DE3940205B4 - Halbleiterlaser-Steuereinrichtung - Google Patents

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Abstract

Halbleiterlaser-Steuereinrichtung zum Steuern des Leuchtpegels eines Halbleiterlasers entsprechend einem Befehlssignal, mit einer photoelektrischen Gegenkopplungsschleife (301, 303, 304) zum Detektieren der Lichtabgabe eines angesteuerten Halbleiterlasers (303) durch einen Lichtaufnahmeteil (304) und zum Steuern des elektrischen Durchlassstroms des Halbleiterlasers derart, dass ein Lichtaufnahmesignal, welches der von dem Lichtaufnahmeteil ermittelten Lichtabgabe des Halbleiterlasers entspricht, gleich dem der Gegenkopplungsschleife (301, 303, 304) zugeführten Befehlssignal ist,
wobei die photoelektrische Gegenkopplungsschleife (301, 303, 304) einen Vergleichsverstärker (301) enthält, um einen Steuerstrom entsprechend der Differenz zwischen dem Befehlssignal und dem Lichtaufnahmesignal, welches diesem zugeführt wird, zu erzeugen, und einen Stromumsetzer (302) enthält, um einen Voreinstellstrom proportional dem diesem zugeführten analogen Befehlssignal oder digital/analog gewandelten digitalen Befehlssignal zu erzeugen;
wobei der elektrische Durchlassstrom die Summe oder die Differenz zwischen dem Steuerstrom und dem Voreinstellstrom ist, und wobei die Halbleiterlaser-Steuereinrichtung das dieser zugeführte Befehlssignal in den elektrischen Durchlassstrom des Halbleiterlasers derart umsetzt, dass das Lichtaufnahmesignal gleich ist...

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Halbleiterlaser-Steuereinrichtung zum Steuern einer Lichtabgabe eines Halbleiterlasers, welcher als Lichtquelle in einem Laserdrucker, einem Bildplattengerät, einer optischen Kommunikationseinrichtung, usw. verwendet ist.
  • Vor kurzem ist ein Bildplattengerät eines WO-Types (write-recordable postscript type) verwendet worden, um eine Wiedergabe von Information und um ferner Schreib- und Aufzeichnungsoperationen durchzuführen. Ferner gibt es ein magnetisch-optisches (MO-)Plattengerät, welches eine Löschfunktion sowie eine Schreibfunktion und eine erneute Schreiboperation durchführen kann. In derartigen optischen Einrichtungen werden bezüglich der Lichtintensität eines von einem Halbleiterlaser abgegebenen Laserstrahls zwei Arten von Lichtintensitäten zum Aufzeichnen und Wiedergeben im Falle des WO-Bildplattengerätes eingestellt. Im Falle des optischen MO-Plattengeräts wird die Lichtintensität zum Löschen zu den vorstehend angeführten, beiden Lichtintensitäten hinzuaddiert, so daß drei Arten von Lichtintensitäten eingestellt werden. Auf jeden Fall ist die Stabilisierung der Lichtintensitäten des Laserstrahls für dauerhafte Aufzeichnungs-, Wiedergabe- und Löschoperationen unerlässlich.
  • In einem System zum Steuern der Lichtintensität zur Reproduktion des Laserstrahls des Halbleiterlasers wird ein normaler Operationsverstärker als Verstärker und Vergleicher verwendet. Da ein derartiger Operationsverstärker verwendet wird, wenn Energie zur Reproduktion geändert wird, kann diese Veränderung für eine Zeit um eine minimale Impulsbreite von wiedergegebenen Daten nicht zurückgehalten werden. Folglich gibt es Fälle, in welchen Fokussier- und Spurhalter-Servo-Steuervorgänge nicht angemessen durchgeführt werden können, und ein Fehler in wiedergegebenen Daten hervorgerufen wird; dies kommt daher, daß ein zurückgebrachtes Licht bezüglich des Halbleiterlasers einen schlechten Einfluß auf die Energiesteuerung dieses Halbleiterlasers ausübt, und dieser Einfluß zunimmt wenn die Laserleistung so niedrig ist, wie die für eine Reproduktion. Zu dem Wiedergabe zeitpunkt wird das reflektierte Licht durch reflektiertes Licht von einem Teil mit real existierenden Daten und durch reflektiertes Licht von einem nicht existierende Daten aufweisenden Teil verändert, so daß sich die Gradstufen des vorerwähnten Einflusses voneinander unterscheiden.
  • Als ein System zum Verringern des Einflusses eines derart zurückgebrachten Lichtes gibt es ein System mit einem Viertelwellenlängen-Plättchen. Wenn in dem Bildplattengerät des WO-Typs linear polarisiertes Licht bezüglich der Bildplatte von einem Strahlteiler aus durch das Viertelwellenlängen-Plättchen in ein zirkularpolarisiertes Licht umgewandelt wird, wird das von der Platte reflektierte Licht als zirkularpolarisiertes Licht zu dem Viertelwellenlängen-Plättchen zurückgebracht. Wenn dieses reflektierte Licht durch das Viertelwellenlängen-Plättchen hindurchgeht, wird es ein linear-polarisiertes Licht mit einer Phase, welche bezüglich derjenigen eines einfallenden Lichts um 90° verschoben ist. Dieses reflektierte Licht fällt dann wieder auf den Strahlteiler, so daß das reflektierte Licht nicht auf die Seite des Halbleiterlasers zurückgebracht wird, sondern nur auf ein Detektorsystem geleitet wird. In dem Bildplattengerät des MO-Typs kann jedoch das Viertelwellenlängen-Plättchen nicht eingebracht werden, und zwar deswegen, da der punktförmige Lichtstrahl, mit welchem eine optisch magnetische Plattenfläche bestrahlt wird, linearpolarisiertes Licht sein muß, um ein Signal durch die Richtung des polarisierten Lichts in dem Bildplattengerät des MO-Typs zu reproduzieren. Wenn folglich das Bildplattengerät sowohl als ein Gerät des WO-Typs als auch des MO-Typs ausgeführt ist, muss das Viertelwellenlängen-Plättchen eingesetzt werden, wenn das Gerät als ein Gerät des WO-Typs verwendet wird, und muß herausgenommen werden, wenn das Gerät des MO-Typs verwendet wird. Daher müssen bei diesem Gerät Teile zum Bewegen und Betätigen des Viertelwellenlängen-Plättchens, eine Ansteuer- und Treiberschaltung hierfür, usw. vorgesehen sein. Eine derartige Konstruktion ist jedoch hinsichtlich Zuverlässigkeit, Kosten, Außenabmessung, Gewicht usw. nachteilig. Eine ähnliche Situation ergibt sich auch bei der Reproduktionsenergie-Steuerung in einem System zum Steuern der jeweiligen Lichtintensitäten für eine Wiedergabe, eine Aufnahme und ein Löschen.
  • Um in diesem Steuersystem den Betrieb des Halbleiterlasers zu steuern und dessen Lichtausgang zu stabilisieren, müssen zwei unabhängige Steuerschaltungen vorgesehen sein, die sich aus einer Halbleiterlaser-Treibersteuerschaltung nur für eine Wiedergabe bzw. Reproduktion und außerdem einer entsprechenden Steuerschaltung für ein Aufzeichnen und Löschen zusammengesetzt ist, wodurch die Anzahl an Schaltungen und Teilen vergrößert wird. Ferner wird in der realen Aufzeichnungszeit die Steuerung eines konstanten elektrischen Stroms durchgeführt und sie ist verschieden von derjenigen in der Steuerzeit der Aufzeichnungsenergie. Daher wird die Beschränkung der Veränderung der Aufzeichnungszeit auf die tatsächliche Aufzeichnungszeit unzureichend.
  • Ferner kann üblicherweise eine Laserdioden-Treibereinheit bezüglich einer durch eine Temperaturänderung usw. hervorgerufenen niedrigen Frequenz zuverlässig mit hoher Geschwindigkeit betrieben werden. Der Halbleiterlaser ist sehr kompakt und kann direkt durch einen elektrischen Treiberstrom mit einer hohen Geschwindigkeit moduliert werden. Daher ist der Halbleiterlaser als Lichtquelle in einem Bildplattengerät, einem Laserdrucker, usw. in großem Umfang verwendet worden.
  • Jedoch werden der elektrische Treiberstrom und Lichtabgabekenndaten des Halbleiterlasers stark durch die Temperatur geändert. Durch eine solche Änderung ergeben sich Schwierigkeiten, wenn die Lichtintensität des Halbleiterlasers auf einem gewünschten Wert eingestellt ist. Es sind bereits verschiedene Arten von automatischen Energiesteuer(APC)-Schaltungen vorgeschlagen worden, um dies zu lösen und um die Vorteile des Halbleiterlasers nutzen zu können. Diese APC-Schaltungen werden im allgemeinen in die folgenden drei Systeme eingeteilt:
    • 1) In einem ersten System wird die Lichtabgabe des Halbleiterlasers durch ein lichtempfangendes Element überwacht. Eine photoelektrische Gegenkopplungsschleife zum Steuern eines Stroms in Durchlassrichtung (welcher im folgenden der Einfachheit halber als Durchlaßstrom bezeichnet wird) des Halbleiterlasers wird jederzeit so angeordnet, daß ein Signal, das proportional einem elektrischen Lichtempfangsstrom ist (proportional der Lichtabgabe des Halbleiterlasers), welcher in diesem lichtempfangenden Element erzeugt wird, gleich einem Befehlssignal ist, welches einen Leucht- bzw. Lichtpegel anzeigt. In diesem System wird die Lichtabgabe des Halbleiterlasers durch diese photoelektrische Ge genkopplungsschleife auf einen gewünschten Wert geregelt (im Folgendem auch „gesteuert" genannt).
    • 2) In einem zweiten System wird die Lichtabgabe des Halbleiterlasers durch das lichtempfangende Element in einer Strom- bzw. Energieeinstellperiode überwacht. Der Durchlaßstrom des Halbleiterlasers wird so gesteuert, daß das Signal, welches dem elektrischen Lichtempfangsstrom (zu der Lichtabgabe des Halbleiterlasers) proportional ist, welcher in diesem lichtempfangenden Element erzeugt wird, gleich dem Lichtpegel-Befehlssignal ist. In einem Zeitabschnitt außer der Energie-Einstellperiode wird der in dieser Periode eingestellte Wert des Durchlaßstroms des Halbleiters entsprechend gehalten, um die Lichtabgabe des Halbleiterlasers auf einem gewünschten Wert zu steuern. In der Zeitspanne außer der Energieeinstellperiode wird der Durchlaßstrom des Halbleiterlasers durch Information mit Hilfe des in der Energieeinstellperiode eingestellten Durchlaßstromwertes des Halbleiterlasers als einem Bezugswert moduliert, um dadurch die Information der Lichtabgabe des Halbleiterlasers zu überlagern.
    • 3) In einem dritten System wird die Temperatur des Halbleiterlasers gemessen. Die Lichtabgabe des Halbleiterlasers wird dadurch auf einen gewünschten Wert gesteuert, daß der Durchlaßstrom des Halbleiterlasers mittels der gemessen Temperatur gesteuert wird oder daß die Temperatur des Halbleiterlasers konstant gesteuert wird.
  • Mit dem System (1) kann die Lichtabgabe des Halbleiterlasers auf den gewünschten Wert eingestellt werden. Jedoch gibt es eine Beschränkung bezüglich der Steuergeschwindigkeit durch eine Beschränkung der Betriebsgeschwindigkeit des lichtaufnehmenden Elements, einer Betriebsgeschwindigkeit, usw. eines Verstärkerelements, welches die photoelektrische Gegenkopplungsschleife darstellt. Beispielsweise können in Anbetracht ein Kreuz(cross)Frequenz in einem offenen Kreis der photoelektrische Gegenkopplungsschleife als ein Bezug auf diese Steuergeschwindigkeitskenndaten der Lichtabgabe des Halbleiterlasers annähernd wie folgt vorgesehen werden, wenn die Kreuzfrequenz auf f0 eingestellt wird: Pout = P0 {1 – exp (–2 π f0t)} wobei Pout die Lichtabgabe des Halbleiterlasers, P0 die in dem Halbleiterlaser eingestellte Lichtintensität und t die Zeit ist.
  • In vielen Fällen, in welchen der Halbleiterlaser verwendet wird, muss die gesamte Lichtmenge (ein Integralwert fPout der Lichtabgabe) von einem Zeitpunkt unmittelbar nach der Lichtabgabe des Halbleiterlasers auf einen vorherbestimmten Wert eingestellt werden, bis eine eingestellte Zeit τ0 verstrichen ist. Dieser Integralwert ist folgendermaßen beschaffen:
    Figure 00050001
  • Wenn die Zeit τ0 = 50 ns und ein zulässiger Bereich des Fehlers auf 0,4% eingestellt ist, muß die Kreuzfrequenz f0 > 800 MHz eingestellt sein. Es ist jedoch sehr schwierig, die Kreuzfrequenz auf einen derartigen Wert einzustellen.
  • In dem System (2) gibt es die vorstehenden Schwierigkeiten wie bei dem System (1) nicht, und der Halbleiterlaser kann mit einer hohen Geschwindigkeit moduliert werden. Folglich wird das System (2) in vielen Fällen verwendet. Jedoch wird in diesem System die Lichtabgabe des Halbleiterlases zu keinem Zeitpunkt gesteuert, so daß die Lichtmenge des Halbleiterlasers leicht durch eine Störung, usw. verändert wird. Als Störung werden beispielsweise DO-Schleifen-Charakteristika des Halbleiterlasers betrachtet. Ein Fehler von mehreren Prozent kann leicht durch die DO-Schleifen-Charakteristika bezüglich der Lichtmenge des Halbleiterlasers hervorgerufen werden. Als Versuch, die DO-Schleifen-Charakteristiken des Halbleiterlasers zu beschränken, wurde auch schon ein Kompensationsverfahren vorgeschlagen, bei welchem eine thermische Zeitkonstante des Halbleiterlasers und die Frequenzkennlinie des Halbleiterlaser-Treiberstroms kombiniert werden. Bei einem solchen Verfahren gibt es jedoch eine Streuung bei jedem Halbleiterlaser bezüglich dessen thermischen Zeitkonstante. Ferner ändert sich diese thermische Zeitkonstante in Abhängigkeit von der Umgebung des Halbleiterlasers. Ferner wird die Lichtmenge des Halbleiterlasers durch den Einfluß des zurückgebrachten Lichts in dem Bildplattengerät, usw. verändert.
  • Aus DE 34 04 444 A1 ist eine Vorrichtung zum Steuern der Lichtstärke bekannt. Eine Vorrichtung zum Steuern der Lichtstärke weist einen Halbleiterlaser und einen Photosensor auf, der einen Teil des Lichtes, das von dem Halbleiterlaser ausgesendet wird, empfängt, um ein entsprechendes elektrisches Signal zu erzeugen. Der Halbleiterlaser ist mit ersten und zweiten Strom-Schaltkreisen verbunden. Der erste Strom-Schaltkreis mittelt durch einen ersten Tiefpassfilter ein Spannungssignal, das auf dem elektrischen Signal des Photosensors beruht, um somit eine Erkennungsspannung zu erhalten. Die Erkennungsspannung wird mit einer gewünschten Spannung durch einen Fehlerverstärker verglichen. Der Fehlerverstärker erzeugt ein Signal, das einem Unterschied zwischen der erkannten Spannung und der gewünschten Spannung entspricht.
    •
  • Aus US 4,733,398 ist ein Apparat zum Stabilisieren der optischen Ausgangsleistung eines Halbleiterlasers bekannt. Eine Treiberschaltung versorgt einen Halbleiterlaser mit Strompulsen, die einem Eingangspulssignal entsprechen. Eine Stromversorgung führt dem Laser einen Gleichstrom zu. Eine Photodiode erzeugt ein Lichtdetektionssignal, das auf den tatsächlichen Laserausgangspegel hinweist. Das Detektionssignal wird zu einer Subtraktionsvorrichtung zugeführt, zu der das Pulssignal ebenso zugeführt wird, und zwar über einen Tiefpassfilter. Die Subtraktionsvorrichtung detektiert die Differenz zwischen den zwei Signalen, um ein Fehlersignal zu erzeugen.
  • Gemäß der Erfindung soll daher eine Halbleiterlaser-Steuereinrichtung geschaffen werden, welche bezüglich einer durch eine Temperaturänderung, usw. hervorgerufene niedere Fre quenz mit hoher Geschwindigkeit stabil betrieben werden kann. Ferner soll durch die Erfindung eine Halbleiterlaser-Steuereinrichtung geschaffen werden, welche bei einer hohen Geschwindigkeit mit einer hohen Genauigkeit betrieben wird. Gemäß der Erfindung ist dies bei einer Halbleiterlaser-Steuereinrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 1 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Ferner soll durch die Erfindung ein Bildplattengerät geschaffen werden, das die Halbleiter-Steuereinrichtung nutzt.
