(57)【要約】  【課題】  周囲温度が変化してもレーザ出力を一定に制御することのできるＡＰＣ回路を提供する。  【解決手段】    マイコン８は、第１の温度の下でのＬＤ３から出力されるレーザ光のレーザパワーと、当該レーザパワーのレーザ光が前記半導体レーザ素子から出力される際にＰＤ５で光電変換されて発生する光電流量との関係を示するレーザパワー−光電流量特性と、ＰＤ５の周囲温度とＰＤ５が光電変換時に重畳するオフセット量との関係を示す温度−オフセット特性と、を予め記憶しており、所望のレーザパワーが指定されると、マイコン８が温度測定部１２から与えられた温度データから温度−オフセット特性よりＰＤ５に重畳するオフセット量を算出し、算出された前記オフセット量を前記第１の温度の下で所望のパワーを得るために必要なＰＤ５に照射すべき光電流量から差し引くことで、当該温度の下で所望のレーザパワーを得るために必要なＰＤ５からの電流量を算出する。  【選択図】      図１
2007134653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザ素子から射出されるレーザ光の一部を受光して受光量に応じた電流を発生する受光素子と、
半導体レーザ素子の所望のレーザパワーに対して前記半導体レーザ素子に印加すべき電圧を算出処理するマイコンと、
前記受光素子周辺の温度を測定するとともに前記マイコンに測定された温度データを与える温度測定部と、
前記受光素子から発生した電流に応じた電圧と、前記マイコンによって算出された電圧とを比較するとともに、両電圧の電圧差に応じた電圧を出力して前記半導体レーザ素子に印加する差動増幅器と、を備えるＡＰＣ回路であって、
前記マイコンが、
第１の温度の下での半導体レーザ素子から出力されるレーザ光のレーザパワーと、当該レーザパワーのレーザ光が前記半導体レーザ素子から出力される際に前記受光素子で光電変換されて発生する光電流量との関係を示するレーザパワー−光電流量特性と、
前記受光素子の周囲温度と前記受光素子が光電変換時に重畳するオフセット量との関係を示す温度−オフセット特性と、を予め記憶しており、
所望のレーザパワーが指定されると、
まず、前記マイコンが、前記温度測定部から与えられた温度データから、前記温度−オフセット特性より前記受光素子に重畳するオフセット量を算出し、
次に、与えられた所望のレーザパワーを半導体レーザ素子から出力すると前記第１の温度の下で前記受光素子で発生する電流量を前記レーザパワー−光電流量特性より読み出すとともに、算出された前記オフセット量を読み出された前記第１の温度の下での光電流量から差し引くことで、前記温度測定部が測定した周囲温度における所望のレーザパワーを得るために必要な前記受光素子からの電流量を算出するとともに、当該算出された電流量に基づく電圧を前記差動増幅器に与えることを特徴とするＡＰＣ回路。
【請求項２】
前記温度測定部がサーミスタで構成され、
前記マイコンが、前記サーミスタの両端電圧と温度の関係であるサーミスタ出力電圧−周囲温度特性のデータを予め記憶しており、前記温度測定部から与えられる前記サーミスタの両端電圧のデータからサーミスタ出力電圧−周囲温度特性のデータに基づいて周囲温度を認識することを特徴とする請求項１に記載のＡＰＣ回路。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のＡＰＣ回路を用いて半導体レーザ素子を駆動することを特徴とする半導体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ装置に関し、特にパワー制御のためのＡＰＣ（Auto Power Control）機構を備えた半導体レーザ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、レーザ素子から射出されるレーザ光の出力を一定に保つため、半導体レーザにＡＰＣ（Automatic Power Control）、すなわち自動出力制御機構が備えられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図６は、ＡＰＣを備えるレーザ装置の構成を示すブロック図である。図６に示されるレーザ装置１は、レーザ光を射出するＬＤ３と、ＬＤ３の駆動電圧を制御するためのＡＰＣ４とを備える。
【０００４】
