(57)【要約】      （修正有）【課題】レーザーダイオード及びフォトダイオードを含み、出力の安定したレーザー光源を発するよう制御することができるレーザー装置を提供する。【解決手段】レーザー装置１は、レーザーダイオード固定ベース１０、フォトダイオード固定ベース３０、レーザーダイオード２０、フォトダイオード４０及び自動出力制御ループ回路基板５０を含む。フォトダイオード固定ベースは、レーザーダイオード固定ベース上に位置する。レーザーダイオードは、レーザーダイオード固定ベース上に位置する。フォトダイオードは、フォトダイオード固定ベース上に位置し、且つレーザーダイオードの発光面の側面、即ちレーザー光の光軸以外の場所に位置する。自動出力制御ループ回路基板は、レーザーダイオードがレーザー光を発するように電流信号を発する。フォトダイオードは、レーザー光の光出力を検出し、フィードバック信号を生成して自動出力制御ループ回路基板に送る。【選択図】図１
0003186656.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
レーザーダイオード固定ベースと、
前記レーザーダイオード固定ベース上に位置するフォトダイオード固定ベースと、
前記レーザーダイオード固定ベース上に位置するレーザーダイオードと、
前記フォトダイオード固定ベース上に位置し、且つレーザー光の光軸以外の位置に位置するフォトダイオードと、
前記フォトダイオードに電気的に接続され、前記レーザーダイオードがレーザー光を発するように電流信号を発し、前記電流信号と、前記フォトダイオードによって前記レーザー光の光出力が検出されることで生成されたフィードバック信号との強弱を比較するとともに、前記レーザーダイオードの駆動電流を上昇又は低下させることで、前記レーザーダイオードによって出力されるレーザー光の強度を安定に維持する自動出力制御ループ回路基板と、
を含むことを特徴とするレーザー装置。
【請求項２】
前記レーザーダイオードの上に位置するとともに、前記フォトダイオード及び前記レーザーダイオードを被覆する集束レンズを更に含み、前記レーザー光の光軸が前記集束レンズを通過することを特徴とする請求項１に記載のレーザー装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、レーザー出力制御（Laser Power Control）装置に関し、特にレーザーダイオード（Laser diode）外部にフォトダイオード（Photo diode）を増設することでレーザー出力を安定に制御するレーザー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザー装置には、レーザーダイオード及び内部に実装されたフォトダイオードが含まれる。レーザーダイオードは、レーザー光源を発し、レーザーダイオード内部に実装されたフォトダイオードは、一部のレーザー光を検出することができる。レーザー装置は、自動出力制御（Automatic Power Control、ＡＰＣ）ループによってレーザーダイオードの発光強度を制御することができる。例えば、レーザー装置は、レーザーダイオードから発せられたレーザー光源が安定した発光強度を維持できるように、フォトダイオードを利用してレーザー光源の光出力を検出するとともに、フィードバック信号によってレーザーダイオードの電流値を制御することができる。
【０００３】
一般的なレーザー装置においては、レーザーダイオード発光チップ（Laser Emitting Chip）及びフォトダイオードを同一のレーザーダイオード中に実装する設計により、自動出力制御が行われる。しかしながら、同一のレーザーダイオード中に実装されるフォトダイオードはサイズが制限され、高い光出力のレーザーの検出に対しては飽和状態に達しやすく、高出力のレーザー装置への応用には適用することができない。従って、現在、高出力のレーザーダイオードの多くはフォトダイオードの設計を省略している。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、フォトダイオードの設計を省略すると、レーザー装置は定電流制御（Automatic Current Control、ＡＣＣ）ループしか利用することができない。即ち、一定の電流でレーザーダイオードの出力を制御することになる。定電流駆動によるレーザーダイオードでは、レーザー出力を安定に確保することができず、レーザーダイオードの出力は温度の影響を受け、環境温度の変化又は使用時間の延長によってレーザー装置の温度が上昇し、レーザーダイオードの出力効率が変化し、ひいてはレーザー出力の不安定を引き起こすことから、信頼性がよくないという問題があった。
【０００５】
