１〜第３実施形態、変形例の光源制御装置では、半導体レーザがＧａＮ系である場合、すなわち半導体レーザの微分抵抗が大きい場合でも、パルス細りを精度良く補正できる。
【０１６１】
また、第１〜第３実施形態、変形例の光源制御装置では、半導体レーザが複数ある場合であって該複数の半導体レーザがドライバ回路に対して複数の配線により個別に接続されている場合、すなわち総寄生容量が大きい場合でも、パルス細りを精度良く補正できる。
【０１６２】
また、Ｉｂ＜Ｉｔｈであることが好ましい。この場合、半導体レーザが発振していないときの発光（ＬＥＤ領域における発光）を抑制できるため、視認性の低下を抑制できる。
【０１６３】
また、Ｉｂ＝０であっても良い。第１〜第３実施形態、変形例の光源制御装置では、発光信号に対する半導体レーザの発振遅延量を精度良く求めることができるので、バイアス電流が０であっても、パルス細りを精度良く補正できる。
【０１６４】
また、半導体レーザと、半導体レーザを発光させる第１〜第３実施形態、変形例の光源制御装置と、を備える光源装置によれば、発光信号と動作電流Ｉｏｐで決まる積分光量の目標値に対する実際の光出力での積分光量の低下を抑制可能な光源装置を提供できる。
【０１６５】
また、第１〜第３実施形態、変形例の光源装置と、該光源装置からの光を偏向する偏向器と、を備える光走査装置によれば、高精度な光走査を行うことができる。
【０１６６】
また、光源装置が画像データに基づいて発光信号を生成し、該発光信号が光源装置のレーザ駆動装置に入力される第１〜第３実施形態、変形例の光走査装置を備える画像形成装置によれば、画像データの画素毎に高精度なパルス発光を行うことができ、ひいては高品質な画像を形成できる。
【０１６７】
また、少なくとも１つの像担持体と、光走査装置の偏向器を介した光を像担持体へ導く走査光学系と、を更に備える第１〜第３実施形態、変形例の画像形成装置によれば、像担持体に高精度に画像を形成できる。
【０１６８】
また、第１〜第３実施形態、変形例の画像形成装置と、該画像形成装置の光走査装置からの光が照射されるスクリーン部材（例えばスクリーン３００）と、を備える画像表示装置によれば、画像データの画素毎に高精度なパルス発光を行うことができ、ひいては高品質な画像を表示できる。
【０１６９】
また、スクリーン３００を介した光をフロントガラス５００（透過反射部材）へ投射する凹面ミラー４００（投光部）を更に備える第１〜第３実施形態、変形例の画像表示装置によれば、高品質な画像を虚像として表示できる。
【０１７０】
また、第１〜第３実施形態、変形例の画像表示装置と、該画像表示装置が搭載される物体と、を備える物体装置によれば、物体を使用するユーザに視認性の良い画像により情報を提供できる。
【０１７１】
また、物体が移動体であり、透過反射部材が移動体に設けられている場合には、移動体の搭乗者に視認性の良い虚像により情報を提供できる。
【０１７２】
また、第１〜第３実施形態、変形例のレーザ駆動方法は、第１の観点からすると、発光信号に基づいて半導体レーザを発光させるレーザ駆動方法であって、半導体レーザの閾値電流をＩｔｈ、バイアス電流Ｉｂに変調電流が付加された電流を半導体レーザの動作電流Ｉｏｐとしたとき、（Ｉｏｐ−Ｉｂ）と（Ｉｏｐ−Ｉｔｈ）の比に基づいて発光信号のパルス幅を拡張する工程と、パルス幅が拡張された発光信号に応じてバイアス電流Ｉｂに変調電流を付加し、得られた電流を半導体レーザに供給する工程と、を含むレーザ駆動方法である。
【０１７３】
この場合、動作電流Ｉｏｐとバイアス電流Ｉｂと閾値電流Ｉｔｈの大きさによらず、発光信号に対する半導体レーザの発振遅延量を精度良く求めることができ、該発振遅延量に応じて発光信号のパルス幅を拡張することができる。
【０１７４】
この結果、パルス細りを精度良く補正することができる。すなわち、高精度なパルス発光を行うことができる。
【０１７５】
また、第１〜第３実施形態、変形例のレーザ駆動方法は、第２の観点からすると、発光信号に基づいて半導体レーザを発光させるレーザ駆動方法であって、半導体レーザ及び該半導体レーザの駆動回路の寄生容量の和（総寄生容量）と、半導体レーザの微分抵抗との積に基づいて発光信号のパルス幅を拡張する工程と、パルス幅が拡張された発光信号に応じてバイアス電流に変調電流を付加し、得られた電流を半導体レーザに供給する工程と、を含むレーザ駆動方法である。
【０１７６】
この場合、半導体レーザの微分抵抗や総寄生容量によらず発振遅延量を精度良く求めることができ、該発振遅延量に応じて発光信号のパルス幅を拡張することができる。
【０１７７】
この結果、パルス細りを精度良く補正することができる。すなわち、高精度なパルス発光を行うことができる。
【０１７８】