このＡＰＣ４は、ＬＤ３の近傍に配置されてＬＤ３から射出されレーザ光の一部を受光して当該受光量に応じた電流を発生するフロントモニタ用受光素子（以下、ＦＳＰＤと称する）５と、ＦＳＰＤ５によって生成された電流を電流量に応じた電圧に変換する電流電圧変換部６と、マイコン８と、マイコン８からのデータをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換部９と、Ｄ／Ａ変換部９から出力される電流値を電圧に変換する電流電圧変換部１０と、電流電圧変換部６および電流電圧変換部１０からの出力値の差動増幅演算を行う差動増幅器７と、を備える。そして、差動増幅器７からの出力電圧がＬＤ３のアノード電極に印加される構成である。
【０００５】
マイコン８は、ＬＤ３から出力されるレーザパワーと、ＦＳＰＤ５から出力される光電流（もしくは電流電圧変換部６から出力される出力電圧）との関係を予め例えばデータテーブルとして記憶している。図７に示される特性Ｇ１は、マイコン８が記憶するＬＤ３のレーザパワーとＦＳＰＤ５の出力電流との関係を示すグラフである。
【０００６】
例えば、レーザ装置１が、パワーＬ１のレーザパワーを必要とするとき、マイコン８は図７に示されるレーザパワーとＦＳＰＤ５の出力電流との関係より、ＦＳＰＤ５から出力される電流値がＩ１になるように制御すれば所望のレーザパワーを得ることができると判断し、電流値Ｉ１のデータをＤ／Ａ変換部９に与える。Ｄ／Ａ変換部９は、この値をアナログ値に変換して電流電圧変換部１０に与え、電流電圧変換部１０によって電流値Ｉ１に対応する電圧に変換されて差動増幅器７の反転入力端子に供給される。
【０００７】
一方で、差動増幅器７の非反転入力端子にはＦＳＰＤ５からの出力電流が電流電圧変換部６によって変換された電圧が入力される。そして、この差動増幅器７が、反転入力端子に供給される目標電圧との差分に応じた電圧を出力してＬＤ３に印加される。
【特許文献１】特開２００４−３４８８２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、一般的にＦＳＰＤは動作中の周囲温度の変化によってオフセットが生じるため、ＦＳＰＤが光電変換することで発生した光電流に周囲温度によるオフセットが付加されるという現象が発生する。一方で、マイコン８によって記憶されるはレーザパワーとＦＳＰＤ５の出力電流との関係は、常温によって測定された値が格納されているため、オフセットが付加された値の電流値を目標としてＡＰＣが制御を行い、これによって目標とするレーザパワーを実現することができないという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記の問題点に鑑みて、周囲温度の変化に伴ってＦＳＰＤからの出力電流に重畳するオフセット成分を考慮したパワー制御を行うＡＰＣ回路、およびこのＡＰＣ回路を備える半導体レーザ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成すべく、本発明のＡＰＣ回路は、半導体レーザ素子から射出されるレーザ光の一部を受光して受光量に応じた電流を発生する受光素子と、半導体レーザ素子の所望のレーザパワーに対して前記半導体レーザ素子に印加すべき電圧を算出処理するマイコンと、前記受光素子周辺の温度を測定するとともに前記マイコンに測定された温度データを与える温度測定部と、前記受光素子から発生した電流に応じた電圧と、前記マイコンによって算出された電圧とを比較するとともに、両電圧の電圧差に応じた電圧を出力して前記半導体レーザ素子に印加する差動増幅器と、を備えるＡＰＣ回路であって、前記マイコンが、第１の温度の下での半導体レーザ素子から出力されるレーザ光のレーザパワーと、当該レーザパワーのレーザ光が前記半導体レーザ素子から出力される際に前記受光素子で光電変換されて発生する光電流量との関係を示するレーザパワー−光電流量特性と、
前記受光素子の周囲温度と前記受光素子が光電変換時に重畳するオフセット量との関係を示す温度−オフセット特性と、を予め記憶しており、所望のレーザパワーが指定されると、まず、前記マイコンが、前記温度測定部から与えられた温度データから、前記温度−オフセット特性より前記受光素子に重畳するオフセット量を算出し、
次に、与えられた所望のレーザパワーを半導体レーザ素子から出力すると前記第１の温度の下で前記受光素子で発生する電流量を前記レーザパワー−光電流量特性より読み出すとともに、算出された前記オフセット量を読み出された前記第１の温度の下での光電流量から差し引くことで、前記温度測定部が測定した周囲温度における所望のレーザパワーを得るために必要な前記受光素子からの電流量を算出するとともに、当該算出された電流量に基づく電圧を前記差動増幅器に与えることを特徴とする。
【００１１】
このように構成されることで、マイコンが周囲温度と受光素子のオフセット量との関係を予め把握しているため、マイコン側で実際に受光素子から発生する電流量に重畳するオフセット成分を差し引いた上での、当該周囲温度におけるレーザパワー−光電流量特性を改めて算出することで、周囲温度が変化した場合においても所望のレーザパワーを満たすことができる。