    •
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein Blockdiagramm eines Beispiels eines üblichen Bildplattengeräts;
  • 2 ein Blockdiagramm eines weiteren Beispiels eines üblichen Bildplattengeräts;
  • 3 ein Zeitdiagramm eines üblichen Bildplattengeräts;
  • 4 eine Kennlinie, in welcher die Treiberstrom- und Lichtabgabe-Kenndaten einer Laserdiode wiedergegeben sind;
  • 5 und 6 Schaltungsdiagramme von Beispielen eines photoelektrischen Wandlers in einer üblichen Laserdioden-Treibeinheit;
  • 7 ein Schaltungsdiagramm eines Beispiels einer üblichen Laserdioden-Treibereinheit;
  • 8 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Bildplattengeräts gemäß der Erfindung;
  • 9 ein Schaltungsdiagramm eines Differenzverstärkers;
  • 10 eine Kurve der Frequenzkenndaten bezüglich einer Spannungsverstärkung und einer Phase;
  • 11 ein Schaltungsdiagramm einer photoelektrischen Breitband-Gegenkopplungsschleife;
  • 12 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Bildplattengeräts gemäß der Erfindung;
  • 13 eine Kurve der Frequenzkenndaten einer Lichtabgabe;
  • 14 ein Schaltungsdiagramm einer Schaltung zum Korrigieren der Hochfrequenzbereich-Kenndaten;
  • 15 ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
  • 16 ein Schaltungsdiagramm eines photoelektrischen Umsetzers in der Ausführungsform in 15;
  • 17 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform einer Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung;
  • 18 und 19 Blockdiagramme von weiteren Ausführungsformen einer Halbleiterlaser-Steuereinheit gemäß der Erfindung;
  • 20 ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform einer Halbleiterlaser-Steuereinheit gemäß der Erfindung;
  • 21 ein Blockdiagramm noch einer weiteren Ausführungsform einer Halbleiterlaser-Steuereinheit gemäß der Erfindung;
  • 22 eine Kennlinie der Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kenndaten eines Halbleiterlasers;
  • 23 bis 28 Schaltungsdiagramme von weiteren Ausführungsformen der Halbleiterlaser-Steuereinheit gemäß der Erfindung;
  • 29 bis 35 Schaltungsdiagramme noch weiterer Ausführungsformen von elektrischen Stromumsetzern gemäß der Erfindung;
  • 36 ein Schaltungsdiagramm einer weiteren Ausführungsform eines Teils einer Halbleiterlaser-Steuereinheit gemäß der Erfindung;
  • 37 bis 42 Schaltungsdiagramme von weiteren Ausführungsformen der Halbleiterlaser-Steuereinheit gemäß der Erfindung;
  • 43 eine Kennlinie der Durchlaßstrom- und Lichtabgabe-Kenndaten eines Halbleiterlasers;
  • 44 bis 49 Schaltungsdiagramme von weiteren Ausführungsformen einer Halbleiterlaser-Steuereinheit gemäß 50 bis 55 der Erfindung Schaltungsdiagramme von weiteren Ausführungsformen einer Halbleiterlaser-Steuereinheit gemäß der Erfindung;
  • 56 ein Schaltungsdiagramm einer weiteren Ausführungsform eines Teils einer Halbleiterlaser-Steuereinheit gemäß der Erfindung;
  • 57 bis 60 Blockdiagramme von weiteren Ausführungsformen einer Halbleiterlaser-Steuereinheit gemäß der Erfindung;
  • 61 und 62 Kennlinien, anhand welcher eine Halbleiterlaser-Steuereinrichtung der Erfindung erläutert wird;,
  • 63 ein Blockdiagramm, welches den Aufbau eines Vervielfachers in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wiedergibt;
  • 64 ein Blockdiagramm eines Teils einer Halbleiterlaser-Steuereinrichtung in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
  • 65 ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform einer Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung;
  • 66 und 67 Kennlinien, anhand welcher eine Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung erläutert wird;
  • 68 bis 70 Blockdiagramme des Aufbaus eines Stromwandlers in den entsprechenden Ausführungsformen der Erfindung;
  • 71 und 72 Blockdiagramme von Halbleiterlaser-Steuereinrichtungen in noch weiteren Ausführungsformen der Erfindung;
  • 73 bis 83 Blockdiagramme weiterer Ausführungsformen der Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung;
  • 84 und 85 Kennlinien, anhand welcher eine Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung erläutert wird;
  • 86 bis 97 Blockdiagramme noch weiterer Ausführungsformen von Halbleiterlaser-Steuereinrichtungen gemäß der Erfindung;
  • 98 eine Kennlinie, anhand welcher eine Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung erläutert wird, und
  • 99 bis 102 Blockdiagramme noch weiterer Ausführungsformen von Halbleiterlaser-Steuereinrichtungen gemäß der Erfindung;
  • Nunmehr werden bevorzugte Ausführungsformen einer Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung im einzelnen anhand der anliegenden Zeichnungen erläutert. Ein System zum Steuern von Lichtintensität zum Reproduzieren eines Laserstrahls eines Halbleiterlasers ist beispielsweise in 1 dargestellt. In diesem Steuersystem ist ein Laserstrahl, welcher von einem Halbleiterlaser 1 abgegeben worden ist, welcher mit einer Energiequelle mit einer Spannung Vcc verbunden ist, von einem lichtaufnehmenden Element, wie beispielsweise einer Photodiode 2 aufgenommen. Mit Vb ist eine Sperrvorspannung bezeichnet. Ein elektrischer Strom, welcher mittels der Photodiode 2 festgestellt wird, wird mittels eines Verstärkers 3 verstärkt. Ein gemessener und verstärkter Wert wird für eine Reproduktion bzw. Wiedergabe mittels eines Vergleichers 4 mit einer Bezugsspannung VREF verglichen. Der Betrieb einer Stromquelle 5 wird entsprechend einem Vergleichsausgang des Vergleichers 4 so gesteuert, daß die Lichtintensität des Laserstrahls des Halbleiterlasers 1 so gehalten wird, daß diese Lichtintensität eine für eine Reproduktion oder Wiedergabe ausreichende Energie hat. Ein System zum Steuern der Intensitäten für eine Wiedergabe, Aufzeichnung und Löschung ist in 2 und 3 dargestellt. Ähnlich wie in 1 wird bezüglich der Steuerung der Lichtintensität zu einem Wiedergabezeitpunkt mittels eines bekannten Steuersystems ein Teil des von dem Halbleiterlasers 6 abgegebenen Laserstrahl von einem Licht empfangenden Element, wie beispielsweise einer Photodiode 7 empfangen. Ein mittels der Photodiode 7 festgestellter, elektrischer Strom wird mittels eines Verstärkers 8 verstärkt und in einem Vergleicher mit der Bezugsspannung VREF verglichen. Eine Bezugsspannung VREF 1 wird basierend auf einem Steuersignal 10a als eine Bezugsspannung VREF von einem Schaltelement 10 ausgewählt. Der Betrieb einer für eine Wiedergabe vorgesehenen Konstantstromquelle 11 wird entsprechend dem Vergleichsausgang des Vergleichers 9 gesteuert. Folglich wird die Lichtintensität des Laserstrahls des Halbleiterlasers 1 entsprechend erhalten, um eine Energie für eine Wiedergabe zu haben. Zu diesem Zeitpunkt ist eine Halteschaltung 12, welche zwischen dem Vergleicher 9 und der Konstantstromquelle 11 vorgesehen ist, noch nicht auf einen Haltemode, aber auf einen Abfragemode eingestellt.
  • Die Steuerung der Lichtenintensität während einer Wiedergabezeit wird als nächstes beschrieben. Zu dieser Zeit ist die Halteschaltung 12 auf den Haltemode eingestellt, und die Wiedergabeenergie wird von der Konstantstromquelle 11 erhalten, damit Licht von dem Halbleiterlaser 6 abgegeben wird. Ein gemessener elektrischer Strom, welcher zu dieser Zeit über das lichtempfangende Element und den Verstärker 8 erhalten worden ist, wird durch den Vergleicher 9 mit einer Spannung VREF 2 für eine Aufzeichnung verglichen. Der Betrieb einer Stromquelle 13 für das Aufzeichnen und Löschen, welche parallel zu der Stromquelle 1 für eine Wiedergabe geschaltet ist, wird entsprechend dem Vergleichsausgang gesteuert, um den elektrischen Strom, welcher der Aufzeichnungsenergie an dem Halbleiterlaser 6 entspricht darüberzulegen. Folglich wird die Lichtintensität des Laserstrahls des Halbleiterlasers 6 erhalten, um Energie für eine Aufzeichnung zu haben. Zu dieser Zeit ist eine Halteschaltung 14, welche zwischen dem Vergleicher 9 und der Stromquelle 13 für Aufzeichnen und Löschen angeordnet ist, auf den Abfragemode eingestellt. Ferner ist ein Schaltelement 15 durch ein Steuersignal so geschaltet, daß die Seite der Halteschaltung 14 gewählt ist. Der Halbleiterlaser 6 wird durch einen Gleichstrom nicht eingeschaltet, wenn die Aufzeichnungsenergie, so wie vorstehend erwähnt, gesteuert wird, was ein Merkmal dieser Ausführungsform ist. Die für das Aufzeichnen und Löschen vorgesehene Stromquelle 13 wird mittels eines Moduliersignals mit dem Aufzeichnungszeitpunkt moduliert. Doch wird zur Zeit der Energiesteuerung auch die Energiesteuerung für eine Aufzeichnung durchgeführt, während die vorerwähnte Modulation durch ein Pseudomoduliersignal durchgeführt wird, das von einer ein Pseudo-Moduliersignal erzeugenden Schaltung erzeugt worden ist, welche einer Frequenz nahe derjenigen von Realschreibdaten schwingt. Die Energiesteuerung soll über eine Zeit andauern, welche länger als ein Zeitintervall für ein reales Durchlaufen eines Sektors ist, welcher sich aus einem ID- und Daten-Abschnitt zusammensetzt. Ein Pseudosignal, welches den ID- und den Daten-Abschnitt anzeigt, wird von einer ein Pseudo-ID/Daten-Abschnittsignal erzeugenden Schaltung 17 erzeugt, um dadurch die Schaltelemente 10 und 15 entsprechend zu steuern. In einem Zeitabschnitt, in welchem der ID-Abschnitt angezeigt wird, wird ein Energiesteuermode für eine Wiedergabe eingestellt, und ein Haltewert der Halteschaltung 12 wird wieder neu eingestellt. Die Halteschaltung 14 ist auf einen Haltemode eingestellt.
  • Die Steuerung der Lichtintensität zu einem Löschzeitpunkt entspricht annähernd derjenigen bei der Aufzeichnungszeit. Jedoch wird in diesem Fall für eine Löschung eine Bezugsspannung VREF 3 als die Bezugsspannung für den Vergleicher 9 gewählt. Ferner wird der Betrieb der Stromquelle 13 über eine Halteschaltung 18 und das Schaltelement 15 gesteuert. Zu dieser Zeit wird keine Modulieroperation von der ein Pseudo-Moduliersignal erzeugenden Schaltung 16 durchgeführt, sondern die Steuerung wird durch die das Pseudo-ID/Datenabschnittsignal erzeugende Schaltung 17 durchgeführt.
  • In 3 ist ein Zeitdiagramm einer derartigen Steuerung wiedergegeben. Wenn eine reale Aufzeichnungs- oder Löschoperation nach einer derartigen Steuerung durchgeführt wird, wird die Energie für eine Aufzeichnung oder Löschung, welche der Energie für eine Wiedergabe zu überlagern ist, durch ein von der Halteschaltung 14 oder 18 gehaltenes Signal bestimmt. Dann wird der Laserstrahl von dem Halbleiterlaser abgegeben, um die Aufzeichnungs- oder Löschoperation durchzuführen.
  • In einer Laserdiode werden, wie in 4 dargestellt, der elektrische Strom und Lichtausgangskenndaten durch die Temperaturänderung geändert, wie durch Markierungen 1 und 2 dargestellt ist, so daß ein Strom zum Starten der Laserschwingung stark geändert wird. Daher wird in einer Einheit zum Ansteuern der Laserdiode ein Durchlaßstrom der Laserdiode so gesteuert, daß ein Teil der Lichtabgabe der Laserdiode durch eine Photodiode überwacht wird, und ein durch diese Photodiode erzeugter photo-voltaischer Strom ist gleich einem elektrischen Bezugsstrom. Andererseits wird der Durchlaßstrom der Laserdiode so gesteuert, daß eine zu dem photovoltaischen Strom proportionale Spannung gleich einer Bezugsspannung ist. In dieser Laserdiode-Ansteuereinheit ist beispielsweise eine Schaltung zum Feststellen des von der Photodiode erzeugten photo-voltaischen Stroms in 5 dargestellt, in welcher eine Photodiode 21 und Widerstand 22 in Reihe geschaltet sind. In 6 ist ein Beispiel wiedergegeben, bei welchem ein invertierender Verstärker 23 und ein Widerstand 24 die vorerwähnte Fühlschaltung bilden. Ein Operationsverstärker oder ein hochschneller Verstärker wird als der invertierte Verstärker 23 verwendet. Mit einem Bezugszeichen Cc ist eine Sperrschichtkapazität der Photodiode 21 und mit Vb eine Vorspannung bezeichnet. Wie beispielsweise in 7 dargestellt, wird in der Laserdioden-Ansteuereinheit der Durchlaßstrom der Laserdiode 22 durch einen Verbundtransistor gesteuert, welcher durch Transistoren 26 und 27 gebildet ist, so daß der in der Photodiode 21 erzeugte Photovoltaische Strom gleich einem Bezugsstrom einer Bezugsstromquelle 25 ist. In 7 ist mit Vcc eine Spannung einer Spannungsquelle bezeichnet.
  • In den japanischen Patentanmeldungen (KOKAI) Nr. 63-78 585 63-78 586 und 63-84 191 ist ein Aufbau beschrieben, in welchem der Vorwärtsstrom der Laserdiode mit Hilfe des Verbundtransistors so gesteuert wird, daß der in der Photodiode erzeugte photo-voltaische Strom gleich dem Bezugsstrom ist, wodurch die Lichtabgabe der Laserdiode konstant gesteuert ist. In der japanischen Patentanmeldung (KOKAI) Nr. 62-2 29 542 ist ein Aufbau beschrieben, in welcher eine Temperaturfühlschaltung die Temperatur der Laserdiode feststellt, um den elektrischen Strom zum Starten der Schwingung der Laserdiode entsprechend der festgestellten Temperatur zu steuern, und in einem Laserdioden-Ansteuerabschnitt hinzuaddiert wird.
  • Die Laserdiode wird oft als eine Lichtquelle für einen Laserdrucker, ein Bildplattengerät, eine optische Kommunikationseinrichtung, usw. verwendet. Die Einheit zum Ansteuern dieser Laserdiode muss mit einer hohen Geschwindigkeit betrieben werden und wird unabhängig von einer Temperaturänderung usw. stabil betrieben. Jedoch fließt in der Laserdioden-Ansteuereinheit mit der in 5 dargestellten Schaltung eine hochfrequente Komponente des photo-voltaischen Stroms der Photodiode 21 durch die Sperrkapazität Cc der Photodiode 21 nicht über den Widerstand 22. Daher wird in einem hochfrequenten Abschnitt die Phase der Spannung zwischen den beiden Anschlüssen des Widerstandes 22 bezüglich derjenigen des photo-voltaischen Stroms der Photodiode 21 verzögert, so daß die Ansteuereinheit nicht mit einer hohen Geschwindigkeit betrieben werden kann. Wenn in der Laserdioden-Ansteuereinheit mit der in 6 dargestellten Schaltung der Operationsverstärker als der invertierte Verstärker 23 verwendet wird, wird die Ansteuereinheit nicht mit hoher Geschwindigkeit betrieben. Wenn jedoch der hochschnelle Verstärker als der invertierte Verstärker 23 verwendet wird, wird die Ansteuereinheit nicht stabil niederfrequent wie mit einem Gleichstrom betrieben. In der in 7 dargestellten Laserdioden-Ansteuereinheit und in den japanischen Patentanmeldungen (KOKAI) Nr. 63-78 585, 63-78 586 und 63-84 181 ist die Photodiode mit einer Basis eines Transistors verbunden, so daß eine Phasenverzögerung des elektrischen Stroms durch die Kapazität der Photodiode und einen Basiseingangs-Widerstand des Transistors bewirkt wird. Der elektrische Strom mit der verzögerten Phase wird ein elektrischer Basisansteuerstrom des Transistors, wird durch einen Verbundtransistor verstärkt und fliesst dann so, wie er ist in die Laserdiode. Folglich muß die Betriebsgeschwindigkeit der Schaltung reduziert werden, um das Schwingen der Laserdiode zu verhindern. Da jedoch beispielsweise der Verbundtransistor verwendet wird, wird, wenn eine Strahlungsempfindlichke der Photodiode auf 0,02 mA/mW eingestellt ist, eine differentielle Quantenausbeute der Laserdiode auf 0,6 mW/m/A eingestellt, eine elektrische Stromverstärkung des Verbundtransistors wird auf 10 000 und die Lichtabgabe der Laserdiode wird auf 0,2 mV eingestellt; der Bezugsstrom wird folgendermassen erzeugt: 0,2 mW × 0,02 mA/mW = 4 μA.
  • Wenn folglich die Strom- und Lichtabgabekenndaten der Laserdiode durch eine Temperaturänderung geändert werden, wie in 4 dargestellt ist, und dadurch der Strom zum Starten der Schwingung der Laserdiode um 10 mA geändert wird, wird die Stromdifferenz 10 mA/1000 = 1 μA zwischen dem Referenzstrom und dem photo-voltaischen Strom benötigt, da der Stromverstärkungsfaktor des Verbundtransistors 10 000 ist. Wenn folglich die Lichtabgabe von 0,2 mW erzeugt wird, wird ein Fehler von 1 μA/4 μA = 0,25 = 25% bewirkt. Daher kann die Lichtabgabe der Laserdiode bei einer Temperaturänderung nicht konstant gehalten werden.
  • In der Laserdioden-Treibereinheit die in der japanischen Patentanmeldung (KOKAI) Nr. 60-2 29 542 dargestellt ist, muss die Temperaturmeßschaltung angeordnet werden, und die Treibereinheit kann durch die Verschlechterung der Laserdiode, usw. den Temperautränderungs-Kennwerten nicht entsprechen.
  • Als nächstes wird eine Ausführungsform eines Bildplattengeräts gemäß der Erfindung anhand von 8 bis 11 beschrieben. In dem Bildplattengerät sowohl des WO- als auch des MO-Typs wird ein Halbleiterlaser 121 als eine Lichtquelle eines optischen Aufnehmers verwendet und ist mit einer Spannungsquelle mit einer Spannung Vcc verbunden. Eine Photodiode 122 fungiert als ein lichtempfangendes Element, um einen Teil eines Laserstrahls zu empfangen, welcher von dem Halbleiterlaser 121 abgegeben worden ist und um eine Intensität des empfangenen Lichts zu überwachen. Die Photodiode 122 ist mit einem eine Sperrvorspannung Vb erzeugenden Spannungsteils verbunden. Der Halbleiterlaser 121 ist mit einem Breitband-Stromverstärker 123 verbunden, welcher auch einen Gleichstrom erzeugt, damit ein Treiberstrom If durch den Halbleiterlaser fließt. Ein Fühlwider stand R ist zwischen die Photodiode 122 und Erde geschaltet. Ein Nebenschlußstrom I1 des photo-voltaischen Stroms Is, der proportional der Lichtintensität des Halbleiterlasers 121 ist, der mittels der Photodiode 122 festgestellt worden ist, fliesst über einen Impedanzwandler 124. Der Impedanzwandler 124 ist über einen Kondensator C mit der Photodiode 122 verbunden und so eingestellt, daß er eine niedrige Eingangs- und eine hohe Ausgangs-Impedanz hat. Ein erster Spannungs-Strom-Umsetzer 125 gibt eine Spannung V1 ein, welche einen elektrischen Strom I2 entspricht, welcher über den Fühlwiderstand R fliesst und durch Subtrahieren des Nebenschlussstroms I1 vom photo-voltaischen Strom Is gebildet ist. Dieser erste Spannungs-Strom-Wandler 125 ist mit der Photodiode 122 verbunden und parallel zu dem Impedanzwandler 124 geschaltet. Ein Ausgangsstrom I3 des Impedanzwandlers 124 und ein Ausgangsstrom I4 des Umsetzers 125 werden in einem Stromaddierer 126 eingegeben. Ein addierter elektrischer Strom I5 dieses Stromaddierers 126 wird zusammen mit einem elektrischen Bezugsstrom IR einem Stromaddierer 127 zugeführt. Ein addierter Strom I6 dieses Stromaddierers 127 wird ein Befehlssignal, das einen Licht- bzw. Leuchtpegel bezüglich des Halbleiterlasers 121 anzeigt, und in den Breitband-Stromverstärker 123 eingegeben. Der Impedanzwandler 124 und der erste Umsetzer 125 sind zwischen der Photodiode 122 und dem mit dem Halbleiterlaser 121 verbundenen Breitbandverstärker 123 durch die Stromaddierer 126 und 127 rückgekoppelt, wodurch eine photoelektrische Breitband-Gegenkopplungsschleife 128 gebildet ist.
  • Über einen Differenzverstärker 129 wird eine Bezugsspannung VR und die Spannung V1 eingegeben, welche dem durch den Fühlwiderstand R fließendem Strom I2 entspricht. Eine Ausgangsspannung V2 des Differenzverstärkers 129 wird an einen zweiten Spannungs-Strom-Umsetzer 130 angelegt. Der Umsetzer 130 liefert den Bezugsstrom IR für den Stromaddierer 127. Der Differenzverstärker 129 und der zweite Umsetzer 130 sind zwischen der Photodiode 122 und dem mit dem Halbleiterlaser 121 verbundenen Breitband-Verstärker 123 durch den Stromaddierer 127 rückgekoppelt, wodurch eine photoelektrische Niedrigbereich-Gegenkopplungsschleife 131 gebildet ist. Die photoelektrische Breitband-Gegenkopplungsschleife 128 und die photoelektrische Niedrigbereich-Gegenkopplungsschleife 131 bilden eine Schaltung 132, um den Halbleiterlaser mit einer hohen Geschwindigkeit anzusteuern.