また、第１〜第３実施形態、変形例のレーザ駆動方法は、第３の観点からすると、発光信号に基づいて半導体レーザを発光させるレーザ駆動方法であって、半導体レーザからの光を受光する工程と、受光する工程での受光結果に基づいて発光信号のパルス幅を拡張する工程と、パルス幅が拡張された発光信号に応じてバイアス電流Ｉｂに変調電流を付加し、得られた電流を半導体レーザに供給する工程と、を含むレーザ駆動方法である。
【０１７９】
この場合、受光する工程での受光結果に基づいて、発光信号に対する半導体レーザの発振遅延量に応じた発光信号のパルス幅の拡張量を精度良く求めることができる。
【０１８０】
この結果、パルス細りを精度良く補正することができる。すなわち、高精度なパルス発光を行うことができる。
【０１８１】
以下に、発明者らが上記各実施形態及び変形例を発案するに至った思考プロセスについて説明する。
従来、半導体レーザはＭＦＰ（ＭＵＬＴＩ  ＦＵＮＣＴＩＯＮＰＥＲＩＰＨＥＲＡＬＰＲＯＤＵＣＴ  ＰＲＩＮＴＥＲ）などの画像形成装置に利用されており、近年ではＲＧＢの３色を重ね合わせてＨＵＤ、ＨＭＤ、プロジェクタ等の画像表示装置にも利用され始めている。
このような画像表示装置においては、低光量から大光量まで半導体レーザのダイナミックレンジをフルに利用することで階調を表現するため、大光量から低光量までパルス発光を高精度で行うことが求められる。
また、パルス幅は画素クロックに関係付けられていることが多いため、高フレームレートや高画質化には短パルス化が求められる。
【０１８２】
従来、半導体レーザの駆動方式として、次の２つの駆動方式が知られている。
・バイアス方式
・オーバーシュート方式
【０１８３】
発振閾値電流の大きな半導体レーザを無バイアス方式で駆動する場合、入力信号に対応する駆動電流が該半導体レーザに供給されても、レーザ発振が可能な濃度のキャリアが生成されるまでにある程度の時間を要するため、発振遅延が生ずる。この場合に、該半導体レーザを高速でオンオフさせるために所望の点灯パルス幅に対応した駆動電流を該半導体レーザに供給しても、実際の点灯パルス幅が所望の点灯パルス幅よりも小さくなるおそれがある。すなわち、パルス細りが発生するおそれがある。
【０１８４】
そこで、発振遅延を低減した高精度なパルス発光を実現すべく上記２つの駆動方式が考案された。
１つ目のバイアス方式は、半導体レーザの発振閾値電流をバイアス電流に設定し、該バイアス電流を常時流しておき、発光の際に入力信号に対応する電流とバイアス電流の差分を付加する方式である。
２つ目のオーバーシュート方式は、半導体レーザが点灯を開始するタイミングでオーバーシュートさせ、光出力の立ち上がり特性を向上させる方式である。
【０１８５】
しかし、バイアス方式では、発光させたくないときでも、バイアス電流によって、常時、わずかに発光（通常は  ２００μＷ〜３００μＷ）してしまう。このため、光通信では消光比が小さくなり、画像形成装置では、いわゆる地肌汚れの原因となり、視認性が低下する懸念がある。また、画像表示装置においては、ポストカードの原因となり、視認性が低下する懸念がある。なお、バイアス電流による発光量は、「オフセット発光量」とも呼ばれている。
【０１８６】
オーバーシュート方式では、オーバーシュートの大きさによっては、半導体レーザが所定の光量（例えば、定格光量）を超えて発光する場合があり、その場合には、画像形成装置や画像表示装置において、半導体レーザの劣化により視認性が低下する懸案がある。また、レーザ光による画像を直接観察することになる画像表示装置においては、光量過多により視認性が低下する懸念もある。
【０１８７】
そこで、視認性の低下を抑制できるパルス発光を実現すべく、半導体レーザの駆動方式として、発振遅延量に応じてパルス幅を拡張するパルス幅拡張方式（例えば特許文献１、２）が考案された。
【０１８８】
しかしながら、特許文献１、２に開示されている従来のパルス幅拡張方式では、半導体レーザの動作電流、バイアス電流、閾値電流によっては発振遅延量を精度良く算出できないおそれがある。発振遅延量を精度良く算出できないと、発振遅延量の算出値と実際の発振遅延量との誤差が大きくなり、パルス細りを精度良く補正することができない。
【０１８９】
また、パルス幅拡張方式は、例えば画像形成装置の光源として、ＧａＡｓプロセスで作製された赤外レーザやＲレーザ（赤色レーザ）のような微分抵抗が小さな半導体レーザを使用することを前提としている。このような微分抵抗の小さな半導体レーザにおいては、発振遅延量をある程度正確に算出し該発振遅延量に応じてパルス幅を拡張することが可能であり、パルス細りをある程度は精度良く補正することが可能であるが、パルス細りを更に高精度に補正することに関して改善の余地がある。