本考案は、レーザーダイオード及びフォトダイオードを含み、出力の安定したレーザー光源を発するよう制御することができるレーザー装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本考案に係るレーザー装置は、レーザーダイオード固定ベース、フォトダイオード固定ベース、レーザーダイオード、フォトダイオード及び自動出力制御ループ回路基板を含む。レーザーダイオードは、レーザーダイオード固定ベース上に固定される。フォトダイオードは、フォトダイオード固定ベース上に位置し、且つレーザー光の光軸以外の位置に位置する。自動出力制御ループ回路基板は、フォトダイオードに電気的に接続されるとともに、レーザーダイオードがレーザー光を発するように電流信号を発する。フォトダイオードは、レーザー光の光出力を検出することで、フィードバック信号を生成する。自動出力制御ループ回路基板は、電流信号とフィードバック信号との強弱を比較するとともに、レーザーダイオードの駆動電流を上昇又は低下させる方法によって、レーザーダイオードが出力したレーザー光の強度を安定に維持する。
【考案の効果】
【０００７】
本考案に係るレーザー装置は、レーザーダイオード及びフォトダイオードを含み、レーザーダイオードがレーザー光を発し、フォトダイオードがこのレーザー光の光出力を検出することで、フィードバック信号を自動出力制御ループ回路基板に供給して比較対照させ、駆動電流を上昇又は低下させることによって、レーザーダイオードの出力を調整し、これにより、レーザーダイオードの出力を安定に制御する目的を達成する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本考案の第１の実施例に係るレーザー装置の構造を示した図である。
【図２】本考案の第１の実施例に係るレーザー装置の出力及び駆動電流の温度に伴う変化を示した図である。
【図３】本考案の第１の実施例に係るレーザー装置の出力の温度及び時間に伴う変化を示した図である。
【図４】一般的なレーザー装置においてフォトダイオードを設けず、定電流ループを用いて駆動した場合の出力の温度及び時間に伴う変化を示した図である。
【図５】一般的なレーザー装置においてフォトダイオードを設けず、一定の電流ループによって駆動した場合の出力の温度及び時間に伴う変化を示した図である。
【考案を実施するための形態】
【０００９】
本考案の特徴及び技術内容をより深く理解することができるように、以下、本考案について図面を参照しながら詳細に説明する。但し、これら説明及び図面は本考案を説明するために用いるものに過ぎず、本考案の実用新案登録請求の範囲を何ら制限するものではない。
【実施例】
【００１０】
図１は、本考案の第１の実施例に係るレーザー装置１の構造を示した図である。図１に示すように、レーザー装置１は、レーザーダイオード固定ベース１０、レーザーダイオード２０、フォトダイオード固定ベース３０、フォトダイオード４０及び自動出力制御ループ回路基板５０を含む。
【００１１】
また、レーザーダイオード２０は、レーザーチップ２２を含む。図１に示すように、レーザーダイオード２０は、自動出力制御ループ回路基板５０に接続される。レーザーチップ２２は、レーザー光Ｌを射出する。レーザーチップ２２がレーザー光Ｌを射出すると、熱が生成され、レーザー装置１の温度を変化させ、ひいてはレーザーチップ２２の機能に影響を及ぼす。
【００１２】
フォトダイオード固定ベース３０は、レーザーダイオード固定ベース１０上に位置し、フォトダイオード４０は、フォトダイオード固定ベース３０上に位置する。即ち、フォトダイオード４０は、レーザーダイオード２０の上方に位置し、しかもレーザー光Ｌの光径上且つ光軸以外の位置上に位置する。即ち、フォトダイオード４０は、レーザーダイオード２０の側面に固定される。
【００１３】
ここで説明すべきことは、光学上、光軸はレーザー光Ｌの軸心であることである。即ち、レーザーダイオード２０がレーザー光Ｌを発する時、フォトダイオード４０はレーザー光Ｌの向きに干渉することはない。代わりに、フォトダイオード４０は、レーザーダイオード２０が発したレーザー光Ｌの一部を受けることができる。
【００１４】
例を挙げると、本実施例において、レーザー装置１は、紫色光、赤色光、青色光及び緑色光レーザーに適用することができる。レーザー光Ｌの発散角θは、およそ４〜４０度である。従って、フォトダイオード４０は、レーザー光Ｌにおける光軸を中心として、主光軸を避けた経路上に位置する。但し、本考案はこれに限定されない。他の実施例において、レーザー装置１は、その他の種類の光源に適用されることもできる。また、フォトダイオード４０の位置は、用いられる光源の種類に応じて角度及び位置の調整を行うことができる。
【００１５】
また、レーザー装置１は、自動出力制御ループ回路基板５０を更に含む。実際の作動において、自動出力制御ループ回路基板５０は、レーザーダイオード２０がレーザー光を発するように、レーザーダイオード２０に予め設定された電流信号を出力する。フォトダイオード４０は、レーザーダイオード２０が実際に出力した光出力を検知するとともに、フィードバック信号を生成して自動出力制御ループ回路基板５０に伝送する。フィードバック信号は、フォトダイオードフィードバック信号線６０を介して自動出力制御ループ回路基板５０に伝達される。
【００１６】