  • In einer derartigen Ausführung wird ein elektrischer Eingangsstrom I6 an dem Breitbandverstärker, damit der Treiberstrom If durch den Laser 121 fliesst, durch den Bezugsstrom IR, welcher proportional zu der Eingangsspannung V2 des zweiten Umsetzers 130 ist, und durch den durch den Stromaddierer 126 addierten Strom I5 dargestellt als I6 = IR – I5. Der elektrische Strom I3, welcher eine Komponente des elektrischen Stroms I5 bildet, wird durch den Impedanzwandler 124 gleich dem elektrischen Strom I1 eingestellt. Der Strom I4, welcher eine andere Komponente des Stroms I5 bildet, wird durch den Spannungs-Strom-Umsetzer 125 so eingestellt, daß er gleich dem Strom I2 ist, welcher über den Fühlwiderstand R fliesst. Folglich wird der dem Addierer 127 zugeführte Strom I5 eine Summe aus den Strömen I1 und I2, d.h. dem photo-voltaischen Strom Is, welcher von dem lichtempfangenden Element 122 überwacht wird. Zum Zeitpunkt einer Wiedergabe wird die Lichtenintensität des Halbleiterlasers 121 von dem lichtempfangenden Element 122 festgestellt. Der photo-voltaische Strom Is, welcher ein Signal anzeigt, das der festgestellten Lichtintensität entspricht, wird an den Breitband-Verstärker 123 in Relation zu dem Leuchtpegel-Befehlssignal I6 für den Stromaddierer 127 durch die photoelektrische Breitband-Gegenkopplungsschleife 123, welche mit dem Impedanzwandler 124 und dem Spannungs-Strom-Umsetzer 125 versehen ist, mit einer höheren Geschwindigkeit rückgekoppelt als diejenige, welche durch eine minimale Impulsbreite von wiedergegebenen Daten geschaffen ist. Folglich wird die Lichtintensität des Laserstrahls von dem Halbleiterlaser 121 so gesteuert, daß sie wie diejenige für eine Wiedergabe stabil und beständig ist. Eine niederfrequente Komponente wird an den Breitbandverstärker 123 in Relation zu dem Leuchtpegel-Befehlssignal I6 für den Stromaddierer 127 durch die photoelektrische Niedrigbereich-Gegenkopplungsschleife 131, welche durch den Differenzverstärker 129 und den zweiten Spannungs-Strom-Umsetzer 130 geschaffen ist, mit einer Geschwindigkeit rückgekoppelt, die höher als diejenige ist, welche durch die minimale Impulsbreite der wiedergegebenen Daten geschaffen ist. Folglich wird die Lichtintensität des Laserstrahls von dem Halbleiterlaser 121 so wie diejenige für die Wiedergabe stabil gesteuert. Folglich werden die Rückkopplungs- und Stabilisierungssteuerungen durch die photoelektrischen Breitband- und Niedrigbereich-Gegenkopplungsschleifen 128 und 131 mit einer Geschwindigkeit durchgeführt, welche höher ist als diejenige, welche durch die Minimumimpulsbreite der wiedergegebenen Daten geschaffen ist. Folglich kann die Stabilisierungssteuerung ohne die Verwendung eines Viertelwellenlängen-Plättchens durchgeführt wer den, bevor der Halbleiterlaser einen Einfluss auf die Änderung in dem zurückgebrachten Licht und insbesondere in reflektiertem Licht durch das Vorhandensein und Nicht-Vorhandensein der Daten auf einer Bildplatte hat. Folglich kann das Bildplattengerät sowohl als eines des WO- als auch als des MO-Typs ausgeführt sein, ohne daß das Viertel-Wellenlängen-Plättchen vorgesehen ist, so daß die Teile, welche das Viertelwellenlängen-Plättchen betreffen, weggelassen werden können.
  • Die vorstehende Beschreibung bezieht sich auf die Wiedergabezeit entspricht jedoch in gleicher Weise auch der Löschzeit. Der in 8 dargestellte Differenzverstärker 129 ist beispielsweise durch einen in 9 dargestellten Operationsverstärker 133 gebildet. Dieser Operationsverstärker 133 hat einen positiven Eingangsanschluss zum Anlegen der Bezugsspannung VR und einen negativen Eingangsanschluss, um die Eingangsspannung V1 über einen Widerstand R1 anzulegen. Ein Kondensator C1, ein Widerstand R2 und ein Kondensator C2 sind zwischen die Eingangs- und Ausgangsanschlüsse des Operationsverstärkers 133 geschaltet. 10 zeigt die Frequenz-Kenndaten (Spannungsverstärkung und Phase) des Differenzverstärkers 129 in der photoelektrischen Niedrigbereich-Gegenkopplungsschleife 131.
  • Die in 8 dargestellte photoelektrische Breitband-Gegenkopplungsschleife 128 ist beispielsweise so, wie in 11 dargestellt, ausgeführt. Der Impedanzwandler 124 besteht aus einem Transistor Q1, dessen Basis mit einer Vorspannungsquelle E1 und dessen Emitter über einen Kondensator C mit der Photodiode 122 verbunden ist. Der erste Spannungs-Strom-Umsetzer 125 besteht aus einem Operationsverstärker mit einem negativen Eingangsanschluss zum Anlegen der Eingangsspannung V1, welche dem über den Fühlwiderstand R fliessenden Strom entspricht, und mit einem positiven Eingangsanschluss zum Anlegen einer Vorspannung E3 versehen ist. Der Kollektor des Transistors Q1 und ein Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers 134 sind mit einem Kollektor bzw. einer Basis eines Transistors Q2 als dem Stromaddierer 126 verbunden. Der Kollektor des Transistors Q1 ist mit dem Kollektor eines Transistors Q3 verbunden, an dessen Basis ein Eingangssignal INPUT = IR anliegt. Die Kollektoren der Transistoren Q3 und Q2 sind mit Transistoren Q4 und Q5, welche miteinander in einer Darlington-Schaltung geschaltet sind, als der Stromaddierer 126 verbunden. Der Transistor Q5 ist mit dem Breitband- Stromverstärker 123 verbunden, der aus einer Stromquelle Ib, einem Transistor Q6 und einer Vorspannungsquelle E3, usw. gebildet ist.
  • Diese Ausführungsform der Erfindung wird im einzelnen anhand von 12 bis 14 in Anbetracht der Aufzeichnungszeit beschrieben. Das Leuchtpegel-Befehlssignal Vi, das jeweils dem Aufzeichnungs-, Lösch- und Wiedergabezeiten entspricht, wird in die photoelektrische Gegenkopplungsschleife, welche durch den vorerwähnten Halbleiterlaser 121, der Photodiode 122 und die hochschnelle Halbleiterlaser-Treiberschaltung 123 gebildet ist, als ein Signal Vo über eine Schaltung 135 zum Korrigieren von Hochfrequenzbereichs-Kenndaten eingegeben. Die Hochfrequenzbereichs-Kenndaten in der photoelektrischen Gegenkopplungsschleife werden dadurch kompensiert, daß dieses Signal über die Korrekturschaltung 135 geleitet wird. Wie vorstehend erwähnt, hat die photoelektrische Gegenkopplungsschleife die für eine Wiedergabe oder Löschung vorgesehen ist, Linien, in welchen der Lichtabgabepegel erniedrigt wird, wenn die Frequenz höher wird, wie durch die Frequenzkennllnie in 13 dargestellt ist. Folglich kann diese Schleife so, wie sie ist, bei der Wiedergabe nicht benutzt werden, wenn eine hochfrequente Modulation entsprechend den aufgezeichneten Daten durchgeführt wird. Daher ist in dieser Ausführungsform die Korrekturschaltung 135 vorgesehen, um die Wellenform eines optischen Signals entsprechend einer Reihe von Impulsen der aufgezeichneten Daten in der Aufzeichnungzeit und die Lichtintensität zum Aufzeichnen so einzustellen, da die Hochfrequenzbereichs-Kenndaten ausgeglichen werden. Danach wird das eingestellte Signal als ein Eingang für die hochschnelle Halbleiter-Treiberschaltung 123 in der photoelektrischen Rückkopplungsschleife vorgesehen und wird das reale Leuchtpegel-Befehlssignal während der Aufzeichnungszeit. Folglich kann dieselbe hochschnelle Halbleiter-Ansteuer- oder Treiberschaltung 132 im allgemeinen dazu verwendet werden die Lichtintensität jeweils bei den Wiedergabe-, Lösch- und Aufzeichnungsoperationen einzustellen und zu stabiliseren.
  • In der Hochfrequenz-Kenndaten-Korrekturschaltung 134 sind ein Widerstand R4 und eine Parallelschaltung aus einem Kondensator C4 und einem Widerstand R4 miteinander ähnlich wie bei einem Filter geschaltet, wie beispielsweise in 14 dargestellt ist.
  • Wie vorstehend erwähnt, wird gemäß der Erfindung die Lichtintensität des Laserstrahls von dem Halbleiterlaser durch das lichtempfangende Element bei der Wiedergabe oder Löschung von Daten festgestellt. Ein Signal, welches dieser festgestellten Lichtintensität entspricht, wird mit hoher Geschwindigkeit als ein Leuchtpegel-Befehlssignal für den Breitband-Stromverstärker einerseits, die Breitband-Gegenkopplungsschleife aus dem Impedanzwandler und dem ersten Spannungs-Steuer-Umsetzer und andererseits durch die Niedrigbereichs-Gegenkopplungsschleife aus dem Differenzverstärker und dem zweiten Spannungs-Strom-Umsetzer durchgekoppelt. Folglich kann die Stabilisierungsoperation bezüglich der Lichtintensität für eine Wiedergabe oder Aufzeichnung mit einer Geschwindigkeit durchgeführt werden, die höher als diejenige durch die miminale Impulsbreite der wiedergebenen Daten ist. Folglich kann die Stabilisierungssteuerung ohne ein Viertelwellenlängen-Plättchen durchgeführt werden, bevor der Halbleiterlaser einen Einfluss auf die Änderung in dem zurückgebrachten Licht insbesondere auf die Änderung in dem reflektierten Licht durch das Vorhandensein und Nichtvorhandensein der Daten auf der Bildplatte hat. Folglich kann das Bildplattengerät sowohl als eines des WO- als auch als eines MO-Typs ausgeführt werden, ohne daß das Viertel-Wellenlängen-Plättchen verwendet wird, so daß die diesbezüglichen Teile weggelassen werden können.
  • Die photoelektrische Gegenkopplungsschleife für eine Wiedergabe oder Löschung gemäß der Erfindung hat die Kenndaten, bei welchen der Lichtausgangspegel erniedrigt wird, wenn die Frequenz höher wird. Folglich kann diese Schleife nicht so wie sie ist, bei der Aufzeichnung verwendet werden, wenn die hochfrequente Modulation entsprechend den aufgezeichneten Daten durchgeführt wird. Jedoch ist gemäß der Erfindung die Hochfrequenzbereich-Kenndaten-Korrekturschaltung vorgesehen, um die Wellenform eines optischen Signals entsprechend einer Reihe von Impulsen der aufgezeichneten Daten während der Aufzeichnungszeit und die Lichtintensität für eine Aufzeichnung so einzustellen, daß die Hochfrequenzbereichs-Kenndaten ausgeglichen werden. Danach kann das eingestellte Signal als ein Leuchtpegel-Befehlssignal in die photoelektrische Gegenkopplungsschleife eingegeben werden. Folglich kann dieselbe Schaltungsausführung der photoelektrischen Gegenkopplungsschleife für eine Aufzeichnung und Löschung verwendet werden. Ferner kann die Lichtintensität entsprechend gesteuert werden, wenn die Schleife in der realen Aufzeichnungszeit, usw. betrieben wird.
  • 16 zeigt den Aufbau eines photoelektrischen Wandlers in einer Laserdioden-Treibereinheit gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Dieser photoelektrische Wandler weist eine Photodiode 211, einen Widerstand R, einen Kondensator C und einen Impedanzwandler 212 auf. Die Photodiode 211 überwacht einen Teil einer Lichtabgabe einer angesteuerten Laserdiode. Ein photo-voltaischer Strom Is, welcher von der Photodiode 211 erzeugt worden ist, ist proportional der Lichtabgabe der angesteuerten Laserdiode und fliesst über den Widerstand R und den Kondensator C. Ein elektrischer Strom Ic, welcher über den Kondensator C fliesst, wird über den Impedanzwandler 212 abgegeben. Wenn eine Eingangsimpedanz des Impedanzwandlers 212 Ri ist, eine Ausgangsimpedanz des Impedanzwandlers 212 Ro ist, und der elektrische Strom, welcher über den Widerstand R fliesst, Ir ist, lassen sich die folgenden Gleichungen aufstellen: Is = Ir + Ic R × Ir = Ri × Ic + Ic/jwC
  • Folglich gilt: Ic = Is/(1 + Ri/R + Ic/jwCR)
  • Wenn ein Transistor, dessen Basis beispielsweise mit Erde verbunden ist, als Impedanzwandler 212 verwendet wird, wird eine Ungleichung Ri < 20 Ω gebildet, so daß eine Beziehung von R >> Ri ohne weiteres realisiert werden kann.
  • Folglich gilt:
    Figure 00210001
  • Daher wird der Impedanzwandler 212 eine Stromquelle um eine hochfrequente Komponente des photo-voltaischen Stroms Is zu liefern und die Spannung an den beiden Anschlüssen des Widerstands R wird eine Spannung, welche dem Strom Is proportional ist. Da der Impedanzwandler 212 den Strom nicht verstärkt, wird eine Phasenverzögerung des elektrischen Stroms durch den Impedanzwandler 212 hervorgerufen. Da die SperrschichtKapazität der Photodiode 211 etwas kleiner als 20 pF ist, kann die Kapazität des Kondensators C auf einen großen Wert eingestellt werden, der hinreichend größer als 20 pF, beispielsweise C = 1000 pF ist, so daß es keine Phasenverzögerung des Stroms durch die Sperrschichtkapazität der Photodiode 211 gibt. Ein Operationsverstärker mit einer ausreichenden Gleichstrom-Stabilität kann bezüglich einer Niederfrequenzkomponente des pho to-voltaischen Stroms Is verwendet werden, so daß verschiedene Bearbeitungen mit einer entsprechenden Stabilität bezüglich der Niederfrequenz durchgeführt werden können. In dieser Ausführungsform mit einem photoelektrischen Wandler wird die Phasenverzögerung des elektrischen Stroms durch die Sperrschichtkapazität der Photodiode 211 nicht beeinflusst, und die Stabilität bezüglich der Niederfrequenz ist verbessert, so daß die Laserdioden-Treibereinheit mit einer hohen Geschwindigkeit betrieben werden kann.
  • 15 zeigt den gesamten Aufbau der Laserdioden-Treibereinheit in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Erfindung. Ein photoelektrischer Wandler 213 ist durch den photoelektrischen Wandler in 16 gebildet und gibt die Hochfrequenzkomponente Ic des photo-voltaischen Stroms Is von dem Impedanzwandler 212 aus ab. Der Wandler 213 wandelt die niederfrequente Komponente Ir des Stroms Is durch den Widerstand R in eine Spannung Vr um und gibt diese umgesetzte Spannung ab. Die Ausgangsspannung Vr des Wandlers 213 wird durch einen Spannungs-Strom-Umsetzer 214 wieder in den elektrischen Strom Ir umgesetzt und zu dem Ausgangsstrom Ic des photoelektrischen Wandlers 213 addiert. Andererseits wird eine Bezugssignalspannung Vo durch einen Spannungs-Strom-Umsetzer 215 in einen Strom Io umgesetzt und ein Strom Io – (Ir + Ic) wird an einen Stromverstärker 216 angelegt. Der Verstärker 216 ist beispielsweise durch einen Verbundtransistor, usw. gebildet, hat eine Ausgangsimpedanz, die kleiner als mehrere Ohm ist, verstärkt und gibt den Eingangsstrom Io – (Ir + Ic) ab. Der Ausgangsstrom des Verstärkers 216 wird bezüglich der Phase über eine Phasenvoreilschaltung 217 geführt und in einen Impedanzwandler 218 eingegeben. Der Impedanzwandler 218 hat eine kleine Eingangs- und eine große Ausgangs-Impedanz. Ein Durchlaßstrom einer angesteuerten Laserdiode 219 wird durch einen Ausgangsstrom des Impedanzwandlers 218 gesteuert, und ein Teil einer Lichtabgabe der Laserdiode 219 wird durch den photoelektrischen Wandler 213 überwacht. Folglich bilden diese Bauteile 213 bis 219 eine photoelektrische Gegenkopplungsschleife und steuern die Lichtabgabe der Laserdiode 219 proportional zu der Bezugssignalspannung Vo.
  • In dieser Ausführungsform ist der Stromverstärker 215 im allgemeinen durch stromverstärkende Elemente in mehreren Stufen gebildet, und die Phasenverzögerung wird bezüglich der Hochfrequenzkomponente größer, wenn die Anzahl Stufen der stromverstärkenden Elemente größer wird. Normalerweise sind die stromverstärkenden Element des Verstärkers 215 in Anbetracht der Zunahme in der Phasenverzögerung bei einer Zunahme der Stufenanzahl und bei der Zunahme in der Schleifenverstärkung der photoelektrischen Gegenkopplungsschleife bei etwa zwei Stufen eingestellt. Jedoch gibt es in diesem Fall auch bezüglich der Phasenverzögerung durch die Zunahme in der Stufenanzahl der stromverstärkenden Elemente in dem Stromverstärker 215 Schwierigkeiten, die Laserdioden-Treibereinheiten mit hoher Geschwindigkeit zu betreiben. In dieser Ausführungsform kann die Phasenverzögerung mit Hilfe der Phasenvoreilschaltung 217 verringert werden, so daß die photoelektrische Gegenkopplungsschleife mit hoher Geschwindigkeit betrieben werden kann.
  • Wie vorstehend erwähnt, weist in der in 15 und 16 dargestellten Ausführungsform der Erfindung eine Laserdioden-Treibereinheit eine photoelektrische Umsetzeinrichtung zum Feststellen eines photo-voltaischen Stroms, welcher proportional einer Lichtabgabe angesteuerten Laserdiode ist, indem dieser photo-voltaische Strom in hoch- und niederfrequente Komponenten getrennt wird, eine photoelektrische Gegenkopplungsschleife, um einen Vorwärtsstrom der Laserdiode so zu steuern, daß eine Summe aus den hoch- und niederfrequenten Komponenten des von der Umsetzeinrichtung erzeugten photo-voltaischen Stroms gleich einem Bezugssignal-Strom ist, und eine Phasenausgleichseinrichtung auf, um eine Phase des Vorwärtsstroms der Laserdiode auszugleichen. Daher kann die Laserdioden-Treibereinheit durch die photoelektrische Umsetzeinrichtung und die Phasenausgleichseinrichtung mit hoher Geschwindigkeit betrieben werden.
  • Ferner weist gemäß der Ausführungsform der Erfindung eine Laserdioden-Treibereinheit eine photoelektrische Umsetzeinrichtung zum Feststellen eines photo-voltaischen Stroms, welcher proportional einer Lichtabgabe einer angesteuerten Laserdiode ist, indem dieser photo-voltaische Strom in hoch- und niederfrequente Komponenten getrennt wird, eine Gegenkopplungsschleife, um einen Vorwärtsstrom der Laserdiode so zu steuern, daß eine Summe aus den hoch- und niederfrequenten Komponenten des von der Umsetzeinrichtung erzeugten, photo-voltaischen Stroms gleich einem Bezugssignalstrom ist, und eine Steuereinrichtung auf, um den Bezugssignalstrom so zu steuern, daß eine Spannung, welche proportional der niederfrequenten Komponente des von der Umsetzeinrichtung erzeugten, photo-voltaischen Stroms ist, gleich einer Bezugssignalspannung ist. Daher wird die Laserdioden-Treibereinheit bezüglich einer durch eine Temperaturänderung usw. hervorgerufene Niederfrequenz stabil betrieben, und die Laserdioden-Treibereinheit kann mit hoher Geschwindigkeit arbeiten.
