JPH05343774A - 半導体レーザの光量制御方法及び半導体レーザ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は半導体レーザの光量制御方法及び半導
体レーザ装置に関し、半導体レーザ素子が劣化した場合
であっても、その出力光量を一定に保持して性能及び安
全性を維持することを目的とする。 【構成】レーザビームを出力する半導体レーザ素子１１
と、レーザビームＬＢｆを整形するためのビーム整形用
レンズ２１と、ビーム整形用レンズ２１の後方に配置さ
れ、レーザビームの主要部を通過させるための開口部２
３を有した遮光板２２と、ビーム整形用レンズ２１の後
方に配置され、開口部２３を通過しないレーザビームを
受光してその受光量に応じた検出信号を出力する光電変
換素子１２と、光電変換素子１２の検出信号に基づいて
半導体レーザ素子１１の光量を一定に保持するように制
御を行う制御部１３とを有して構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばバーコードリー
ダ又はレーザプリンタなどの光走査装置の光源として用
いられる半導体レーザの光量制御方法及び半導体レーザ
装置に関する。

【０００２】バーコードリーダの付いた商品は、バーコ
ードリーダで読み取ることによって商品名又は価格など
を容易に入力することができるので、流通業界において
急速に普及している。

【０００３】一方、可視光の半導体レーザは、装置の小
型化及び一定出力の保持が容易であり且つ応答性に優れ
ることから、バーコードリーダの光源として従来のガス
レーザに代わって多く用いられている。

【０００４】このような状況において、より安全で安定
性のある半導体レーザ装置が要望されている。

【０００５】

【従来の技術】図４は従来の半導体レーザ装置８０の構
成を示す図である。この図を参照して従来の半導体レー
ザの光量制御方法について説明する。

【０００６】半導体レーザ装置８０は、半導体レーザユ
ニット８１とこれを制御するＡＰＣ（Ａｕｔｏ ｐｏｗ
ｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌ）回路８２とから構成されてい
る。半導体レーザユニット８１には、半導体レーザ素子
９１及び光電変換素子９２が内蔵されている。半導体レ
ーザ素子９１に電流を流すと、出力側のレーザビームＬ
Ｂｆとモニタ側のレーザビームＬＢｒとがそれぞれの反
対方向に放射され、モニタ側のレーザビームＬＢｒはモ
ニタ用の光電変換素子９２で光電変換され、検出信号Ｓ
８としてＡＰＣ回路８２に入力される。

【０００７】この検出信号Ｓ８に基づき、ＡＰＣ回路８
２は予め決められた制御定数によって半導体レーザ素子
９１に流す電流を制御し、出力側のレーザビームＬＢｆ
の光量が温度などによって変動するのを防止するように
なっている。

【０００８】これによって、半導体レーザ装置８０の光
量の安定化が図られ、バーコードリーダに使用した場合
にバーコードの読み取り性能及び使用上の安全性が確保
されるようになっている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、特に可視光
の半導体レーザ素子９１は、サージ電流に対して極めて
弱い特性を有しており、瞬時であっても正規の動作電流
値を越えるサージ電流が流れた場合には素子の劣化が起
こる。また、温度又は経年変化によっても劣化が起こ
る。

【００１０】半導体レーザ素子９１の劣化が起こると、
出力側のレーザビームＬＢｆの光量とモニタ側のレーザ
ビームＬＢｒの光量との比率が変動する可能性がある。
そうすると、従来の制御方法では、出力側のレーザビー
ムＬＢｆの光量が変動し、例えばバーコードリーダの光
源として利用した場合にはその出力光量が弱くなってバ
ーコードの読み取り性能が低下することとなり、これと
は逆に出力光量が強くなり過ぎて危険になることもあ
る。

【００１１】本発明は、上述の問題に鑑み、半導体レー
ザ素子が劣化した場合であっても、その出力光量を一定
に保持し、装置の性能及び安全性を維持することを目的
とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る方
法は、上述の課題を解決するため、図１及び図３に示す
ように、半導体レーザ素子１１から出力されるレーザビ
ームＬＢｆの光量を制御するための方法であって、レー
ザビームＬＢｆをビーム整形用レンズ２１，３１，３２
を通過させ、通過した後のレーザビームＬＢｆを光電変
換素子１２によってモニタして光量を制御する。

【００１３】請求項２の発明に係る半導体レーザ装置
１，２は、レーザビームＬＢｆを出力する半導体レーザ
素子１１と、レーザビームＬＢｆを整形するためのビー
ム整形用レンズ２１，３１，３２と、ビーム整形用レン
ズ２１の後方に配置され、レーザビームＬＢｆの主要部
を通過させるための開口部２３を有した遮光板２２と、
ビーム整形用レンズ２１，３１，３２の後方に配置さ
れ、開口部２３を通過しないレーザビームＬＢｆを受光
してその受光量に応じた検出信号を出力する光電変換素
子１２と、光電変換素子１２の検出信号に基づいて半導
体レーザ素子１１の光量を一定に保持するように制御を
行う制御部１３とを有して構成される。