【００１２】
また、本発明のＡＰＣ回路は、上記特徴に加え、前記温度測定部がサーミスタで構成され、前記マイコンが、前記サーミスタの両端電圧と温度の関係であるサーミスタ出力電圧−周囲温度特性のデータを予め記憶しており、前記温度測定部から与えられる前記サーミスタの両端電圧のデータからサーミスタ出力電圧−周囲温度特性のデータに基づいて周囲温度を認識することを特徴とする。
【００１３】
また本発明の半導体レーザ装置は、上述のＡＰＣ回路によって半導体レーザ素子を駆動制御することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の構成によれば、マイコンが周囲温度とＦＳＰＤのオフセット量との関係を予め把握しているため、マイコン側で実際にＦＳＰＤから発生する電流量に重畳するオフセット成分を差し引いた上での、当該周囲温度におけるレーザパワー−光電流量特性を改めて算出することで、周囲温度が変化した場合においても所望のレーザパワーを満たすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図６に示される構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付すとともに、その詳細な説明を省略するものとする。
【００１６】
図１は、本発明のレーザ装置の構成を示すブロック図である。図６と同様に、レーザ装置１は、レーザ光を射出するＬＤ３と、ＬＤ３を駆動電圧を制御するためのＡＰＣ４ａとを備える。なお、ＡＰＣ４ａは、図６に示されるＡＰＣ４と比較して、その構成要素が一部異なるものである。
【００１７】
このＡＰＣ４ａは、ＬＤ３の近傍に配置されてＬＤ３から射出されレーザ光の一部を受光して当該受光量に応じた電流を発生するＦＳＰＤ５と、ＦＳＰＤ５によって生成された電流を電流量に応じた電圧に変換する電流電圧変換部６と、マイコン８と、マイコン８からのデータをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換部９と、Ｄ／Ａ変換部９から出力される電流値を電圧に変換する電流電圧変換部１０と、電流電圧変換部６および電流電圧変換部１０からの出力値の差動増幅演算を行う差動増幅器７と、を備える。そして、差動増幅器７からの出力電圧がＬＤ３のアノード電極に印加される構成である。
【００１８】
そして、ＡＰＣ４ａは、周囲温度を測定する温度測定部１２と、温度測定部１２からのデータをデジタル化してマイコン８に与えるＡ／Ｄ変換部１３とを備える。なお、温度測定部１２としては、例えばサーミスタを用いることができる。以下では、この温度測定部１２にサーミスタを利用するものとして説明を行う。
【００１９】
マイコン８は、図７に示されるように、ＬＤ３から出力されるレーザパワーと、ＦＳＰＤ５から出力される光電流（もしくは電流電圧変換部６から出力される出力電圧）との関係を予め例えばデータテーブルとして記憶している。また、Ａ／Ｄ変換部１３から温度測定部１２からの電圧のデータが与えられる。
【００２０】
図２は、サーミスタの出力電圧と周囲温度の関係を示すグラフである。マイコン８は、予め図２に示されるサーミスタ出力電圧−周囲温度特性のデータを格納しており、Ａ／Ｄ変換部１３から温度測定部１２の電圧データが与えられると、このサーミスタ出力電圧−周囲温度特性より周囲温度を算出する。たとえば、Ａ／Ｄ変換部１３より与えられるサーミスタ出力電圧がＳ２である場合、サーミスタ出力電圧−周囲温度特性より周囲温度がＴ２であることを認識する。
【００２１】
図３は、ＦＳＰＤの温度とオフセットとの関係を示すグラフである。図３に示されるように、周囲温度が上昇するに連れ、受光量が同一の元でも、光電変換によって発生する電流量に重畳するオフセット成分が増加するため、温度が上昇するほど光電流量が上昇する。
【００２２】
マイコン８は、図３に示されるＦＳＰＤの温度−オフセット特性のデータを予め格納しており、Ａ／Ｄ変換部１３から周囲温度のデータが与えられると、この温度−オフセット特性よりＦＳＰＤに重畳するオフセット量を算出する。
【００２３】
そして、図７に示されるレーザパワー−光電流量特性のグラフに、当該オフセット量を考慮した新たな特性を算出する。
【００２４】