  • In 17 ist eine Ausführungsform einer Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. Ein Befehlssignal, das einen Leuchtpegel anzeigt, wird in einen Vergleichsverstärker 301 und an einen Stromumsetzer 302 angelegt, und ein Teil einer Lichtabgabe eines angesteuerten Halbleiterlasers 303 wird durch ein lichtempfangendes Element 304 überwacht. Der Vergleichsverstärker 301, der Halbleiterlaser 303 und das lichtempfangende Element 304 bilden eine photoelektrische Gegenkopplungsschleife. Der Verstärker 301 vergleicht ein Leuchtpegel-Befehlssignal und ein Lichtempfangssignal, das proportional mit einem photo-voltaischen Strom (der Lichtabgabe des Halbleiterlasers 303) ist, welcher in dem lichtempfangenden Element 304 hervorgerufen worden ist. Der Verstärker 301 steuert einen Vorwärtsstrom des Halbleiterlasers 303 durch dieses Vergleichsergebnis, so daß das Lichtempfangssignal gleich dem Leuchtpegel-Befehlssignal ist. Der Stromumsetzer 302 gibt einen Strom ab, welcher entsprechend dem Leuchtpegel-Befehlssignal voreingestellt worden ist, so daß das Lichtempfangssignal gleich dem Leuchtpegel-Befehlssignal ist. Dieser voreingestellte Strom ist ein elektrischer Strom, welcher auf der Basis von Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kennwerten des Halbleiterlasers 303, eines Kopplungskoeffizienten zwischen dem lichtempfangenden Element 304 und dem Halbleiterlaser 303 und von Lichteingabe- und Lichtempfangssignale-Kenndaten des lichtempfangenden Elements 304 voreingestellt worden ist. Die Summe aus einem Ausgangsstrom des Umsetzers 302 und eines Steuerstrom von dem Vergleichsverstärker 301 wird der Durchlaßstrom des Halbleiterlasers 303.
  • Wenn eine Kreuzfrequenz in einer offenen Schleife der vorerwähnten Gegenkopplungsschleife f0 und ein Gleichstrom-Verstärkungsfaktor 10 000 ist, können Stufenansprech-Kennwerte der Lichtabgabe Pout des Lasers 303 annähernd durch die folgende Gleichung geschaffen werden: Pout = PL + (PS – PL) exp(–2πf0t) wobei mit PL die Lichtabgabe zum Zeitpunkt t = INFINITY und mit PS eine mittels des Stromumsetzers 302 eingestellte Lichtmenge bezeichnet sind.
  • Da der Stromverstärkungsfaktor in der offenen Schleife der Gegenkopplungsschleife auf 10 000 eingestellt ist, wird die Lichtabgabe PL so betrachtet, daß sie gleich der eingestellten Lichtmenge ist, wenn ein zulässiger Bereich eines Einstellfehlers kleiner als 0,1 % ist. Folglich ist, wenn die durch den Umsetzer 302 eingestellte Lichtmenge PS gleich der Lichtabgabe PL ist, die Lichtabgabe des Lasers 303 sofort gleich der Lichtabgabe PL. Selbst wenn die Lichtmenge PS durch eine Störung, usw. um 5% verändert wird, wird der Fehler bezüglich eines eingestellten Werts der Lichtabgabe des Lasers 303 nach 10 ns kleiner als, 4%, wenn die Frequenz f0 etwa 40 MHz ist.
  • Um einen Wert einzustellen welcher kleiner als 0,4% des Fehlers in der gesamten Lichtmenge (einem Integralwert fPout der Lichtabgabe von einem Zeitpunkt an ist unmittelbar nachdem die Lichtabgabe des Lasers 303 geändert wird, bis eine eingestellte Zeit τ0 durchlaufen ist, reicht es aus, daß die Kreuzfrequenz der Gegenkopplungsschleife größer als 40 MHz ist, wenn die eingestellte Zeit τ0 = 50 ns ist. Ein solcher Kreuzfrequenzwert kann ohne weiteres realisiert werden.
  • Ferner wird in dieser Ausführungsform der Ausgangsstrom des Umsetzers 302 zu dem Steuerstrom der Gegenkopplungsschleife addiert. Wenn der Stromumsetzer 302 parallel zu dem Halbleiterlaser 303 geschaltet ist, kann der Betrieb des Lasers 303 durch die Stromdifferenz zwischen dem Ausgangsstrom des Umsetzers 302 und dem Steuerstrom der Gegenkopplungsschleife gesteuert werden.
  • Wie vorstehend erwähnt, kann gemäß dieser Ausführungsform eine Halbleiterlaser-Steuereinrichtung geschaffen werden, welche mit einer hohen Geschwindigkeit genau betrieben wird und ein hohes Auflösungsvermögen hat.
  • In 20 ist eine weitere Ausführungsform einer Halbleiterlaser-Steuereinheit gemäß der Erfindung dargestellt. Ein Leuchtpegel-Befehlssignal wird wieder in den Vergleichsverstärker 301 und einen Stromumsetzer 302 eingegeben, und ein Teil einer Lichtabgabe des angesteuerten Lases 303 wird mittels des lichtaufnehmenden Elements 304 überwacht. Der Verstärker 301, der Laser 303 und das lichtaufnehmende Element 304 bilden eine photoelektrische Gegenkopplungsschleife. Der Vergleicher 301 vergleicht das Leuchtpegel-Befehlssignal und ein Lichtempfangssignal, das proportional einem photo-voltaischen Strom (der Lichtabgabe des Lasers 303) ist, der in dem lichtaufnehmenden Element 304 induziert worden ist. Der Verstärker 301 steuert dann einen Durchlaßstrom des Lasers 303 mit Hilfe dieses Vergleichsergebnisses, so daß das Lichtempfangssignal gleich dem Leuchtpegel-Befehlssignal ist. Der Stromumsetzer 302 gibt einen Strom ab, welcher entsprechend dem Leuchtpegel-Befehlssignal voreingestellt worden ist, so daß das Lichtempfangssignal gleich dem Leuchtpegel-Befehlssignal ist. Dieser voreingestellte Strom ist ein elektrischer Strom, welcher auf der Basis von Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kenndaten des Lasers 303, eines Kopplungskoeffizienten zwischen dem lichtaufnehmenden Element 304 und dem Laser 303, und von Lichteingangs- und Lichtempfangssignal-Kenndaten des lichtaufnehmenden Elements 304 voreingestellt worden ist. Transistoren 305 und 306, eine Stromquelle 307 und eine Vorstromquelle 308 bilden eine Schaltanordnung. Ein Schaltsignal wird an die Basis des Transistors 305 zu einem Zeitpunkt angelegt, an welchem Licht von dem Laser 303 abgegeben wird. Wenn dieses Schaltsignal nicht angelegt ist, wird der Transistor 306 eingeschaltet und der Transistor 305 durch eine Vorspannung der Energiequelle 308 abgeschaltet. Folglich wird ein elektrischer Offset-Strom (im folgenden auch „versetzter Strom") von der Stromquelle 307 an den Laser 303 geliefert, so daß Kein Licht von dem Laser 303 emittiert wird. Wenn das Schaltsignal an die Basis des Transistors 305 angelegt wird, wird der Transistor 305 ein- und der Transistor 306 ausgeschaltet. Es wird kein Strom von der Stromquelle 307 dem Laser 303 zugeführt, und von dem Laser 303 wird Licht emittiert. In diesem Fall wird der Laser 303 durch eine Summe aus einem Treiberstrom von der Schaltanordnung, einem Ausgangsstrom des Umsetzers 302 und einem Steuerstrom der Gegenkopplungsschleife gesteuert.
  • Wenn eine Kreuzfrequenz in einer offenen Schleife der vorerwähnten Gegenkopplungschleife f0 ist und ein Gleichstrom-Verstärkungsgrad 10 000 ist, können die Ansprechkenndaten der Lichtabgabe Pout des Lasers 303 durch die folgende Formel angenähert werden: Pout = PL + (PS – PL) exp(-2πf0t) wobei mit PL die Lichtabgabe zum Zeitpunkt t gleich INFINITY und mit PS eine Lichtmenge bezeichnet ist, welche durch eine Summe aus dem Ausgangsstrom des Umsetzers 302 und dem Treiberstrom der Schaltungsanordnung eingestellt ist. Da der Stromverstärkungsfaktor in der offenen Schleife der Gegen-Kopplungsschleife auf 10 000 eingestellt ist wird die Lichtabgabe PL gleich der eingestellten Lichtmenge angesehen, wenn ein zulässiger Bereich eines Einstellfehlers kleiner als 0,1 % ist.
  • Wenn folglich die durch den Umsetzer 302 eingestellte Lichtmenge PS gleich der Lichtabgabe PL ist, ist die Lichtabgabe des Lasers 303 augenblicklich gleich der Lichtmenge PL. Die Schaltanordnung wird mit hoher Geschwindigkeit betrieben, bis der Treiberstromwert von der Schaltanordnung vorgesehen ist. Folglich steigt die Schaltungsanordnung mit hoher Geschwindigkeit unabhängig von der Anstiegsgeschwindigkeit des Stromumsetzers 302 an. Ferner schwingt im allgemeinen bei den Lichtabgabe- und Stromkenndaten des Halbleiterlasers wie in 22 dargestellt ist, der Halbleiterlaser nicht bis zu einem Schwellenwertstrom, so daß es beinahe keine Verschlechterung eines Lösch-(quenching) Verhältnisses durch den versetzten elektrischen Strom gibt. Selbst wenn sich die Lichtmenge PS durch eine Störung, usw. um 5% ändert, wird der Fehler bezüglich eines eingestellten Werts der Lichtabgabe des Lasers 303 nach 10 ns kleiner als 0,4% wenn die Frequenz f0 etwa 40 MHz ist.
  • Um einen Wert einzustellen, der kleiner als 0,4% des Fehlers in der gesamten Lichtmenge (einem Integralwert fPout der Lichtabgabe) von einem Zeitpunkt an ist, unmittelbar nachdem die Lichtabgabe des Lasers 303 geändert wird, bis eine eingestellte Zeit τ0 durchlaufen ist, reicht es aus, daß die Kreuzfrequenz der photoelektrischen Gegenkopplungsschleife größer als 40 MHz ist, wenn die eingestellte Zeit τ0 = 50 ns ist. Ein solcher Kreuzfrequenzwert kann ohne weiteres realisiert werden.
  • In 18 ist eine weitere Ausführungsform einer Halbleiterlaser-Steuereinheit gemäß der Erfindung dargestellt. Ein Befehlssignal, das einen Leuchtpegel anzeigt, wird an den Vergleichsverstärker 301 und den Stromumsetzer 302 angelegt, und ein Teil einer Lichtabgabe eines angesteuerten Laser 303 wird durch das lichtaufnehmende Element 304 überwacht. Der Verstärker 301, der Laser 303 und das lichtaufnehmende Element 304 bilden eine pho toelektrische Gegenkopplungsschleife. Transistoren 309 und 310, ein Stromquelle 312 und eine Vorstromquelle 313 bilden einen Differenzverstärker 314. Der Vergleicher 301 vergleicht das Leuchtpegel-Befehlssignal und ein Lichtempfangssignal, das proportional einem photo-voltaischen Strom (der Lichtabgabe des Lasers 303) ist, welcher in dem lichtaufnehmenden Element 304 induziert worden ist. Der Vergleicher 301 steuert dann einen Vorwärtsstrom des Lasers 303 über den Differenzverstärker 314 durch dieses Vergleichsergebnis, so daß das Lichtempfangssignal gleich dem Leuchtpegel-Befehlssignal ist. Der Stromumsetzer 302 gibt einen Strom ab, welcher entsprechend dem Leuchtpegel-Befehlssignal so voreingestellt ist, daß das Lichtempfangssignal gleich dem Leuchtpegel-Befehlssignal ist. Dieser voreingestellte Strom ist ein elektrischer Strom, welcher auf der Basis von Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kenndaten des Lasers 302, eines Kopplungskoeffizienten zwischen dem lichtaufnehmenden Element 304 und dem Halbleiterlaser 303 und von Lichteingangs- und Lichtempfangssignal-Kenndaten des lichtaufnehmenden Elements 304 ist. Eine Summe eines Ausgangsstroms dieses Umsetzers 302 und ein Steuerstrom von dem Differenzverstärker 314 wird der Durchlaßstrom des Halbleiterlasers 303.
  • Wenn eine Kreuzfrequenz einer offenen Schleife der vorerwähnten Gegenkopplungsschleife f0 ist und ein Stromverstärkungswert 10 000 ist, können die Stufenansprech-Kenndaten der Lichtabgabe Pout des Lasers 303 durchfolgende Gleichung angenähert werden:
    Pout = PL + (PS – PL) exp(–2πf0t) wobei mit PL die Lichtabgabe zum Zeitpunkt t = ∞ und mit PS eine mittels des Umsetzers 302 eingestellte Lichtmenge bezeichnet sind. Da der Stromverstärkungsfaktor in der offenen Schleife auf 1000 eingestellt ist, wird die Lichtabgabe PL gleich der eingestellten Lichtmenge betrachtet, wenn ein zulässiger Bereich eines Einstellfehlers kleiner als 0,1 % ist.
  • Wenn folglich die durch den Umsetzer 302 eingestellte Lichtmenge PS gleich der Lichtabgabe PL ist, ist die Lichtabgabe des Halbleiterlasers 303 augenblicklich gleich der Lichtabgabe PL. Da in diesem Fall Pout = PL ist, wird der Ausgang des VergleichsverstärKers 301 nicht geändert. Der Wert eines Widerstands 311 wird nicht geändert, so daß die Spannung an den beiden Anschlüssen des Widerstands 311 nicht geändert wird. Selbst die Lichtmenge durch eine Störung usw. verändert wird, wird ein nicht-ausreichender Strom durch den Umsetzer 302 von dem Vergleichsverstärker 301 in der Durchlassrichtung des Halbleiterlasers 303 geliefert. Dieser Stromwert wird ein Wert, welcher dadurch erhalten wird, daß der über den Widerstand 311 fliessende Strom von einem durch die Stromquelle 312 eingestellten Strom subtrahiert wird. Folglich fühlt der Widerstand 311 den Steuerstrom des Halbleiterlasers 303. Daher kann der Stromwert, welcher einem Umsetzfehler des Umsetzers 302 entspricht, durch Messen der Spannung an den beiden Anschlüssen des Widerstands 311 festgestellt werden.
  • In 19 ist eine weitere Ausführungsform der Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. In dieser Ausführungsform wird ein Ausgangsstrom des Verstärkers 301 in der Ausführungsform der 18 an den Laser 303 über einen Widerstand 315 zum Feststellen des Stroms geliefert. Folglich wird die Spannung zwischen den beiden Anschlüssen des Widerstands 315 von einem Differenzverstärker 316 aufgenommen. Der Steuerstrom der photoelektrischen Gegenkopplungsschleife wird mittels des Widerstands 315 festgestellt und über den Differenzverstärker 316 entnommen.
  • In 21 ist eine weitere Ausführungsform der Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. Ein Befehlssignal, welches einen Leuchtpegel anzeigt, wird an den Vergleichsverstärker 301 und den Stromumsetzer 302 angelegt, und ein Teil einer Lichtabgabe eines angesteuerten Lasers 303 wird mittels eines lichtaufnehmenden Elements 304 überwacht. Der Verstärker 301, der Laser 303 und das lichtaufnehmende Element 304 bilden eine photoelektrische Gegenkopplungsschleife. Transistoren 317 und 318, eine Stromquelle 320 und eine Vorstromquelle 321 bilden einen Differenzverstärker 322. Der Verstärker 301 vergleicht das Leuchtpegel-Befehlssignal und ein Lichtempfangssignal, das proportional einem photo-voltaischen Strom (der Lichtabgabe des Lasers 303) ist, der in dem lichtaufnehmenden Element 304 induziert worden ist. Der Verstärker 301 steuert dann einen Durchlasssstrom des Lasers 303 über den Differenzverstärker 322 mittels dieses Vergleichsergebnisses, so daß das Lichtempfangssignal gleich dem Leuchtpegel-Befehlssignal ist. Transistoren 323 und 324, eine Stromquelle 325 und eine Vorstromquelle 326 bilden eine Schaltungsanordnung.
  • Der Umsetzer 302 gibt einen Strom ab, welcher um einen (versetzten) Stromwert, der mittels der Stromquelle 325 eingestellt worden ist, kleiner als ein Strom ist, welcher entspre chend dem Leuchtpegel-Befehlssignal voreingestellt worden ist, so daß das Lichtempfangssignal gleich dem Leuchtpegel-Befehlssignal ist. Dieser voreingestellte Strom ist ein Strom, welcher auf der Basis von Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kenndaten des Lasers 303, eines Kopplungskoeffizienten zwischen dem lichtempfangenden Element 304 und dem Laser 303 und von Lichteingabe- und Lichtempfangssignal-Kenndaten des lichtempfangenden Elements 304 voreingestellt worden ist.
  • Ein Schaltsignal wird an die Basis eines Transistors 323 zum Zeitpunkt einer Lichtabgabe von dem Laser 303 angelegt. Wenn dieses Schaltsignal nicht angelegt wird, wird der Transistor 324 ein- und der Transistor 323 durch eine Vorspannung der Energiequelle 326 ausgeschaltet. Folglich wird Kein elektrischer Strom von der Stromquelle 325 an den Laser 303 geliefert, so daß kein Licht von dem Laser 303 abgegeben wird. Wenn das Schaltsignal an die Basis des Transistors 323 angelegt wird, wird der Transistor 323 ein- und der Transistor 324 ausgeschaltet. Der elektrische Strom wird dann von der Stromquelle 325 dem Laser 303 zugeführt, und es wird Licht von dem Laser 303 abgegeben. In diesem Fall wird der Betrieb des Lasers 303 durch eine Summe aus einem Treiberstrom von der Schaltungsanordnung, einem Ausgangsstrom des Stromumsetzers 302 und einem Steuerstrom von der Gegen-Kopplungsschleife gesteuert.
  • Wenn eine Kreuzfrequenz in einer offenen Schleife der vorerwähnten Gegenkopplungsschleife f0 und ein Stromverstärkungsfaktor 10 000 ist, Können die Stufenansprechdaten der Lichtabgabe Pout des Lasers 303 durch die folgende Gleichung angenähert werden: Pout = PL + (PS – PL) exp(–2πf0t)wobei mit PL die Lichtmenge zum Zeitpunkt t = ∞ und mit PS eine Lichtmenge bezeichnet ist, welche durch eine Summe aus dem Ausgangsstrom des Umsetzers 302 und dem Treiberstrom der Schaltungsanordnung eingestellt ist.
  • Da der Stromverstärkungsfaktor in der offenen Schleife 10 000 ist, wird die Lichtabgae PL gleich der eingestellten Lichtmenge betrachtet, wenn ein zulässiger Bereich eines Einstellfehlers kleiner als 0,1 % ist. Wenn folglich die durch den Umsetzer 302 eingestellte Lichtmenge PS gleich der Lichtabgabe PL ist, die Lichtabgabe des Lasers 303 augenblicklich gleich der Lichtabgabe PL. Da in diesem Fall Pout = PL ist, wird der Ausgang des Ver gleichsverstärkers 301 nicht geändert. Der Wert eines Widerstands 319 wird nämlich nicht geändert, so daß die Spannung an dessen beiden Anschlüssen nicht geändert wird. Selbst wenn die Lichtmenge PS durch eine Störung usw. verändert wird, wird ein nicht ausreichender elektrischer Strom von dem Umsetzer 302 durch den Vergleichsverstärker 301 in der Durchlassrichtung des Lasers 303 geliefert. Dieser Stromwert wird ein Wert, der geschaffen worden ist, indem der über den Widerstand 319 fliessende Strom von einem durch die Stromquelle 320 eingestellten Strom subtrahiert wird. Folglich stellt der Widerstand 319 den Steuerstrom des Lasers 303 fest. Somit kann der Stromwert, welcher einem Umsetzfehler des Umsetzers 302 entspricht, durch Messen der Spannung zwischen den beiden Anschlüssen des Widerstands 319 festgestellt werden. Die Schaltungsanordnung wird mit einer hohen Geschwindigkeit betrieben, bis der Treiberstromwert durch die Schaltungsanordnung geschaffen ist. Folglich steigt die Schaltungsanordnung einer hohen Geschwindigkeit unabhängig von einer Anstiegsgeschwindigkeit des Stromumsetzers 302 an. Ferner schwingt im allgemeinen in den Lichtabgabe- und Stromkennlinien des Lasers, wie in 22 dargestellt ist, der Laser nicht bis zu einem Schwellenwertstrom, so daß es beinahe Keine Störung eines Löschverhältnisses durch den Offset-Strom (im folgenden auch „versetzten elektrischen Strom" genannt) gibt.