次いで、自動出力制御ループ回路基板５０は、このフィードバック信号と上記設定された電流信号とを比較し、フォトダイオード４０のフィードバック信号の方が弱い場合は、レーザーダイオード２０に供給される電流を上昇させることでレーザー光Ｌの強度を高め、それによって設定値に達するようにする。反対に、フィードバック信号の方が強い場合は、レーザーダイオード２０の駆動電流を低下させ、レーザー光Ｌの強度を低くして、それによって設定値に達するようにする。自動出力制御ループ回路基板５０による信号比較及び電流変更によって、レーザー装置１は、異なる温度下においても及び長時間使用する状況においても、いずれも安定した出力のレーザー光Ｌを出力することが可能である。ここで説明すべきことは、本考案で述べる光出力の大きさは、ユーザが各種レーザー装置に対する需要に応じて調整するものであり、本考案はこれに限定されない。
【００１７】
特筆すべきは、本考案は、フォトダイオード４０を利用してフィードバック信号を取得するとともに、自動出力制御ループ回路基板５０を組み合わせることでレーザーダイオード２０の出力を安定に維持することである。以下、図２及び図３を用いて説明する。図２は、本考案の第１の実施例に係るレーザー装置１の出力及び電流の温度に伴う変化を示した図である。図３は、本考案の第１の実施例に係るレーザー装置１の出力の温度及び時間に伴う変化を示した図である。図２の内容から分かるように、レーザーダイオード２０の出力は、温度変化に伴う大きな差は生じておらず、駆動電流が変動することでレーザー光の出力を安定に維持している。また、図３の内容からも分かるように、長時間作動させた状況においても、レーザーダイオード２０の出力は依然として安定している。即ち、本考案は、フォトダイオード４０を利用してフィードバック信号を取得し、自動出力制御ループ回路基板５０を組み合わせることでレーザーダイオード２０の発光強度を制御することによって、安定した出力を維持することが可能である。
【００１８】
また、図４は、一般的なレーザー装置においてフォトダイオードを設けず、定電流ループを用いて駆動した場合の出力の温度及び時間に伴う変化を示した図である。図５は、他のレーザー装置においてフォトダイオードを設けず、定電流ループを用いて駆動した場合の出力の温度及び時間に伴う変化を示した図である。先行技術は、定電流控制ループを利用している。即ち、先行技術は、一定の電流を利用してレーザーダイオードの出力を制御している。
【００１９】
図４及び図５の内容から分かるように、定電流を利用する一般的なレーザー装置では、レーザー出力は温度の増加に伴って低下する。レーザーダイオードの温度が一定程度まで上昇した場合、一定の電流でレーザーダイオードの駆動を維持すると、その出力されるレーザー光出力は、ほぼ０ｍＷまで低下する可能性さえある。
【００２０】
図２乃至図５の内容から分かるように、本考案は、フォトダイオード４０を用いてフィードバック信号を取得し、自動出力制御ループ回路基板５０を組み合わせることでレーザーダイオード２０の電流を制御しているため、発されたレーザー光Ｌは異なる温度環境においても依然として安定した発光出力を維持することが可能である。
【００２１】
また、フォトダイオードをレーザーダイオード内部に実装する先行技術の構造とは異なり、本考案は、フォトダイオード４０をレーザーダイオード２０外部に設けている。従って、フォトダイオード４０の型番及びサイズは制限されない。高出力のレーザーダイオード２０を使用する場合は、高出力に適したフォトダイオード４０を選択することが可能である。
【００２２】
レーザー装置１は、集束レンズ（図示せず）を更に含んでもよい。集束レンズは、レーザーダイオード２０の上に位置するとともに、レーザーダイオード２０及びフォトダイオード４０を被覆する。そして、レーザー光Ｌの光軸が集束レンズを通過する。集束レンズは、レーザー光Ｌのパターンを修飾するとともに、集束を行うのに用いられ、これにより、レーザー光Ｌがより好ましい発光性質を備えるようにすることができる。
【００２３】
このように、本考案に係るレーザー装置は、レーザーダイオード及びフォトダイオードを含む。このレーザーダイオードは、レーザー光を発し、フォトダイオードはこのレーザー光の出力を検出し、レーザーダイオードを駆動する電流を調整することができ、安定したレーザー光発光強度を達成することができる。
【００２４】
上記は本考案の実施例に過ぎず、本考案の実用新案登録請求の範囲を限定するものではない。従って、当業者が本考案の趣旨と範囲を逸脱することなく行った変更及び修正といった等価の置換は、依然として本考案の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００２５】
１        レーザー装置
１０      レーザーダイオード固定ベース
２０      レーザーダイオード
２２      レーザーチップ
３０      フォトダイオード固定ベース
４０      フォトダイオード
５０      自動出力制御ループ回路基板
６０      フォトダイオードフィードバック信号線
θ        発散角
Ｌ        レーザー光
【図１】
0003186656.tif 000003
【図２】
0003186656.tif 000004
【図３】
0003186656.tif 000005
【図４】
0003186656.tif 000006
【図５】
0003186656.tif 000007