【０１９０】
一方、特に画像表示装置では、ＧａＮプロセスで作製されたＧレーザ（緑色レーザ）やＢレーザ（青色レーザ）のような微分抵抗が大きな半導体レーザが使用される。また、画像形成装置においても、将来的にＧレーザやＢレーザのような微分抵抗が大きな半導体レーザの使用が拡大されることも想定される。しかし、従来のパルス幅拡張方式では、このような微分抵抗が大きな半導体レーザにおいては発振遅延量を正確に算出できず、その算出値と実際の発振遅延量との誤差が大きくなり、パルス細りを精度良く補正することができない。
【０１９１】
また、画像表示装置の場合には、一般に１つのドライバでＲＧＢの３つの半導体レーザ（複数の半導体レーザ）が駆動されることから駆動回路の配線長（ドライバから各半導体レーザまでの距離）が長くなり配線容量等による寄生容量が大きくなる場合がある。また、画像形成装置の場合でも、半導体レーザの仕様や半導体レーザの駆動回路の構成によっては寄生容量が大きくなる場合がある。
この場合、発振遅延量を正確に算出できず、その算出値と実際の発振遅延量との誤差が大きくなり、パルス細りを高精度に補正することができない。その結果、出力画像に色ずれや濃度ムラが生じてしまい、階調性が確保できなくなる。
【０１９２】
すなわち、特許文献１、２に開示されているパルス幅拡張方式では、高精度なパルス発光を行うことに関して改善の余地があった。
【０１９３】
そこで、発明者らは、高精度なパルス発光を実現すべく、上記各実施形態及び変形例を発案するに至った。
【符号の説明】
【０１９４】
１…ＨＵＤ（画像表示装置）、２…画像投影装置（画像表示装置）、１０…光源装置、１８…光検出器、２２…光源制御装置（レーザ駆動装置）、３３…ポリゴンミラー（偏向器）、３５…偏向器側走査レンズ（走査光学系の一部）、３６…像面側走査レンズ（走査光学系の一部）、４０５０…フロントガラス（透過反射部材）、２２…光源制御装置（レーザ駆動装置）、２１９…書込制御回路（拡張回路の一部）、２２１ａ…ドライバ（ドライバ回路の一部）、２２１ｄ…エクスパンド回路（拡張回路の一部）、２２１ｇ…スイッチ（ドライバ回路の一部）、６００…ＦＰＧＡ（拡張回路の一部）、１０００…レーザプリンタ（画像形成装置）、１０１０…光走査装置、１０３０…感光体ドラム（像担持体）、２０００…カラープリンタ（画像形成装置）、２０１０…光走査装置、６１１１…ドライバ（ドライバ回路の一部）、Ｋ１，Ｃ１，Ｍ１，Ｙ１…感光体ドラム（像担持体）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１９５】
【特許文献１】特許５４７１５６９号公報
【特許文献２】特許５７４１５５７号公報
【図１】
2019077100.tif 000005
【図２】
2019077100.tif 000006
【図３】
2019077100.tif 000007
【図４】
2019077100.tif 000008
【図５】
2019077100.tif 000009
【図６】
2019077100.tif 000010
【図７】
2019077100.tif 000011
【図８】
2019077100.tif 000012
【図９】
2019077100.tif 000013
【図１０】
2019077100.tif 000014
【図１１】
2019077100.tif 000015
【図１２】
2019077100.tif 000016
【図１３】
2019077100.tif 000017
【図１４】
2019077100.tif 000018
【図１５】
2019077100.tif 000019
【図１６】
2019077100.tif 000020
【図１７】
2019077100.tif 000021
【図１８】
2019077100.tif 000022
【図１９】
2019077100.tif 000023
【図２０】
2019077100.tif 000024
【図２１】
2019077100.tif 000025
【図２２】
2019077100.tif 000026
【図２３】
2019077100.tif 000027
【図２４】
2019077100.tif 000028
【図２５】
2019077100.tif 000029
【図２６】
2019077100.tif 000030
【図２７】
2019077100.tif 000031
【図２８】
2019077100.tif 000032
【図２９】
2019077100.tif 000033
【図３０】
2019077100.tif 000034
【図３１】
2019077100.tif 000035
【図３２】
2019077100.tif 000036