  • Wie vorstehend erwähnt, weist gemäß der in 17 bis 21 dargestellten Ausführungsform eine Halbleiterlaser-Steuereinrichtung eine photoelektrische Gegenkopplungsschleife, um eine Lichtabgabe eines angesteuerten Lasers durch einen lichtaufnehmenden Teil festzustellen, und um einen elektrischen Durchlaßstrom des Lasers so zu steuern, daß ein Lichtempfangssignal, welches proportional der Lichtabgabe des Lasers von dem lichtaufnehmenden Teil ist, gleich einem Befehlssignal ist, das einen Leuchtpegel anzeigt, eine Umsetzeinrichtung, um das Leuchtpegel-Befehlssignal auf der Basis von Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kennwerten des Halbleiters, eines Kopplungskoeffizienten zwischen dem lichtaufnehmenden Teil und dem Laser und von Lichteingabe- und Lichtempfangssignal-Kenndaten des lichtaufnehmenden Teils in den Durchlaßstrom des Halbleiterlasers umzusetzen, so daß das Lichtempfangssignal gleich dem Leuchtpegel-Befehlssignal ist, und eine Einrichtung auf, um den Betrieb des Halbleiterlasers durch eine Stromsumme- oder eine -differenz bezüglich eines Steuerstroms der Gegenkopplungsschleife und eines von der Umsetzeinrichtung erzeugten Stroms zu steuern. Folglich Kann die Halbleiterlaser- Steuereinrichtung mit einer hohen Geschwindigkeit betrieben werden und hat ein hohes Auflösungsvermögen.
  • In der vorerwähnten Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung weist die Steuereinrichtung ferner eine Schaltung auf, um durch ein Schaltsignal einen elektrischen Offset-Strom ein- und auszuschalten, und der Betrieb des Halbleiterlasers wird durch einen elektrischen Strom gesteuert, welcher dadurch erhalten wird, daß der Offset-Strom zu der Stromsumme oder -differenz addiert wird. Folglich kann die Stromabgabe des Halbleiterlasers auf eine vorherbestimmte Lichtmenge mit einer hohen Geschwindigkeit selbst dann eingestellt werden, wenn das Licht von dem Halbleiterlaser ausgehend von einem Zustand emittiert wird, in welchem kein Licht emittiert wird.
  • Ferner weist in der vorstehend beschriebenen Halbleiter-Lasersteuereinrichtung gemäß der Erfindung die Steuereinrichtung ein Einrichtung zum Feststellen eines Umsetzfehlers in der Umsetzeinrichtung auf, indem der Steuerstrom der photoelektrischen Gegenkopplungsschleife festgestellt wird. Folglich kann geprüft werden, ob die Umsetzeinrichtung optimal arbeitet oder nicht. Folglich kann auch die Umsetzeinrichtung optimal eingestellt werden.
  • Ferner weist in der vorstehend beschriebenen Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung die Steuereinrichtung eine Schaltung auf, um einen versetzten elektrischen Strom durch ein Schaltsignal ein- und auszuschalten, und der Betrieb des Halbleiterlasers wird durch einen elektrischen Strom gesteuert, indem der versetzte Strom zu einer Stromsumme oder -differenz addiert wird. Folglich kann geprüft werden, ob die Umsetzeinrichtung optimal ist oder nicht. Somit kann die Umsetzeinrichtung optimal eingestellt werden, und die Lichtabgabe des Lasers kann mit hoher Geschwindigkeit ein- und ausgeschaltet werden.
  • In 23 ist eine Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dargestellt. In dieser Ausführung entsprechen ein Vergleichsverstärker 401, ein Stromumsetzer 402, ein angesteuerter Halbleiterlaser 403 und ein stromaufnehmenden Element 404 und ihre Operationen denjenigen, welche in der Ausführungsform der 17 dargestellt sind. Die Wirkung, welche mit der Ausführungsform der 23 erhalten worden sind, entsprechen daher denjenigen, welche mit der Ausführungsform nach 17 erhalten worden sind.
  • Es wird eine Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Ein Leuchtpegel-Befehlssignal wird an einen Vergleichsverstärker 401 und einen Stromumsetzer 402 angelegt. Ein Teil einer Lichtabgabe eines angesteuerten Lasers 403 wird mittels eines lichtaufnehmenden Elements 404 überwacht. Eine Hochfrequenzkomponente eines photo-voltaischen Stroms Is (der proportional der Lichtabgabe des Lasers 403 ist) in dem lichtaufnehmenden Element 404 wird über einen Kondensator C an einen Impedanzwandler 406 angelegt. Eine niederfrequente Komponente des Stroms Is wird über einen Widerstand R in eine Spannung umgesetzt. Die an dem Widerstand R erzeugte Spannung wird an den Vergleichsverstärker 405 und einen Spannungs-Strom-Umsetzer 407 angelegt. Der Umsetzer 407 setzt die in dem Widerstand R erzeugte Spannung in einen elektrischen Strom um. Der Ausgangsstrom des Umsetzers 407 wird durch einen Addierer 408 zu einem Ausgangsstrom des Impedanzwandlers 406 addiert, und der addierte Strom wird ein elektrischer Strom I0, welcher gleich dem in dem lichtaufnehmenden Element 404 erzeugten, photo-voltaischen Strom Is ist. Andererseits vergleicht der Verstärker 405 die an dem Widerstand R erzeugte Spannung und das Leuchtpegel-Befehlssignal und verstärkt die dazwischen bestehend Spannungsdifferenz. Eine Ausgangsspannung des Verstärkers 405 wird mittels eines Spannungs-Strom-Umsetzers 409 in einen elektrischen Strom umgesetzt und in einen ersten Leuchtpegel-Befehlssignal-Strom IL geändert. Eine Substrahiereinheit 410 subtrahiert den Strom I0 des Addierers 408 von dem ersten Leuchtpegel-Befehlssignal-Strom IL des Umsetzers 406 und gibt einen dazwischen vorhandenen Differenzstrom ab. Dieser Differenzsstrom wird mittels des Verstärkers 411 verstärkt und als ein Steuerstrom des Lasers 403 abgegeben. Folglich bilden das lichtaufnehmende Element 404, der Kondensator C, der Widerstand R, der Impedanzwandler 406, der Umsetzer 407, der Addierer 408, die Subtrahiereinheit 410 und der Verstärker 411 eine erste photoelektrische Gegenkopplungsschleife zum Steuern eines Durchlaßstroms des Lasers 403, so daß der photo-voltaische Strom Is des lichtaufnehmenden Elements 404, der proportional der Lichtabgabe des Lasers 403 ist, gleich dem ersten Leuchtpegel-Befehlssignal-Stromwert IL von dem Umsetzer 409 ist. Der Vergleichsverstärker 405 und der Umsetzer 409 bilden eine zweite photoelektrische Gegenkopplungsschleife zum Steu ern des ersten Leuchtpegel-Befehlssignal-Stromwerts IL, so daß eine Spannung, welche dem photo-voltaischen Strom IS des lichtaufnehmenden Elements 404 proportional ist gleich demjenigen eines zweiten Leuchtpegel-Befehlssignals außen von der Steuereinrichtung ist.
  • Bezüglich der Hochfrequenzkomponente des zweiten Leuchtpegel-Befehlssignals gibt der Stromumsetzer 402 einen elektrischen Strom ab, welcher entsprechend dem zweiten Leuchtpegel-Befehlssignal voreingestellt ist, so daß der Strom I0 von dem Addierer 408 gleich dem ersten Leuchtpegel-Befehlssignal-Stromwert IL ist. Dieser voreingestellte Strom ist ein elektrischer Strom, welcher auf der Basis von Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kenndaten des Lasers 403, eines Kopplungskoeffizienten zwischen dem lichtaufnehmenden Element 404 und dem Laser 403 und von Lichteingabe- und Lichtempfangssignalen-Kenndaten des lichtaufnehmenden Elements 404 voreingestellt ist. Bezüglich der niederfrequenten Komponente des zweiten Leuchtpegel-Befehlssignals gibt der Umsetzer 402 einen Strom ab, welcher entsprechend dem zweiten Leuchtpegel-Befehlssignal so voreingestellt ist, daß die Spannung zwischen den beiden Anschlüssen des Widerstands R gleich derjenigen des ersten Leuchtpegel-Befehlssignals ist. Dieser voreingestellte Strom ist ein elektrischer Strom, welcher auf der Basis der Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kenndaten des Laser 403, des Kopplungskoeffizienten zwischen dem lichtaufnehmenden Element 404 und dem Halbleiterlaser 403 und von Lichteingabe- und Lichtempfangssignalen-Kenndaten des Elements 404 voreingestellt worden ist. Eine Summe aus dem Ausgangsstrom des Umsetzers 404 und des Stromverstärkers 411 wird der Durchlaßstrom des Halbleiterlasers 403.
  • Wenn eine Kreuzfrequenz in einer offenen Schleife der vorerwähnten ersten Gegenkopplungsschleife f0 ist, ein Gleichstrom-Verstärkungswert darin 30 ist, und ein Gleichstrom-Verstärkungswert in der vorerwähnten zweiten Gegenkopplungsschlei 10000 ist, können Stufenansprech-Kenndaten der Lichtabgabe Pout des Halbleiterlasers 403 durch die folgende Gleichung angenähert werden: Pout = PL + (PS – PL) exp(–2πf0t)wobei mit PL die Lichtabgabe zum Zeitpunkt t = ∞ und mit PS eine mittels des Stromumsetzers 492 eingestellte Lichtmenge ist.
  • Da der Gleichstrom-Verstärkungfaktor der zweiten Gegenkopplungsschleife auf 10 000 eingestellt ist, wird die Lichtabgabe gleich der eingestellten Lichtmenge angesehen, wenn ein zulässiger Bereich eines Einstellfehlers kleiner als 0,1 % ist. Da ferner der Gleichstrom-Verstärkungsfaktor der ersten Gegenkopplungsschleife auf 30 eingestellt ist, wird ein stationärer Fehler in der ersten Gegenkopplungsschleife etwa (PS – PL)/30. Wenn folglich die mittels des Umsetzers 402 eingestellte Lichtmenge PS gleich der Lichtabgabe PL ist, ist die Lichtabgabe des Lasers 403 gleich der Lichtabgabe PL. Selbst wenn die Lichtmenge PS sich durch eine Störung usw. um 5% ändert, wird der stationäre Fehler in der ersten Gegenkopplungsschleife etwa 0,2%, so daß der Fehler bezüglich eines eingestellten Werts der Lichtabgabe des Lasers 403 nach 10 ns kleiner als 0,4% wird, wenn die Frequenz f0 etwa 40 MHz ist, und der Stromverstärkungsfaktor der ersten Gegenkopplungsschleife etwa 30 ist.
  • Um einen Wert einzustellen, welcher kleiner als 0,4% des Fehlers der gesamen Lichtmenge (eines Integralwerts fPout der Lichtabgabe) zu einem Zeitpunkt ist, unmittelbar nachdem die Lichtabgabe des Lasers 403 geändert wird, bis eine eingestellte Zeit τ0 vorüber ist, reicht es aus, daß die Kreuzfrequenz der Gegenkopplungsschleife größer als 40 MHz und der Stromverstärkungsfaktor etwa das 30-fache ist, wenn die eingestellte Zeit klein τ0 = 50 ns ist. Eine derartige Kreuzfrequenz und solche Stromverstärkungswerte können ohne weiteres realisiert werden.
  • Ferner wird in dieser Ausführungsform der Ausgangsstrom des Umsetzers 412 zu dem Steuerstrom der Gegenkopplungsschleife addiert. Wenn der Umsetzer 412 parallel zu dem Halbleiterlaser 403 geschaltet ist, kann der Betrieb des Lasers 403 durch die Stromdifferenz zwichen dem Ausgangsstrom des Umsetzers 412 und dem Steuerstrom der Gegenkopplungsschleife gesteuert werden.
  • In 25 ist eine weitere Ausführungsform einer Halblaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. In dieser Ausführungsform wird statt des zweiten Leuchtpegel-Befehlssignals in der Ausführungsform der 24 eine Ausgangspannung eines Vergleichsverstärkers 403 an einen Stromumsetzer 413 angelegt. Bezüglich einer hochfre quenten Komponente eines zweiten Leuchtpegel-Befehlsignals gibt der Umsetzer 413 einen elektrischen Strom ab, welcher entsprechend einer Ausgangsspannung des Vergleichers 405 so eingestellt ist, daß ein Strom I0 von dem Addierer 408 gleich einem ersten Leuchtpegel-Befehlssignal-Stromwert 1L ist. Dieser voreingestellte Strom ist ein elektrischer Strom, welcher auf der Basis von und Lichtabgabe Durchlaßstrom-Kenndaten des Lasers 403, eines Kopplungskoeffizienten zwischen dem lichtaufnehmenden Element 404 und dem Laser 403 und von Lichteingabe- und Lichtempfangssignal-Kenndaten des Elements 404 voreingestellt worden ist. Bezüglich einer niederfrequenten Komponente des zweiten Leuchtpegel-Befehlssignals gibt der Umsetzer 413 einen elektrischen Strom ab, welcher entsprechend der Ausgangsspannung des Vergleichsverstärkers 405 so eingestellt ist, daß die Spannung zwischen den beiden Anschlüssen eines Widerstands R gleich derjenigen des ersten Leuchtpegel-Befehlssignals ist. Dieser voreingestellte Strom ist ein elektrischer Strom, welcher auf der Basis von Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kenndaten des Lasers 403, des Kopplungskoeffizienten zwischen dem Element 404 und dem Laser 403 und der Lichteingangs- und Lichtempfangssignal-Kenndaten des lichtaufnehmenden Elements 404 voreingestellt worden ist.
  • In 28 ist eine weitere Ausführungsform einer Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. Ein Lichtpegel-Befehlssignal wird an Verstärker 401 und den Umsetzer 414 angelegt, und ein Teil einer Lichtabgabe eines angesteuerten Lasers 403 wird durch ein lichtaufnehmendes Element 404 überwacht. Der Verstärker 401, der Laser 403 und das Element 404 bilden eine Gegenkopplungsschleife.
  • Der Vergleicher 401 vergleicht das Leuchtpegel-Befehlssignal und das Lichtempfangssignal, das proportional einem Strom (der Lichtabgabe des Lasers 403) ist, der in dem Element 404 induziert worden ist. Der Verstärker 401 steuert dann einen Durchlaßstrom des Lasers 403 mittels dieses Vergleichsergebnisses, so daß das Lichtempfangssignal gleich dem Lichtpegel-Befehlssignal ist. Der Stromumsetzer 414 ist durch einen Differenzverstärker 415, einem Transistor 416 und einem Widerstand R0 gebildet. Der Umsetzer 414 gibt einen elektrischen Strom ab, welcher entsprechend dem Leuchtpegel-Befehlssignal so eingestellt worden ist, daß das Lichtemfpangssignal gleich dem Leuchtpegel-Befehlssignal ist. Dieser voreingestellte Strom ist ein elektrischer Strom, welcher auf der Basis von Licht abgabe- und Durchlaßstrom-Kenndaten des Lasers 403, eines Kopplungskoeffizienten zwischen dem Element 404 und dem Laser 403 und von Lichteingangs- und Lichtempfangssignal-Kenndaten des Elements 404 voreingestellt worden ist. Das Leuchtpegel-Befehlssignal Vs wird an den Differenzverstärker 415 angelegt und durch den Transistor 416 und den Widerstand R0 in einen elektrischen Strom Vs/R0 umgesetzt. Eine Summe Vs/R0 + A Δ V dieses elektrischen Stroms Vs/R0 und ein Ausgangsstrom A ΔV des Vergleichsverstärkers 401 wird der Durchlaßstrom des Lasers 403, welcher das Licht P0 abgibt, welches durch den Durchlaßstrom VS/R0 + A Δ V bestimmt ist.
  • Im allgemeinen kann bezüglich des Durchlaßstroms, welcher größer als ein Schwellenwertstrom Ith in dem Laser ist, die Beziehung zwischen der Lichtabgabe und dem Durchlaßstrom annähernd durch eine gerade Linie eines differentiellen Qantumwirkungsgrads η dargestellt werden. In diesem Fall kann die Lichtabgabe P0 folgendermaßen dargestellt werden:
    Figure 00370001
    wobei mit α der Kopplungskoeffizient zwischen dem lichtaufnehmenden Element 403 und dem Laser 404, mit S eine Strahlungsempfindlichkeit des Elements 403 und mit A ein Verstärkungsfaktor des Vergleichsverstärkers 403 bezeichnet ist und ΔV = Vs/R1 – α SP0 ist.
  • Entsprechend der Ausführungsform der 24 können die Ansprechempfindlichkeiten folgendermaßen dargestellt werden, wenn das Befehlssignal Vs von einem Wert V0 (wenn die Lichtabgabe des Lasers 403) entsprechend dem Wert V0 eine Lichtintensität zeigt, wenn der elektrische Strom des Lasers größer als der Schwellenwertstrom ist, auf einen Wert Vi geändert wird.
  • Figure 00370002
  • Folglich können, wenn die Lichtabgabe so eingestellt wird, daß R = α S ηR0 ist, Wirkungen, welche ähnlich denen in der Ausführungsform der 24 sind, durch einfache Konstruktion erhalten werden.
  • Der Stromumsetzer 414 in dieser Ausführungsform kann so wie in 29 bis 32 dargestellt, ausgeführt sein. Der in 29 dargestellte Stromumsetzer ist durch Transistoren 417 bis 420, eine Stromquelle 421, eine Spannungsquelle 422 und Widerstände 423 bis 427 gebildet. Der in 30 dargestellte Stromumsetzer weist einen Feldeffekttransistor 428 und einen Widerstand 429 auf. Der in 31 dargestellte Stromumsetzer weist einen Transistor 430 und einen Widerstand 431 auf. Der in 32 dargestellte Stromumsetzer weist Transistoren 432 bis 435, eine Stromquelle 426, eine Spannungsquelle 427 und Widerstände 438 bis 442 auf. Ähnlich dem vorerwähnten Stromumsetzer 414 geben diese Stromumsetzer einen elektrischen Strom ab, welcher entsprechend den Leuchtpegel-Befehlssignal so voreingestellt ist, daß das Lichtempfangssignal gleich dem Leuchtpegel-Befehlssignal ist. Der voreingestellte Strom ist ein elektrischer Strom, welcher auf der Basis der Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kenndaten des Halbleiterlasers 403, des Kopplungskoeffizienten zwischen dem lichtaufnehmenden Element 404 und dem Halbleiterlaser 403 und der Lichteingabe- und Lichtempfangsignalkenndaten des Elements 404 voreingestellt worden ist. Das Leuchtpegel-Befehlssignal wird in einem zu dem Leuchtpegel-Befehlssignal proportionalen elektrischen Strom dadurch umgesetzt, daß die Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kennwerte des Lasers 403 demjenigen angenähert werden, welche durch eine gerade Linie dargestellt sind.