【００１４】請求項３の発明に係る半導体レーザ装置
１，２は、前記遮光板２２には、レーザビームＬＢｆが
当たる位置において開口部２３とは別のモニタ用穴２４
が設けられており、光電変換素子１２は、モニタ用穴２
４を通過したレーザビームＬＢｆを受光するように配置
される。

【００１５】

【作用】光電変換素子１２は、出力側のレーザビームＬ
Ｂｆを受光してその受光量に応じた検出信号を出力す
る。この検出信号に基づいて、制御部１３はレーザビー
ムＬＢｆの光量を一定に保持するように制御を行う。

【００１６】したがって、半導体レーザ素子１１に劣化
が起こった場合であっても、出力側のレーザビームＬＢ
ｆの光量が常に一定になるように制御が行われる。な
お、本発明において、レーザビームＬＢｆの光量が一定
であるとは、光量が一定値に固定される場合のみではな
く、光量を変動する目標値となるように制御する場合
に、その目標値に対して一定となるような場合を含む。

【００１７】

【実施例】図１は本発明に係る半導体レーザ装置１の構
成を示す正面図、図２は本発明に係る半導体レーザ装置
１の側面図である。

【００１８】半導体レーザ装置１は投光器５及び制御部
１３から構成されている。投光器５は、半導体レーザ素
子１１、光電変換素子１２、ビーム整形用レンズ２１、
及び遮光板２２からなる。

【００１９】半導体レーザ素子１１は、レーザダイオー
ド（ＬＤ）とも呼ばれ、電流を流すことによってレーザ
ビームＬＢｆを放射する。レーザビームＬＢｆは、通
常、楕円形状に放射される。

【００２０】光電変換素子１２は、フォトダイオード
（ＰＤ）とも呼ばれ、受光量に応じた検出信号Ｓ１を出
力する。ビーム整形用レンズ２１は、レーザビームＬＢ
ｆを整形するためのものであり、半導体レーザ素子１１
と遮光板２２との間において半導体レーザ素子１１のレ
ーザビームＬＢｆの出力方向と同軸上に配置されてい
る。

【００２１】遮光板２２は、レーザビームＬＢｆのうち
の不要な光を遮断するためのものであり、レーザビーム
ＬＢｆの出力方向と同軸上に直径１ｍｍ〜２ｍｍ程の開
口部２３を有し、また、開口部２３とは重ならない位置
で且つレーザビームＬＢｆが当たる位置において直径
０．５ｍｍ程度のモニタ用穴２４を有している。モニタ
用穴２４の外面側に上述の光電変換素子１２が取り付け
られている。

【００２２】図２によく示されているように、モニタ用
穴２４は、レーザビームＬＢｆが一般に楕円状に放射さ
れるので、発散角の大きい長軸方向に変位した位置に設
けられている。したがって、光電変換素子１２は、半導
体レーザ素子１１からの実際の出力となるレーザビーム
ＬＢｆの不要な部分の光を受光し、その出力光量（強
度）を検出することとなる。

【００２３】制御部１３は半導体レーザ素子１１に電流
を流して駆動する。このとき、光電変換素子１２からの
検出信号Ｓ１によって電流を制御し、その出力光量を制
御する。制御部１３は、基本的には従来から公知のＡＰ
Ｃ回路と同様であるが、光電変換素子１２からの検出信
号Ｓ１の大きさに応じて制御定数などが異なる。

【００２４】次に、上述のように構成された半導体レー
ザ装置１の動作について説明する。制御部１３の電源が
投入されると、半導体レーザ素子１１からレーザビーム
ＬＢｆの放射が始まる。レーザビームＬＢｆは、整形用
レンズ２１と遮光板２２の開口部２３を通過して半導体
レーザ装置１の外部に放射される。

【００２５】このとき、レーザビームＬＢｆのうちの遮
断された不要な部分の光がモニタ用穴２４から光電変換
素子１２に入力され、レーザビームＬＢｆの強度に応じ
た検出信号Ｓ１が制御部１３に入力される。

【００２６】制御部１３は、検出信号Ｓ１に基づいて、
予め定められた制御定数によって光量が一定になるよう
に半導体レーザ素子１１に流す電流を制御し、レーザビ
ームＬＢｆの光量が一定になるように制御する。これに
よって、温度変化などに起因する半導体レーザ素子１１
の光量のバラツキが防止されている。

【００２７】さらに、実際に出力しているレーザビーム
ＬＢｆを光電変換素子１２によってモニタしているた
め、半導体レーザ素子１１に劣化が起こった場合であっ
ても、出力側のレーザビームＬＢｆの光量が常に一定に
なるように制御が行われ、装置の性能及び安全性を維持
することができる。

【００２８】したがって、半導体レーザ装置１を例えば
バーコードリーダに使用した場合に、半導体レーザ素子
１１の劣化によって投光器５から出力されるレーザビー
ムＬＢｆの光量が変動することがなく、バーコードの読
み取り性能が低下したり光量が強くなって危険となる恐
れもない。