例えば、図３において、周囲温度がＴ２であるとＡ／Ｄ変換部１３から与えられると、マイコン８は、図３に示されるＦＳＰＤの温度−オフセット特性より、ＦＳＰＤ５に重畳するオフセット成分はＯ２であることを認識する。そして、図４に示すように、図７に示されるレーザパワー−光電流量特性Ｇ１のグラフから、オフセット成分Ｏ２を差し引いた補正後の特性Ｇ２を算出し、この特性Ｇ２の元で、目標となるレーザパワーを得るために目標とするＦＳＰＤ出力電流値を求める。例えば、目標レーザパワーがＬ１である場合、ＦＳＰＤ出力電流をＩ２となるように制御を行う。このＩ２の値がマイコン８からＤ／Ａ変換部９、電流電圧変換部１０を介して差動増幅器７の非反転入力端子に入力され、実際にＦＳＰＤ５からの光電流によって生成される電圧と非反転入力端子との差分がなくなるまでＬＤ３のアノード電極に差動増幅器７からの出力電圧が印加される。
【００２５】
このように構成されることで、ＦＳＰＤから発生する電流量に重畳しているオフセット成分を考慮して、所望のレーザパワーを得るために必要な電流量をマイコンが算出して反転増幅器に入力するため、実際にオフセット成分を考慮しないＡＰＣ制御の場合と比較して、より厳密なパワー制御が可能となる。
【００２６】
すなわち、オフセット成分を考慮しない場合、図４において、レーザパワーＬ１を目標パワーとするときＦＳＰＤからの光電流量を従来ならＩ１となるように制御していたが、周囲温度がＴ２である場合にはレーザパワー−光電流量特性がＧ１ではなくＧ２となるため、実際には光電流がＩ１の場合に得られるレーザパワーはＬ１’であり、目的とするパワーＬ１に到達しない。
【００２７】
このように、周囲温度とＦＳＰＤのオフセット量との関係を予めマイコンで把握しておくことで、実際にＦＳＰＤから発生する電流量に重畳するオフセット成分を差し引いた上での、当該周囲温度におけるレーザパワー−光電流量特性を改めて算出することによって、周囲温度が変化した場合においても、所望のレーザパワーを満たすことができる。
【００２８】
なお、上述では、ＦＳＰＤの出力電流とレーザパワーの関係を用いたが、電流電圧変換を行った後の出力である電圧値を用いて、ＦＳＰＤ出力電圧とレーザパワーの関係を用いるものとしても構わない。
【００２９】
なお、図１に示されるＡＰＣ回路の構成例として、例えば図５に示される回路を用いるものとしても良い。図５は、電流電圧変換部６をオペアンプと抵抗とで形成し、電流電圧変換部１０を抵抗で形成し、温度測定部１２をサーミスタで形成した一構成例である。これは一例であり、他の回路構成でＡＰＣ回路を実現しても構わない。
【００３０】
また、図２に示すサーミスタ−周囲温度特性、図３に示すＦＳＰＤの温度−オフセット特性、図７に示すレーザパワー−光電流量特性は、いずれも、各特性を表す複数のデータがデータテーブルとしてマイコン８に記憶されているものとしても構わないし、少なくとも２点のデータが記憶されていて、この２点のデータをもとにした一時近似特性として記憶されているものとしても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明の半導体レーザ装置は、光ディスク装置や光磁気ディスク装置、レーザプリンタなどに好適に利用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】は、本発明のレーザ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】は、サーミスタの出力電圧と周囲温度の関係を示すグラフである。
【図３】は、ＦＳＰＤの温度とオフセットとの関係を示すグラフである。
【図４】は、オフセット成分を考慮したレーザパワーと光電流量の関係を示すグラフである。
【図５】は、図１におけるＡＰＣ４の一実施例である。
【図６】は、従来のレーザ装置の構成を示すブロック図である。
【図７】は、レーザパワーと光電流量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３３】
１、１ａ    レーザ装置
３    レーザ素子
４    ＡＰＣ回路
５    ＦＳＰＤ
６    電流電圧変換部
７    差動増幅器
８    マイコン
９    Ｄ／Ａ変換部
１０  電流電圧変換部
１２    温度測定部
１３    Ａ／Ｄ変換部
【図１】
2007134653.tif 000003
【図２】
2007134653.tif 000004
【図３】
2007134653.tif 000005
【図４】
2007134653.tif 000006
【図５】
2007134653.tif 000007
【図６】
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【図７】
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