  • In 26 ist eine weitere Ausführungsform eines Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt, welche gegenüber der Ausführungsform nach 24 durch einen Stromumsetzer 414 ergänzt ist, welcher durch einen Differenzverstärker 415, einen Transistor 416 und einen Widerstand R0 gebildet ist. Die bezüglich der 24 insbesondere auch hinsichtlich ihrer Wirkungsweise beschriebenen Elemente werden daher in Verbindung mit 27 noch einmal beschrieben.
  • Der Stromumsetzer 414 gibt einen elektrischen Strom ab, welcher entsprechend dem Leuchtpegel-Befehlssignal voreingestellt ist, so daß das Lichtempfangssignal gleich dem Leuchtpegel-Befehlssignal ist. Dieser voreingestellte Strom ist ein elektrischer Strom, welcher auf der Basis von Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kenndaten des Lasers 403, des Kopplungskoeffizienten zwischen dem Element 404 und dem Laser 403 und Lichteingangs- und Lichtempfangssignal-Kenndaten des Elements 404 voreingestellt worden ist. Das Leuchtpegel-Befehlssignal Vs wird an den Differenzverstärker 415 angelegt und durch den Transistor 416 und den Widerstand R0 in einen Strom Vs/R0 umgesetzt. Eine Summe Vs/R0 + A ΔV des Stroms VS/R0 und ein Ausgangsstrom A ΔV des Verstärkers 401 wird der Durchlaßstrom des Lasers 403. Der Laser 403 gibt die Lichtabgabe P0 ab, welche durch den Vorwärtsstrom Vs/R0 + A ΔV festgelegt ist. Bezüglich des Durchlaßstromes, welcher größer als ein Schwellenwertstrom Ith in dem Halbleiterlaser ist, kann die Beziehung zwischen der Lichtabgabe und dem Durchlaßstrom annähernd durch eine gerade Linie eines differentiellen Quantums-Wirkungsgrads η dargestellt werden. In diesem Fall kann die Lichtabgabe P0 folgendermaßen dargestellt werden:
    Figure 00390001
    wobei durch α der Kopplungskoeffizient zwischen dem Element 403 und dem Laser 404, mit S eine Strahlungsempfindlichkeit des Elements 403, mit R1 ein Umsetzkoeffizient des Spannungs-Strom-Umsetzers 409 und mit ein Verstärkungsfaktor des Vergleichsverstärkers 401 bezeichnet sind, und IL = α SP0 ist.
  • Ähnlich der Ausführungsform der 24 können die Ansprechkenndaten annähernd folgendermaßen dargestellt werden, wenn der Wert Vs in einen Wert Vn (wenn die Lichtabgabe des Lasers 403, welche dem Wert V0 entspricht, eine Lichtintensität zeigt, wenn der Strom des Lasers größer als der Schwellenwertstrom ist) in einen Wert Vi abgeändert wird.
  • Figure 00390002
  • Wenn dementsprechend die Lichtabgabe so eingestellt ist, daß R = α SηR0 ist, können Wirkungen, welche demjenigen der Ausführungsform der 24 entsprechen, durch eine einfache Konstruktion erhalten werden.
  • In 27 ist eine weitere Ausführungsform einer Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. In dieser Ausführungsform wird statt des zweiten Leuchtpegel-Befehlssignals in der Ausführungsform der 26 eine Ausgangsspannung des Vergleichsverstärkers 405 an einen Stromumsetzer 414 angelegt. Der Stromumsetzer 414 ist durch den Differenzverstärker 415, den Transistor 416 und den Widerstand R0 gebildet. Der Umsetzer 414 gibt einen elektrischen Strom, welcher entsprechend der Ausgangsspannung des Vergleichsverstärkers 405 so voreingestellt ist, daß das Lichtempfangssignal gleich dem Leuchtpegel-Befehlssignal ist. Dieser voreingestellte Strom ist ein elektrischer Strom, welcher auf der Basis der in Verbindung mit 26 beschriebenen Kenndaten entsprechend voreingestellt ist. Im Unterschied zu 26 wird jedoch die Ausgangsspannung des Vergleichsverstärkers 405 an den Differenzverstärker 415 angelegt und durch den Transistor 416 und den Widerstand R0 in den elektrischen Strom VS/R0 umgesetzt.
  • In den vorerwähnten Ausführungsformen ist der Stromumsetzer mit Hilfe der Kenndatenwerte ausgeführt, welche durch eine Gerade angenähert sind; er kann jedoch auch durch die Kennwerte ausgeführt werden, welcher einer polygonalen Linie angenähert sind. 33 bis 35 zeigen Beispiele des Stromumsetzers mit Kenndaten, welche durch eine polygonale Linie angenähert sind und bei welchen die vorerwähnten Ausführungsformen angewendet sind.
  • Der in 33 dargestellte Stromumsetzer ist durch einen Differenzverstärker 443, einen Transistor 444, eine Diode 445, eine Spannungsquelle 446 und Widerstände 447 bis 449 ausgeführt. Eine polygonale Stelle ist durch eine Spannung der Spannungsquelle 446 festgelegt. Der in 34 dargestellte Stromumsetzer weist Transistoren 450 bis 453, eine Stromquelle 454, Dioden 455 und 456, Spannungsquellen 457 bis 459 und Widerstände 460 bis 467 auf. Der polygonale Punkt ist durch Spannungen der Spannungsquelle 457 und 458 festgelegt. Der in 35 dargestellte Stromumsetzer weist Transistoren 468 bis 473, Stromquellen 474 bis 477, Spannungsquellen 478 und 479 sowie Widerstände 480 bis 483 auf. Die polygonale Stelle ist durch Spannungen der Spannungsquellen 478 und 479 festgelegt.
  • Um den vorerwähnten Stromumsetzer zu optimieren, ist es effektiv, die Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kennwerte des Halbleiterlasers durch eine Umsetztabelle mit dem Lichtpegel-Befehlssignal als einem digitalen Signal zu korrigieren. 36 zeigt einen Teil der Halbleiterlaser-Steuereinrichtung für diesen Fall. In dieser Ausführungsform ist das Leuchtpegel-Befehlssignal, das in der vorherigen Ausführungsform aus dem digitalen Signal zusammengesetzt ist, daten-umgesetzt, um die Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kennwerte des Halbleiterlasers mittels der Umsetztabelle 484 zu korrigieren und ist ferner mittels eines Digital-/Analog-D/A-Umsetzers 485 D/A-umgesetzt. Das D/A-umgesetzte Signal wird dann mittels eines Stromumsetzabschnittes, welcher Transistoren 486 bis 489, eine Stromquelle 490, eine Spannungsquelle 491 und Widerstände 492 bis 496 aufweist, in einen elektrischen Strom umgesetzt, und wird ferner an den Halbleiterlaser 403 angelegt. Das Leuchtpegel-Befehlssignal wird um eine vorbestimmte Zeit mittels einer Datenverzögerungsschaltung 497 verzögert und wird mittels eines D/A-Umsetzers 498 D/A-umgesetzt und wird dann an den vorerwähnten Vergleichsverstärker 405 angelegt.
  • Wie vorstehend ausgeführt, weist in der in 23 bis 26 dargestellten Erfindung eine Halbleiterlaser-Steuereinrichtung eine photoelektrische Gegenkopplungsschleife, um eine Lichtabgabe eines angesteuerten Halbleiterlasers mittels eines lichtaufnehmenden Teils aufzunehmen und einen Durchlaßstrom des Halbleiterlasers so zu steuern, daß ein Lichtempfangssignal das der Lichtabgabe des Halbleiterlasers von dem lichtaufnehmenden Teil proportional ist (gleich einem Befehlssignal ist, welches einen Leuchtpegel anzeigt, eine Umsetzeinrichtung, um das Leuchtpegel-Befehlssignal in einen photoelektrischen Strom des Halbleiterlasers so umzusetzen, daß das Lichtempfangssignal gleich dem Leuchtpegel-Befehlssignal auf der Basis von Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kenndaten des Halbleiterlasers, eines Kopplungskoeffizienten zwischen dem lichtaufnehmenden Teil und dem Halbleiterlaser und von Lichteingangs- und Lichtempfangssignal-Kenndaten des lichtaufnehmenden Teils ist, und eine Einrichtung auf, um den Betrieb des Halbleiterlasers durch eine Stromsummen- oder -differenz bezüglich eines Steuerstroms der Gegenkopplungsschleife und eines von der Umsetzeinrichtung erzeugten Stroms zu steuern. Folglich kann die Halbleiterlaser-Steuereinrichtung realisiert werden, welche genau mit einer hohen Geschwindigkeit betrieben werden kann, ein hohes Auflösungsvermögen hat und sich einer Störung usw. arg widersetzt.
  • Bei der vorerwähnten Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung ist die photoelektrische Gegenkopplungsschleife durch eine photoelektrische Gegenkopplungsschleife, durch eine erste photoelektrische Gegenkopplungsschleife, um die Lichtabgabe des Halbleiterlasers durch den lichtaufnehmenden Teil festzustellen und um den Vorwärtsstrom des Halbleiterlasers so zu steuern, daß ein Lichtempfangsstrom, welcher proportional zu der von dem lichtaufnehmenden Teil erhaltenen Lichtabgabe des Lasers ist, gleich dem Leuchtpegel-Befehlssignal ist, in welchem ein erstes Leuchtpegel-Befehlssignal in einen elektrischen Strom umgesetzt wird, und durch eine zweite photoelektrische Gegenkopplungsschleife gebildet, um das erste Leuchtpegel-Befehlssignal so zu steuern, daß eine Spannung, welche proportional dem Lichtempfangsstrom ist, gleich derjenigen des Leuchtpegel-Befehlssignals ist. Folglich können Wirkungen, welche demjenigen entsprechen, welche in der vorerwähnten Halbleiterlaser-Steuereinrichtung erhalten worden sind, erhalten werden, ohne daß eine Leerlauf-Verstärkung der photoelektrischen Gegenkopplungsschleife in einem Hochfrequenzbereich auf einen sehr großen Wert eingestellt wird.
  • Ferner setzt in der vorerwähnten Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung die Umsetzeinrichtung das Leuchtpegel-Befehlssignal in Form einer analogen Signalspannung in einen elektrischen Strom um, welcher dem Leuchtpegel-Befehlssignal proportional ist indem die Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kennwerte des Halbleiterlasers demjenigen angenähert werden, welche durch eine gerade Linie dargestellt sind. Folglich können Wirkungen, welche demjenigen entsprechen, welche in der vorerwähnten Halbleiterlaser-Steuereinrichtung erhalten worden sind, durch eine einfache Schaltungsausführung erhalten werden. Ferner setzt in der vorerwähnten Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung die Umsetzeinrichtung das Leuchtpegel-Befehlssignal in Form eines analogen Spannungssignals in einen elektrischen Strom um, welcher dem Leuchtpegel-Befehlssignal entspricht, indem die Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kennwerte sollen angenähert werden, welche durch eine polygonale Linie dargestellt sind. Folglich können Wirkungen, welche denen entsprechen, welche in der vorerwähnten Halbleiterlaser-Steuereinrichtung erhalten worden sind, durch eine einfache Schaltungsausführung erhalten werden, und die Betriebsgenauigkeit der Steuereinrichtung ist im Vergleich zu derjenigen, bei welcher durch die gerade Linie angenäherte Kennwerte verwendet sind, verbessert.
  • Ferner ist der vorerwähnten Halbleiterlaser-Steuereinrichtung der Erfindung das Leuchtpegel-Befehlssignal auf ein digitales Signal eingestellt, und die Umsetzeinrichtung hat eine Umsetztabelle, um das Leuchtpegel-Befehlssignal in ein Signal zum Korrigieren der Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kennwerte des Halbleiterlasers umzusetzen, und einen Digital-/Analog-Umsetzer, um das Signal, welches mit der Umsetztabelle umgesetzt worden ist, in den Durchlaßstrom des Halbleiterlasers umzusetzen. Folglich ist die Betriebsgenauigkeit der Halbleiterlaser-Steuereinrichtung verbessert, da die Nichtlinearität durch die Umsetztabelle bezüglich der vorerwähnten Stromumsetzschaltung gesichert ist, und Einflüsse, welche denen entsprechen, welche in der vorerwähnten Halbleiterlaser-Steuereinrichtung erhalten worden sind, erhalten werden können.
  • In 37 ist eine weitere Ausführungsform einer Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt.
  • Ein Befehlssignal, welches einen Leuchtpegel darstellt, wird an einen Vergleichsverstärker 501 und einen Stromumsetzer 502 angelegt, und ein Teil einer Lichtabgabe eines angesteuerten Lasers 503 wird durch ein lichtaufnehmendes Element 504 überwacht. Der Verstärker 501, der Laser 503 und das Element 504 bilden eine photoelektrische Gegenkopplungsschleife. Der Verstärker 501 vergleicht das Leuchtpegel-Befehlssignal und ein Lichtempfangssignal, das proportional zu einem Photo-voltaischen Strom (proportional zu der Lichtabgabe des Lasers 503) ist, welcher in dem Element 504 induziert worden ist. Der Vergleicher 501 steuert einen Durchlaßstrom des Lasers 503 mit Hilfe dieses Vergleichsergebnisses, so daß das Lichtempfangssignal gleich dem Leuchtpegel-Befehlssignal ist. Der Umsetzer 502 gibt einen elektrischen Strom ab, der um einen Stromwert, welcher mittels der Stromquelle 505 eingestellt worden ist, kleiner als ein Strom ist, welcher entsprechend dem Leuchtpegel-Befehlssignal voreingestellt worden ist, so daß das Empfangssignal gleich dem Leuchtpegel-Befehlssignal ist. Der voreingestellte Strom ist ein elektrischer Strom, welcher wiederum auf der Basis von Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kennwert des Lasers 503, eines Kopplungskoeffizienten zwischen dem lichtaufnehmenden Element 504 und dem Halbleiterlaser 503 und von Lichteingangs- und Lichtempfangssignal-Kenndaten des Elements 504 voreingestellt worden ist.
  • Die Stromquelle 505, Transistoren 506 und 507 und eine Spannungsquelle 508 bilden eine Schaltungsanordnung 509. Normalerweise wird der Transistor 507 an – und der Transistor 506 ausgeschaltet, und es wird kein elektrischer Strom von der Stromquelle 505 dem Laser 503 zugeführt, so daß kein Licht von dem Laser 503 abgegeben wird. Ein Schaltsignal wird an die Basis des Transistors 507 zu einem Zeitpunkt abgegeben, um Licht von dem Laser 503 zu emittieren, so daß der Transistor 507 aus- und der Transistor 506 eingeschaltet wird. Folglich wird ein eingestellter Strom von der Stromquelle 505 dem Laser 503 zugeführt, so daß Licht von dem Laser 503 abgegeben wird. Der Betrieb des Lasers 503 wird durch eine Summe aus einem Ausgangsstrom dieser Schaltungsanordnung 509, einem Ausgangsstrom des Umsetzers 502 und einem von dem Verstärker 501 abgegebenen Steuerstroms gesteuert.
  • Wenn eine Kreuzfrequenz in einer offenen Schleife der vorerwähnten Gegenkopplungsschleife f0 ist, und ein Gleichstrom-Verstärkungswert 10 000 ist, können Stufenansprechkenndaten der Lichtabgabe Pout des Lasers 503 durch die folgende Gleichung angenähert werden: Pout = PL +(PS – PL) exp(–2πf0t)wobei mit PL die Lichtabgabe zu einem Zeitpunkt t = ∞ und mit PS eine Lichtmenge bezeichnet sind, welche durch eine Summe aus dem Ausgangsstrom des Umsetzers 502 und der Schaltungsanordnung 509 eingestellt worden ist.
  • Da der Stromverstärkungsfaktor in der offenen Schleife auf 10 000 eingestellt ist, wird die Lichtabgabe gleich der eingestellten Strommenge betrachtet, wenn ein zulässiger Bereich eines Einstellfehlers kleiner als 0,1 % ist.
  • Wenn folglich die gemäß des Umsetzers 502 eingestellte Lichtmenge PS gleich der Lichtabgabe PL ist, ist die Lichtabgabe des Lasers 503 augenblicklich gleich der Lichtabgabe PL. Die Schaltungsanordnung 509 wird mit hoher Geschwindigkeit mittels eines Treiberstroms der Schaltungsanordnung 509 betrieben. Folglich steigt die Schaltungsanordnung auf eine hohe Geschwindigkeit unabhängig von der Anstiegsgeschwindigkeit des Stromumsetzers 502 an. Wie aus den Lichtabgabe- und Stromkenndaten des in 43 dargestellten Halbleiterlasers zu ersehen ist, kann der Laser nicht bis zu einem Schwellenwertstrom schwingen, so daß es keine Verschlechterung eines Löschverhältnisses bei einem versetzten Strom gibt. Selbst wenn die Lichtmenge PS durch eine Störung usw. um 5% verändert wird, wird der Fehler bezüglich eines eingestellten Werts der Lichtabgabe des Lasers 503 nach 10 ns kleiner als 0,4%, wenn die Frequenz f0 etwa 40 MHz ist.
  • Um den Wert einzustellen, welcher kleiner als 0,4% des Fehlers in der gesamten Lichtmenge (einem Integralwert fPout der Lichtabgabe) von einem Zeitpunkt an ist, unmittelbar nachdem die Lichtabgabe des Lasers 503 geändert wird, bis eine eingestellte Zeit τ0 vorüber ist, ist es ausreichend, daß die Kreuzfrequenz der Rückkopplungsschleife größer als 40 MHz ist, wenn die eingestellte Zeit τ0 = 50 ns ist. Ein derartiger Kreuzfrequenzwert kann ohne weiteres realisiert werden.
  • Ferner wird in dieser Ausführungsform der Ausgangsstrom des Umsetzers 502 zu dem Steuerstrom der Gegenkopplungsschleife addiert. Wenn der Stromumsetzer 502 parallel zu dem Laser 503 geschaltet ist, kann der Betrieb des Lasers 503 durch die Stromdifferenz zwischen dem Ausgangsstrom des Umsetzers 502 und dem Steuerstrom der Gegenkopplungsschleife gesteuert werden.
  • Wie vorstehend ausgeführt, kann gemäß dieser Ausführungsform ein Halbleiterlaser realisiert werden, welcher mit einer hohen Geschwindigkeit betrieben werden kann und ein hohes Auflösungsvermögen hat.
  • In 38 ist noch eine weitere Ausführungsform der Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. Ein Leuchtpegel-Befehlssignal wird an einem Vergleichsverstärker 510 und dem Stromumsetzer 502 angelegt. Ein Teil einer Lichtabgabe des angesteuerten Lasers 503 wird durch das Element 504 überwacht. Eine hochfrequente Komponente eines photo-voltaischen Stroms Is (welcher proportional der Lichtabgabe des Lasers 503 ist) der in dem Element 504 induziert worden ist, wird über einen Kondensator C an einen Impedanzwandler 511 abgegeben. Eine niederfrequente Komponente des Stroms Is wird über einen Widerstand R in eine Spannung umgewandelt. Die in dem Widerstand R erzeugte Spannung wird an den Vergleichsverstärker 510 und einen Spannungs-Strom-Umsetzer 512 angelegt. Der Umsetzer 512 setzt die in dem Widerstand R erzeugte Spannung in einen Strom um. Der Ausgangsstrom dieses Umsetzers 512 wird durch einen Addierer 513 zu einem Ausgangsstrom des Impedanzwandler 511 addiert und der addierte Strom wird ein elektrischer Strom i0, welcher gleich dem in dem Element 504 erzeugten photo-voltaischen Strom ist.