【００２９】また、光電変換素子１２はモニタ用穴２４
を通過した後のレーザビームＬＢｆを受光しているの
で、光電変換素子１２の素子形状などに係わらず受光量
が一定となり、調整が容易となり制御が安定する。

【００３０】図３は本発明に係る他の実施例の半導体レ
ーザ装置２の正面図である。図３において、図１と同じ
機能を有する要素には同一の符号を付してその説明を省
略し又は簡略化する。

【００３１】投光器５ａは、アルミダイキャスト製の筐
体３５と、筐体３５の一端にある遮光板２２とがネジな
どにより一体的に連結されている。筐体３５の内部に
は、前段ビーム整形用レンズ３１と後段ビーム整形用レ
ンズ３２とが装着されている。半導体レーザ素子１１
は、筐体３５の遮光板２２とは反対側に取り付けられて
いる。

【００３２】この半導体レーザ装置２においても、図１
における半導体レーザ装置１と同様に、実際に出力され
ているレーザビームＬＢｆを光電変換素子１２によって
モニタしているため、半導体レーザ素子１１が劣化した
場合であってもその出力光量を一定に保持することがで
きる。

【００３３】また、投光器５ａが筐体３５によって一体
的に構成されているので、光電変換素子１２によるモニ
タ位置の変動がなく制御の安定性が図れるとともに、取
り扱いが容易である。また、光電変換素子１２を遮光板
２２の外側面に取り付けることによって、光電変換素子
１２の交換が容易である。

【００３４】上述の実施例において、光電変換素子１２
を遮光板２２の外面側に設けたが、遮光板２２の内面側
で開口部２３を通過するレーザビームＬＢｆと干渉しな
い位置に設けてもよい。半導体レーザ素子１１に流れる
電流の基準値を可変するための調整装置を設けてもよ
い。その他、半導体レーザ素子１１、光電変換素子１
２、筐体３５、遮光板２２の材料、形状、寸法などは、
本発明の主旨に沿って上述した以外に種々変更すること
ができる。

【００３５】またレーザプリンタのレーザ光源のように
光源の明るさが基準値に対して変化する必要のある場合
にも、本発明を適用することができる。その場合には、
例えば画像濃度に応じた変調信号によって半導体レーザ
素子１１に流れる電流の基準値を可変制御すればよい。

【００３６】

【発明の効果】本発明によると、半導体レーザ素子が劣
化した場合であっても、その出力光量を一定に保持し、
装置の性能及び安全性を維持することができる。

【００３７】請求項３記載の発明によると、光電変換素
子の素子形状などに係わらず受光量が一定となり、調整
が容易となり制御が安定する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る半導体レーザ装置の構成を示す正
面図である。

【図２】本発明に係る半導体レーザ装置の側面図であ
る。

【図３】本発明に係る他の実施例の半導体レーザ装置の
正面図である。

【図４】従来の半導体レーザ装置の構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１，２ 半導体レーザ装置 １１ 半導体レーザ素子 １２ 光電変換素子 １３ 制御部 ２１，３１，３２ ビーム整形用レンズ ２２ 遮光板 ２３ 開口部 ２４ モニタ用穴 ＬＢｆ レーザビーム

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体レーザ素子（１１）から出力される
   レーザビーム（ＬＢｆ）の光量を制御するための方法で
   あって、 前記レーザ素子（１１）をビーム整形用レンズ（２１）
   （３１）（３２）を通過させ、通過した後のレーザビー
   ム（ＬＢｆ）を光電変換素子（１２）によってモニタし
   て光量を制御することを特徴とする半導体レーザの光量
   制御方法。
2. 【請求項２】レーザビーム（ＬＢｆ）を出力する半導体
   レーザ素子（１１）と、 前記レーザビーム（ＬＢｆ）を整形するためのビーム整
   形用レンズ（２１）（３１）（３２）と、 前記ビーム整形用レンズ（２１）（３１）（３２）の後
   方に配置され、レーザビーム（ＬＢｆ）の主要部を通過
   させるための開口部（２３）を有した遮光板（２２）
   と、 前記ビーム整形用レンズ（２１）（３１）（３２）の後
   方に配置され、前記開口部（２３）を通過しないレーザ
   ビームを受光してその受光量に応じた検出信号（Ｓ１）
   を出力する光電変換素子（１２）と、 前記光電変換素子（１２）の検出信号（Ｓ１）に基づい
   て前記半導体レーザ素子（１１）の光量を一定に保持す
   るように制御を行う制御部（１３）とを有してなること
   を特徴とする半導体レーザ装置。
3. 【請求項３】前記遮光板（２２）には、レーザビーム
   （ＬＢｆ）が当たる位置において前記開口部（２３）と
   は別のモニタ用穴（２４）が設けられており、 前記光電変換素子（１２）は、前記モニタ用穴（２４）
   を通過したレーザビームを受光するように配置されてな
   ることを特徴とする請求項２記載の半導体レーザ装置。