  • Andererseits vergleicht der Verstärker 510 die an dem Widerstand R erzeugte Spannung und das Leuchtpegel-Befehlssignal und verstärkt die dazwischen bestehende Spannungsdifferenz. Eine Ausgangsspannung des Verstärkers 510 wird durch einen Spannungs-Strom-Umsetzer 514 in einen elektrischen Strom umgesetzt und in einen ersten Leuchtpegel-Befehlssignal-Stromwert IL geändert. Eine Subtrahiereinheit 515 subtrahiert den Strom I0 des Addierers 513 von dem ersten Leuchtpegel-Empfangssignal-Stromwert I1 von dem Umsetzer 514, und gibt einen dazwischen bestehenden Differenzstrom ab. Dieser Differenzstrom wird durch einen Verstärker 516 verstärkt und als ein Steuerstrom des Lasers 503 abgegeben. Folglich bilden das lichtaufnehmende Element 504, der Kondensator C, der Widerstand R, der Impedanzwandler 511, der Umsetzer 512, der Addierer 513, die Substrahiereinheit 515 und der Verstärker 516 eine erste photoelektrische Gegenkopplungsschleife zum Steuern eines Durchlaßstroms des Lasers 503, so daß der photovoltaische Strom Is des Elements 504, welcher proportional zu der Lichtabgabe des Lasers 503 ist, gleich dem ersten Leuchtpegel-Befehlssignal-Stromwert IL von dem Umsetzer 514 ist. Der Verstärker 510 und der Umsetzer 514 bilden eine zweite photoelektrische Gegenkopplungsschleife zum Steuern des ersten Leuchtpegel-Befehlssignal-Stromwerts IL, so daß eine Spannung, welche zu dem Strom Is des Elements 504 proportional ist, gleich derjenigen eines zweiten Leuchtpegel-Befehlssignals von der Außenseite der Steuereinrichtung ist.
  • Die Operationen des Umsetzers 502 und einer Schaltungsanordnung 509 entsprechen demjenigen in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen. Die Arbeitsweise des Lasers 503 wird durch eine Summe aus einem Ausgangsstrom der Schaltungsanordnung 509, einem Ausgangsstrom des Umsetzers 502 und einem Steuerstrom gesteuert, welcher von dem Verstärker 501 abgegeben worden ist.
  • Wenn eine Kreuzfrequenz in einer offenen Schleife der ersten Gegenkopplungsschleife f0 ist, und ein Gleichstrom-Verstärkungsfaktor 30 ist und ein Gleichstromverstärkungsfaktor in der zweiten Gegenkopplungsschleife 10 000 ist, können Stufenansprech-Kenndaten der Lichtabgabe Pout des Lasers 503 durch die folgende Gleichung angenähert werden: Pout = PL + (PS – PL) exp(–2πf0t).
  • Da der Stromverstärkungswert der zweiten Gegenkopplungsschleife auf 10 000 eingestellt ist, wird die Lichtabgabe PL gleich der eingestellten Lichtmenge betrachtet, wenn ein zulässiger Bereich eines Einstellfehlers kleiner als 0,1 % ist. Da ferner der Stromverstärkungsfaktor der ersten Gegenkopplungsschleife auf 30 eingestellt ist, wird ein stationärer Fehler der ersten Rückkopplungsschleife ungefähr (PS – PL)/30. Wenn folglich die durch den Umsetzer 502 einstellte Lichtmenge PS gleich der Lichtabgabe PL ist, ist die Lichtabgabe des Lasers 503 augenblicklich gleich der Lichtabgabe PL. Die Schaltanordnung 509 wird bei einem Treiberstrom von der Schaltanordnung 509 mit einer hohen Geschwindigkeit betrieben. Folglich steigt die Schaltanordnung unabhängig von einer Anstiegsgeschwindigkeit des Stromumsetzers 502 mit einer hohen Geschwindigkeit an. Wie aus den Lichtabgabe- und Strom-Kenndaten des in 43 dargestellten Halbleiters zu ersehen ist, schwingt der Laser nicht bis zu einem Schwellenwertstrom, so daß es keine Verschlechterung eines so genannten Löschverhältnisses durch einen versetzten elektrischen Strom gibt. Selbst wenn die Lichtmenge PS durch eine Störung, usw. um 5% verändert wird, wird ein stationärer Fehler der ersten Gegenkopplungsschleife etwa 0,2%, so daß der Fehler bezüglich eines eingestellten Werts der Lichtabgabe des Lasers 503 nach 10 ns kleiner als 0,4% wird, wenn die Frequenz f0 etwa 40 MHz ist, und der Stromverstärkungswert der ersten Gegenkopplungsschleife etwa 30 ist.
  • Um einen Wert einzustellen, welcher kleiner als 0,4% des Fehlers in der gesamten Lichtmenge (einem Integralwert Pout der Lichtabgabe) von einem Zeitpunkt an ist, unmittelbar nachdem die Lichtabgabe des Lasers 503 geändert wird, bis eine eingestellte Zeit τ0 vorüber ist, reicht es aus, daß die Kreuzfrequenz der negativen Gegenkopplungsschleife größer als 40 MHz ist, wenn die eingestellte Zeit τ0 = 50 ns ist, und der Gleichstrom-Verstärkungswert etwa das 30-fache ist. Solche Kreuzfrequenz- und Gleichstrom-Verstärkungswerte können ohne weiteres realisiert werden.
  • In 39 ist noch eine weitere Ausführungsform der Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. In dieser Ausführungsform wird statt des zweiten Leuchtpegel-Befehlssignals in der Ausführungsform nach 38 eine Ausgangsspannung des Vergleichsverstärkers 510 an einen Stromumsetzer 517 angelegt. Bezüglich einer Hochfrequenzkomponente eines zweiten Leuchtpegel-Befehlssignals gibt der Stromumsetzer 517 einen elektrischen Strom ab, welcher entsprechend einer Ausgangsspannung des Vergleichers 510 so voreingestellt ist, daß ein Strom I0 eines Addierers 513 gleich einem ersten Leuchtpegel-Befehlssignal-Stromwert IL ist. Dieser voreingestellte Strom ist ein elektrischer Strom, welcher auf der Basis von Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kenndaten des Lasers 503, eines Kopplungskoeffizienten zwischen dem lichtaufnehmenden Element 504 und dem Laser 503 und von Lichtabgabe- und Lichtempfangssignal-Kenndaten des Elements 504 voreingestellt worden ist. Bezüglich einer niederfrequenten Komponente des zweiten Leuchtpegel-Befehlssignals gibt der Umsetzer 517 einen elektrischen Strom ab, welcher bezüglich der Ausgangsspannung des Verstärkers 510 so eingestellt ist, daß die Spannung zwischen den beiden Anschlüssen eines Widerstands R gleich derjenigen des ersten Leuchtpegel-Befehlssignals ist. Dieser voreingestellte Strom ist ein elektrischer Strom, welcher wiederum auf der Basis der Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kenndaten des Lasers 503, des Kopplungskoeffizienten zwischen dem Element 504 und dem Laser 503 sowie den Lichtabgabe- und Lichtempfangssignal-Kenndaten des Elements 504 voreingestellt worden ist.
  • In 42 ist eine weitere Ausführungsform einer Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. In dieser Ausführungsform ist ein Stromverstärker 518 durch einen Differenzverstärker 519, einen Transistor 520 und einen Widerstand R0 als dem Stromumsetzer in der Ausführungsform der 37 beschrieben. Der Verstärker 518 gibt einen Strom ab, welcher entsprechend einem Leuchtpegel-Befehlssignal Vs voreingestellt ist, so daß das Lichtempfangssignal gleich dem Leuchtpegel-Befehlssignal ist. Der vorein gestellte Strom ist ein elektrischer Strom, welcher wiederum auf der Basis von Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kenndaten des Lasers 503, des Kopplungskoeffizienten zwischen dem Element 504 und dem Laser 503 und Lichteingangs- und Lichtempfangssignal-Kenndaten des Elements 504 voreingestellt worden ist. Das Leuchtpegel-Befehlssignal Vs wird an den Differenzverstärker 519 angelegt und durch den Transistor 520 und den Widerstand R0 in einen elektrischen Strom Vs/R0 umgesetzt. Eine Summe Fs/R0 + A DELTA V aus dem Strom Vs/R0 und einem Ausgangsstrom A DELTA V des Vergleichsverstärkers 501 wird der Durchlaßstrom des Lasers 503. Der Laser 503 gibt den Lichtausgangswert P0 ab, welcher durch den Durchlaßstrom Vs/R0 + A DELTA V bestimmt ist. Der Betrieb des Halbleiterlasers 503 wird durch eine Summe aus einem Ausgangsstrom der Schaltanordnung 509, einem Ausgangsstrom des Umsetzers 502 und einem von dem Verstärker 501 abgegebenen Steuerstrom gesteuert.
  • Im allgemeinen kann bezüglich des Durchlaßstromes, welcher größer als ein Schwellenwertstrom Ith des Halbleiterlasers ist, die Beziehung zwischen der Lichtabgabe und dem Durchlaßstrom annähernd durch eine gerade Linie eines differentiellen Quantumwirkungsgrads η dargestellt werden. In diesem Fall kann die Lichtabgabe P0 wie folgt dargestellt werden:
    Figure 00490001
    wobei mit A ein Verstärkungsfaktor des Verstärkers 501 bezeichnet ist und ΔV = Vs/R1 – α SP0 ist.
  • Entsprechend der Ausführungsform in 38 können die Ansprechkenndaten etwa in folgender Weise dargestellt werden, wenn der Wert Vs von einem Wert V0 (wobei die Lichtabgabe des Lasers 503, welche dem Wert V0 entspricht, eine Lichtintensität zeigt, wenn der elektrische Strom des Lasers größer als der Schwellenwertstrom ist) in einen Wert Vi geändert wird. Wenn folglich die Lichtabgabe so eingestellt wird, daß R = α SηR0 ist, können Wirkungen, welche denjenigen in der Ausführungsform der 38 entsprechen durch eine einfache Ausführung erhalten werden.
  • Der Stromumsetzer 518 in dieser Ausführungsform kann so, wie in 29 bis 32 dargestellt ist, ausgeführt sein.
  • In 40 ist eine weitere Ausführungsform einer Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. In dieser Ausführungsform ist auch wieder der Stromverstärker 518 durch den Differenzverstärker 519, den Transistor 520 und den Widerstand R0 als dem Stromumsetzer in der Ausführungsform der 38 ausgebildet.
  • Der Verstärker 518 gibt einen elektrischen Strom ab, welcher entsprechend einem Leuchtpegel-Befehlssignal so voreingestellt ist, daß das Lichtempfangssignal gleich dem Leuchtpegel-Befehlssignal ist. Dieser voreingestellte Strom ist ein elektrischer Strom, welcher wiederum auf der Basis der beispielsweise in Verbindung mit 42 angegebenen Kenndaten des Lasers 503 bzw. des lichtaufnehmenden Elements 504 voreingestellt worden ist. Auch in diesem Fall wird das Leuchtpegel-Befehlssignal wiederum an den Differenzverstärker 519 angelegt und durch den Transistor 520 und den Widerstand R0 in einen elektrischen Strom Vs/R0 umgesetzt. Eine Summe Vs/R0 + A(IL – Io) + Iof des Stroms Vs/R0 und eines Ausgangsstroms Iof einer Schaltanordnung 509 und eines Ausgangsstromes A(IL – Io) eines Stromverstärkers 516 wird der Durchlaßstrom des Halbleiterlasers 503. Der Halbleiterlaser 503 gibt dann den Lichtausgangswert P0 ab, welcher durch den Durchlass-Strom Vs/R0 + A(IL – Io) + Iof bestimmt ist.
  • Im allgemeinen kann bezüglich des Durchlaßstroms, welcher größer als ein Schwellenwertstrom Ith in dem Halbleiterlaser ist, die Beziehung zwischen der Lichtabgabe und dem Durchlaßstrom annähernd durch eine gerade Linie eines differentiellen Quantumwirkungsgrads η dargestellt werden. In diesem Fall kann dann wieder die Lichtabgabe P0 auf folgende Weise dargestellt werden:
    Figure 00500001
    wobei mit R1 ein Umsetzkoeffizient des Spannung-Strom-Umsetzers 514, mit A ein Verstärkungsfaktor des Verstärkers 516 bezeichnet ist und IL = α SP0 ist.
  • Entsprechend der Ausführungsform der 38 können dann auch wieder wie bereits in Verbindung mit der in 42 dargestellten Ausführungsform ausgeführt ist, die Ansprechkenndaten entsprechend angenähert werden, wenn der Wert Vs von einem Wert V0 in einen Wert Vi geändert wird, und dann die Beziehung bezüglich der Leistung P0 gilt.
  • Figure 00510001
  • Folglich können auch, wenn die Lichtabgabe so eingestellt ist, daß R = α S ηR0 ist, Wirkungen, welche denjenigen in der Ausführungsform der 38 entsprechen, durch eine einfache Ausführung erhalten werden.
  • In 41 ist eine weitere Ausführungsform einer Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. In diesen Ausführungsform wird statt des zweiten Leuchtpegel-Befehlssignals in der Ausführungsform der 40 eine Ausgangsspannung des Vergleichszählers 510 an einen Stromumsetzer 517 angelegt, welcher wie oben beschrieben, betrieben wird.
  • In den dargestellten Ausführungsformen ist der Stromumsetzer mit Hilfe der durch eine gerade Linie angenäherten Kenndaten entsprechend ausgeführt, er kann jedoch auch durch die durch eine Polygonallinie angenäherten Kenndaten ausgeführt sein. In 33 bis 35 sind Beispiele des Stromumsetzers mit den Kenndaten dargestellt, welche durch die Polygonallinie angenähert sind und in den vorerwähnten Ausführungsformen verwendet sind.
  • Um den vorerwähnten Stromumsetzer zu optimieren, ist es effektiv, die Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kennwerte des Halbleiterlasers durch eine Umsetztabelle mit dem Leuchtpegel-Befehlssignal als einem digitalen Signal zu korrigieren. 36 zeigt einen Teil der Halbleiterlaser-Steuereinrichtung in diesem Fall.
  • Wie vorstehend erwähnt, weist gemäß den in 37 bis 42 dargestellten Ausführungsformen der Erfindung eine Halbleiterlaser-Steuereinnrichtung eine photoelektrische Rückkopplungsschleife eine Lichtabgabe eines angesteuerten Lasers durch einen lichtaufnehmenden Teil festzustellen, und um einen Vorwärtsstrom des Lasers so zu steuern, daß ein Lichtempfangssignal, welches der Lichtabgabe des Lasers von dem lichtaufnehmenden Teil proportional ist, gleich einem Befehlssignal, welches einen Lichtpegel anzeigt, eine Schalteinrichtung zu Schalten eines konstanten Stromwerts des Vorwärtsstroms des Halbleiterlasers durch ein Schaltsignal, eine Umsetzeinrichtung, um das Leuchtpegel-Befehlssignal in den Durchlaßstrom des Lasers entsprechend einer Umsetzregel umzusetzen, welche so voreingestellt ist, daß das Lichtempfangssignal auf der Basis von Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kennwerten des Lasers, eines Kopplungskoeffizientens zwischen dem lichtaufnehmenden Teil und dem Laser und von Lichteingangs- und Lichtempfangssignal-Kenndaten des Lichtaufnehmenden Teils gleich dem Leuchtpegel-Befehlssignal ist, und eine Einrichtung auf, um den Betrieb des Lasers durch eine Stromsumme oder -differenz aus einem Steuerstrom der Gegenkopplungsschleife, eines Ausgangsstroms der Schalteinrichtung und eines von der Umsetzeinrichtung erzeugten Stromes zu steuern. Folglich kann die Halbleiterlaser-Steuereinrichtung, welche mit einer hohen Geschwindigkeit genau betrieben wird, ein hohes Auflösungsvermögen hat und sich einer Störung usw. stark widersetzt, realisiert werden.
  • Ferner ist in der vorerwähnten Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung die photoelektrische Gegenkopplungsschleife durch eine erste photoelektrische Gegenkopplungsschleife, um die Lichtabgabe des Lasers von dem lichtaufnehmenden Teil festzustellen, und um den Durchlaßstrom des Lasers so zu steuern, daß ein Lichtempfangsstrom, welcher der Lichtabgabe des Lasers, welche von dem lichtaufnehmenden Teil erhalten worden ist, proportional ist, gleich dem Leuchtpegel-Befehlssignal ist, wobei ein erstes Leuchtpegel-Befehlssignal in einen elektrischen Strom umgesetzt wird, und durch eine zweite photoelektrische Gegenkopplungsschleife gebildet ist, um das erste Leuchtpegel-Befehlssignal so zu steuern, daß eine Spannung, welche dem Lichtempfangsstrom proportional ist, gleich derjenigen des Leuchtpegel-Befehlssignals ist. Folglich können Wirkungen, welche denjenigen entsprechen, die in der vorerwähnten Halbleiterlaser-Steuereinrichtung erhalten worden sind, erhalten werden, ohne dass eine Leerlaufverstärkung der Gegenkopplungsschleife in einem Hochfrequenzbereich auf einen sehr hohen Wert eingestellt wird.
  • Ferner setzt in der vorerwähnten Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung die Umsetzeinrichtung das Leuchtpegel-Befehlssignal in Form einer analogen Signalspannung in einen elektrischen Strom um, welcher dem Leuchtpegel-Befehlssignal proportional ist, indem die Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kennwerte des Lasers denjenigen angenähert werden, welche durch eine gerade Linie dargestellt sind. Folglich können Wirkungen, welche denjenigen entsprechen, welche in der vorerwähnten Halbleiterlaser-Steuereinrichtung erhalten worden sind, durch einen einfachen Schaltungsaufbau erhalten werden.
  • Ferner setzt in der vorerwähnten Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung die Umsetzeinrichtung das Leuchtpegel-Befehlssignal in Form einer analogen Signalspannung in einen elektrischen Strom um, welcher dem Leuchtpegel-Befehlssignal entspricht, indem die Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kenndaten des Halbleiterlasers denjenigen angenähert werden, welche durch eine polygonale Linie dargestellt sind. Folglich können Wirkungen, welche denjenigen entsprechen, welche in der vorerwähnten Halbleiterlaser-Steuereinrichtung erhalten worden sind, durch einen einfachen Schaltungsaufbau erhalten werden, und die Betriebsgenauigkeit der Steuereinrichtung ist im Vergleich zu derjenigen verbessert, bei welcher durch die polygonale Linie angenäherte Kenndaten verwendet sind.
  • Ferner ist in der vorstehend erwähnten Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung das Leuchtpegel-Befehlssignal i ein digitales Signal gesetzt, und die Umsetzeinrichtung hat eine Umsetztabelle, um das Leuchtpegel-Befehlssignal in ein Korrektursignal umzusetzen, das auf der Basis der Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kenndaten des Halbleiterlasers korrigiert worden ist, und einen Digital/Analog-Umsetzer, um mittels der Umsetztabelle umgesetzte Signal in den Durchlaßstrom des Halbleiterlasers umzusetzen. Folglich ist die Betriebsgenauigkeit der Halbleiterlaser-Steuereinrichtung verbessert, da die Nicht-Linearität durch die Umsetztabelle bezüglich der vorstehend beschriebenen Stromumsetzeinrichtung gesichert ist, und Wirkungen, welche denjenigen entsprechen, welche in der vorerwähnten Steuereinrichtung erhalten worden sind, erhalten werden können.
  • In 44 ist eine weitere Ausführungsform einer Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. In dieser Ausführungsform sind die Energiequellen in der vorerwähnten Ausführungsform der 18 einander entgegengesetzt, und Transistoren 605 und 606 des NPN-Typs verwendet. Die Spannung zwischen den beiden Anschlüssen eines Widerstands 610 wird über einen Differenzverstärker 611 abgenommen.
  • In 45 ist eine weitere Ausführungsform einer Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. Ein Leuchtpegel-Befehlssignal wird an einen Vergleichsverstärker 612 und einen Stromumsetzer 602 angelegt. Einen Teil einer Lichtabgabe eines angesteuerten Lasers 603 wird durch ein lichtaufnehmendes Element 604 überwacht. Eine hochfrequente Komponente eines photovoltaischen Stroms Is (welcher der Lichtabgabe des Halbleiterlasers 603 proportional ist), welcher in dem Element 604 induziert worden ist, wird über einen Kondensator C an einen Impedanzwandler 613 angelegt. Eine niederfrequente Komponente des photovoltaischen Stroms Is wird über einen Widerstand R in eine Spannung umgesetzt. Die in dem Widerstand R erzeugte Spannung wird an den Vergleichsverstärker 612 und einen Spannungs-Strom-Umsetzer 614 angelegt. Der Umsetzer 614 setzt die an dem Widerstand R erzeugte Spannung in einen elektrischen Strom um. Der Ausgangsstrom des Umsetzers 614 wird von einem Addierer 615 zu einem Ausgangsstrom des Impedanzwandlers 613 addiert, und der addierte Strom wird ein elektrischer Strom I0 welcher gleich dem in dem Element 604 erzeugten photo-voltaischen Strom Is ist.
  • Andererseits vergleicht der Verstärker 612 die an dem Widerstand R erzeugte Spannung das Leuchtpegel-Befehlssignal und verstärkt die dazwischen bestehende Spannungsdifferenz. Eine Ausgangsspannung des Verstärkers 612 wird durch einen Spannung-Strom-Umsetzer 616 in einen elektrischen Strom umgesetzt und wird ein erster Leuchtpegel-Befehlssignal-Stromwert IL. Eine Subtrahiereinheit 617 subtrahiert den Strom I0 des Addierers 615 von dem ersten Leuchtpegel-Befehlssignal-Stromwert IL des Umsetzers 616 und gibt einen Differenzstrom ab. Dieser Differenzstrom wird durch den Verstärker 618 verstärkt und als ein Steuerstrom des Lasers 603 über einen Differenzverstärker 609 abgegeben. Folglich bilden das lichtaufnehmende Element 604 und der Kondensator C, der Widerstand R, der Impedanzwandler 613, der Umsetzer 614, der Addierer 615, die Subtra hiereinheit 617, der Verstärker 618 und der Differenzverstärker 609 eine erste photoelektrische Gegenkopplungsschleife zum Steuern eines Durchlaßstroms des Lasers 603, so daß der photo-voltaische Strom Is des Elements 604, welcher proportional der Lichtabgabe des Lasers 603 ist, gleich dem ersten Leuchtpegel-Befehlssignal-Stromwert IL von dem Umsetzer 616 ist. Der Verstärker 612 und der Umsetzer 616 bilden eine zweite photoelektrische Gegenkopplungsschleife zum Steuern des ersten Leuchtpegel-Befehlssignal-Stromwerts IL, so daß eine Spannung, welche dem photo-voltaischen Strom Is des Elements 604 proportional ist, gleich derjenigen eines zweiten Leuchtpegel-Befehlssignals von der Außenseite der Steuereinrichtung ist.
  • Die Operationen des Umsetzers 602, des Differenzverstärkers 609, des Widerstands 610 und des Differenzverstärkers 611 entsprechen denjenigen der vorerwähnten Ausführungsformen. Eine Summe aus einem Ausgangsstrom des Umsetzers 602 und eines von dem Differenzverstärker 609 abgegebenen Steuerstroms wird der Durchlaßstrom des Halbleiterlasers 603.
  • Eine Kreuzfrequenz in einer offenen Schleife der vorerwähnten ersten Gegenkopplungsschleife f0 ist, ein Gleichstrom-Verstärkungsfaktor 30 ist, und ein Gleichstrom-Verstärkungsfaktor in der zweiten Gegenkopplungsschleife 10 000 ist, können Schrittansprechkenndaten der Lichtabgabe Pout des Lasers 603 in etwa durch die folgende Gleichung wiedergegeben werden: Pout = PL + (PS – PL) exp(–2πf0t).
  • Da der Stromverstärkungsfaktor der zweiten Gegenkopplungsschleife auf 10 000 eingestellt ist, wird die Lichtabgabe PL gleich der eingestellten Lichtmenge betrachtet, wenn ein zulässiger Bereich eines Einstellfehlers kleiner als 0,1% ist. Da ferner der Stromverstärkungsfaktor der ersten Gegenkopplungsschleife auf 30 eingestellt ist, wird ein stationärer Fehler in der ersten Gegenkopplungsschleife etwa (PS – PL)/30. Wenn folglich die Lichtmenge PS, welche durch den Umsetzer 602 eingestellt ist, gleich der Lichtabgabe PL ist, ist die Lichtabgabe des Lasers 603 augenblicklich gleich der Lichtabgabe PL. Da in diesem Fall Pout = PL ist, ist der Ausgang des Vergleichsverstärkers 612 nicht geändert. Der Stromwert des Widerstands 610 wird nicht geändert, so daß die Spannung zwischen dessen Anschlüssen nicht geändert wird. Wenn jedoch die Lichtmenge PS durch eine Störung, usw. verändert wird, wird ein unzureichender Strom von dem Stromumsetzer 603 durch den Vergleichsverstärker 612 in der Durchlassrichtung des Lasers 603 geliefert. Dieser Stromwert wird ein Stromwert, der dadurch erhalten worden ist, daß der durch den Widerstand 610 fließende Strom von einem durch die Stromquelle 607 eingestellten Strom subtrahiert wird. Folglich kann der Stromwert, welcher einem Umsetzfehler des Umsetzers 602 entspricht, durch Messen der Spannung zwischen den beiden Anschlüssen des Widerstands 610 festgestellt werden.
  • Selbst wenn die Lichtmenge PS sich aufgrund einer Störung, usw. um 5% ändert, wird der stationäre Fehler in der ersten Gegenkopplungsschleife etwa 0,2%, so daß der Fehler bezüglich eines eingestellten Werts der Lichtabgabe des Halbleiterlasers 603 nach 10 ns kleiner als 4% wird, wenn die Frequenz f0 etwa 40 MHz ist, und der Stromverstärkungsfaktor der ersten Gegenkopplungsschleife etwa 30 ist.
  • Um einen Wert einzustellen, welcher kleiner als 0,4% des Fehlers in der gesamten Lichtmenge (einem Integralwert fPout der Lichtabgabe) von einer Zeit an ist, unmittelbar nachdem die Lichtabgabe des Lasers 603 geändert wird, bis eine eingestellte Zeit τ0 vorüber ist, reicht aus, daß die Kreuzfrequenz der Gegenkopplungsschleife größer als 40 MHz ist und der Stromverstärkungsfaktor der Gegenkopplungsschleife etwa das 30-fache ist, wenn die eingestellte Zeit tau 0 = 50 ns ist. Derartige Kreuzfrequenz- und Stromverstärkungswerte können ohne weiteres realisiert werden.
  • In 46 ist eine weitere Ausführungsform Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. In dieser Ausführungsform wird statt des zweiten Leuchtpegel-Befehlssignals in der Ausführungsform der 45 eine Ausgangsspannung des Vergleichsverstärkers 612 an einen Stromumsetzer 619 angelegt. Der Umsetzer 619 gibt einen elektrischen Strom ab, welcher entsprechend der Ausgangsspannung des Verstärkers 612 so eingestellt ist, daß das Lichtempfangssignal gleich dem Leuchtpegel-Befehlssignal ist. Dieser voreingestellte Strom ist ein elektrischer Strom, welcher wiederum auf der Basis von Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kenndaten des Lasers 603, eines Kopplungskoeffizienten zwischen dem Element 604 und dem Laser 603 und von Lichteingangs- und Licht empfangssignal-Kenndaten des Elements 604 voreingestellt worden ist. Bezüglich einer hochfrequenten Komponente des Leuchtpegel-Befehlssignals gibt der Umsetzer 619 einen elektrischen Strom ab, welcher entsprechend der Ausgangsspannung des Vergleichsverstärkers 612 so eingestellt ist, daß ein Strom I0 des Addierers 619 gleich einem ersten Leuchtpegel-Befehlssignal-Stromwert IL ist. Dieser voreingestellte Strom ist ein elektrischer Strom, welcher wiederum auf der Basis der Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kenndaten des Lasers 603, des Kopplungskoeffizienten zwischen dem Element 604 und dem Laser 603 und den Lichtabgabe- und Lichtempfangssignal-Kenndaten des Elements 604 voreingestellt worden ist. Bezüglich einer niederfrequenten Komponente des zweiten Leuchtpegel-Befehlssignals gibt der Umsetzer 619 einen elektrischen Strom ab, welcher entsprechend der Ausgangsspannung des Verstärkers 612 so eingestellt ist, daß die Spannung zwischen den beiden Anschlüssen des Widerstands R gleich derjenigen des ersten Leuchtpegel-Befehlssignals ist. Dieser voreingestellte Strom ist ein elektrischer Strom, welcher wiederum auf der Basis der Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kenndaten des Lasers 603, des Kopplungskoeffizienten zwischen dem Element 604 und dem Laser 603 sowie den Lichteingangs- und Lichtempfangssignal-Kenndaten des Elements 605 voreingestellt worden ist.
  • In 47 ist eine weitere Ausführungsform der Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. In dieser Ausführungsform ist ein Stromverstärker 620 durch einen Differenzverstärker 621, einen Transistor 622 und einen Widerstand R0 als dem Stromumsetzer in der Ausführungsform der 44 ausgeführt. In dieser Ausführungsform ist der Differenzverstärker 611 weggelassen. Der Verstärker 620 gibt einen elektrischen Strom, welcher entsprechend einem Leuchtpegel-Befehlssignal Vs so voreingestellt ist, daß das Lichtempfangssignal gleich dem Leuchtpegel-Befehlssignal ist. Dieser voreingestellte Strom ist ein elektrischer Strom, welcher wiederum auf der Basis der Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kenndaten des Lasers 603, eines Kopplungskoeffizienten zwischen dem Element 604 und dem Laser 603 und Lichteingangs- und Lichtempfangssignal-Kenndaten des Elements 604 voreingestellt worden ist. Das Leuchtpegel-Befehlssignal Vs wird an den Differenzverstärker 621 angelegt und durch den Transistor 622 und den Widerstand R0 in einen elektrischen Strom Vs/R0 umgesetzt. Eine Summe Vs/R0 + A ΔV des Stromes Vs/R0 und eines Ausgangsstroms A ΔV des Differenzverstärkers 609 wird der Durchlaßstrom des Lasers 603. Der Laser 603 gibt den Lichtausgangswert P0 ab, welcher durch den Durchlaßstrom Vs/R0 + A ΔV bestimmt ist. Wie vorstehend erwähnt, setzt der Widerstand 610 den Steuerstrom der Gegenkopplungsschleife in eine Spannung um und stellt diese Spannung fest; die festgestellte Spannung wird dann abgegeben.
  • Im allgemeinen kann bezüglich des Durchlaßstroms, welcher größer als ein Schwellenwertstrom Ith des Lasers ist, die Beziehung zwischen der Lichtabgabe und dem Durchlaßstrom annähernd durch eine gerade Linie eines differentiellen Quantumwirkungsgrads η dargestellt werden. In diesem Fall kann der Lichtabgabewert P0 folgendermaßen dargestellt werden:
    Figure 00580001
    ΔV = Vs/R1 – αSP0
  • Entsprechend der Ausführungsform der 45 können die Ansprechkenndaten folgendermaßen dargestellt werden, wenn der Wert Vs von einem Wert V0 (wobei die Lichtabgabe des Lasers 603 entsprechend dem Wert V0 eine Lichtintensität zeigt, wenn der elektrische Strom des Lasers größer als der Schwellenwertstrom ist) in einen Wert Vi abgeändert wird:
    Figure 00580002
  • Wenn folglich die Lichtabgabe so eingestellt ist, daß R = α S ηR0 ist, können Wirkungen, welche denjenigen in der Ausführungsform der 45 entsprechen, durch einen einfachen Aufbau erhalten werden.
  • Der Stromumsetzer 620 in dieser Ausführungsform kann so wie in 29 und 32 dargestellt, ausgeführt sein. In 48 ist eine weitere Ausführungsform der Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. In dieser Ausführungsform wird der vor erwähnte Umsetzer 620 wie derjenige in der Ausführungsform der 45 verwendet, und der Differenzverstärker 611 ist weggelassen.
  • Im allgemeinen kann dann bezüglich des Durchlaßstroms, welcher größer als ein Schwellenwertstrom Ith in dem Laser ist, die Beziehung zwischen der Lichtabgabe und dem Durchlaßstrom annähernd durch eine gerade Linie eines differentiellen Quantum-Wirkungsgrads η dargestellt werden. In diesem Fall kann der Lichtabgabewert P0 des Lasers 603 folgendermaßen dargestellt werden:
    Figure 00590001
  • Entsprechend der Ausführungsform der 45 können die Ansprechkennwerte annähernd auf folgende Weise dargestellt werden, wenn der Wert Vs von einem Wert V0 (wobei die Lichtabgabe des Lasers 603 entsprechend dem Wert V0 eine Lichtintensität zeigt, wenn der elektrische Strom des Lasers größer als der elektrische Schwellenwertstrom ist) in einen Wert Vi abgeändert wird:
    Figure 00590002
  • Wenn folglich die Lichtabgabe so eingestellt ist, daß R = S α R0 η ist, können Wirkungen welche denjenigen in der Ausführungsform der 45 entsprechen, durch eine einfache Ausführung erhalten werden.
  • In 49 ist eine weitere Ausführungsform der Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. In dieser Ausführungsform wird statt des zweiten Leuchtpegel-Befehlssignals der Ausführungsform der 48 eine Ausgangsspannung des Vergleichsverstärkers 612 an einen Stromumsetzer 619 angelegt.
  • In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist der Stromumsetzer entsprechend den durch eine gerade Linie angenäherten Kenndatenwerten ausgelegt; er kann jedoch auch entsprechend den durch eine polygonale Linie angenäherten Kenndatenwerten ausgeführt sein. In 33 bis 35 zeigen Beispiele des Stromumsetzers mit Kenndaten, welche der polygonalen Linie angenähert sind, und in den vorerwähnten Ausführungsform verwendet sind.
  • Um den vorerwähnten Stromumsetzer zu optimieren, ist es effektiv, die Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kennwerte des Halbleiterlasers durch eine Umsetztabelle mit dem Leuchtpegel-Befehlssignal als einem digitalen Signal zu korrigieren. 36 zeigt einen Teil der Halbleiterlaser-Steuereinrichtung für diesen Fall.
  • Wie vorstehend ausgeführt, weist in den in 44 bis 49 dargestellten Ausführungsformen gemäß der Erfindung eine Halbleiterlaser-Steuereinrichtung eine Gegenkopplungsschleife auf, um eine Lichtabgabe eines angesteuerten Halbleiterlasers von einem lichtaufnehmenden Teil festzustellen, und um einen Durchlaßstrom des Halbleiterlasers so zu steuern, daß ein Lichtempfangssignal, welches der Lichtabgabe des Lasers, welche von dem lichtaufnehmenden Teil erzeugt worden ist, proportional ist, gleich einem Befehlssignal ist, welches einen Leuchtpegel anzeigt, eine Fühleinrichtung, um einen Steuerstrom der Gegenkopplungsschleife festzustellen, eine Umsetzeinrichtung, um das Leuchtpegel-Befehlssignal in den Durchlaßstrom des Halbleiterlasers entsprechend einer Umsetzregel umzusetzen, welche so voreingestellt ist, daß das Lichtempfangssignal basierend auf den Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kenndaten des Halbleiterlasers, eines Kopplungskoeffizienten zwischen dem lichtaufnehmenden Teil und dem Laser und von Lichteingangs- und Lichtempfangssignal-Kenndaten des lichtaufnehmenden Teils gleich dem Leuchtpegel-Befehlssignal ist, und eine Einrichtung auf, um den Betrieb des Halbleiterlasers durch eine Stromsumme oder -differenz aus dem Steuerstrom der Gegenkopplungsschleife und einem von der Umsetzeinrichtung erzeugten Strom zu steuern. Folglich kann die Halbleiterlaser-Steuereinrichtung, welche mit einer hohen Geschwindigkeit genau betrieben wird, ein hohes Auflösungsvermögen hat und sich einer Störung, usw. stark widersetzt, realisiert werden.
  • Ferner ist in der vorerwähnten Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung die photoelektrische Gegenkopplungsschleife durch eine erste Gegenkopplungsschleife, um die Lichtabgabe des Lasers von dem lichtaufnehmenden Teil festzustellen, und um den Durchlaßstrom des Lasers so zu steuern, daß ein Lichtempfangsstrom, welcher der Lichtabgabe des Lasers, welche von dem lichtaufnehmenden Teil erhalten worden ist, proportional ist, gleich dem Leuchtpegel-Befehlssignal ist, wobei ein erstes Leuchtpegel-Befehlssignal in einen Strom umgesetzt wird, und durch eine zweite Gegenkopplungsschleife gebildet ist, um das erste Leuchtpegel-Befehlssignal so steuern, daß eine Spannung, welche dem Lichtempfangsstrom proportional ist, gleich derjenigen des Leuchtpegel-Befehlssignals is Folglich können Wirkungen, welche denjenigen entsprechen, welche in der vorerwähnten Halbleiterlaser-Steuereinrichtung erhalten worden sind, erhalten werden, ohne daß eine Leerlaufverstärkung der Gegenkopplungsschleife in einem Hochfrequenzbereich auf einen sehr großen Wert einzustellen ist.
  • Ferner setzt in der vorerwähnten Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung die Umsetzeinrichtung das Leuchtpegel-Befehlssignal in Form einer analogen Signalspannung in einen elektrischen Strom um, welcher proportional dem Leuchtpegel-Befehlssignal ist, indem die Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kenndaten des Lasers denjenigen angenähert werden, welche durch eine gerade Linie dargestellt sind. Folglich können Wirkungen, welche denjenigen entsprechen, welche in der vorerwähnten Halbleiterlaser-Steuereinrichtung erhalten worden sind, durch einen einfachen Schaltungsaufbau erhalten werden.
  • Ferner setzt in der vorerwähnten Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung die Umsetzeinrichtung das Leuchtpegel-Befehlssignal in Form einer analogen Signalspannung in einen dem Leuchtpegel-Befehlssignal entsprechenden, elektrischen Strom um, indem die Lichtabgabe-Durchlaßstrom-Kenndaten des Lasers denjenigen angenähert werden, welche durch eine polygonale Linie dargestellt sind. Folglich können Wirkungen, welche denjenigen entsprechen, welche in der vorerwähnten Halbleiterlaser-Steuereinrichtung erhalten worden sind, durch einen einfachen Schaltungsaufbau erhalten werden, und die Betriebsgenauigkeit der Steuereinrichtung kann im Vergleich zu derjenigen verbessert werden, bei welcher die durch eine gerade Linie angenäherten Kennwertdaten verwendet sind.
  • Ferner wird in der vorerwähnten Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung das Leuchtpegel-Befehlssignal in ein digitales Signal umgesetzt, und die Umsetzeinrichtung hat eine Umsetztabelle, um das Leuchtpegel-Befehlssignal in ein Korrektursignal umzusetzen, das auf der Basis der Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kenndaten des Lasers korrigiert worden ist, und eine Digital/Analog-Umsetzeinrichtung, um das mittels der Umsetztabelle umgesetzte Signal in den Durchlaßstrom des Halbleiterlasers umzusetzen. Folglich ist die Betriebsgenauigkeit der Halbleiterlaser-Steuereinrichtung verbessert, da die Nicht-Linearität durch die Umsetztabelle bezüglich der vorerwähnten Stromumsetzeinrichtung gesichert ist, und Wirkungen, welche denjenigen entsprechen, welche in der vorerwähnten Steuereinrichtung erhalten worden sind, erhalten werden können.
  • In 50 ist noch eine weitere Ausführungsform der Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. Ein Befehlssignal, welches einen Leuchtpegel anzeigt, wird an einen Vergleichsverstärker 701 und an einen Stromumsetzer 702 angesetzt, und ein Teil einer Lichtabgabe eines angesteuerten Halbleiterlasers 703 wird durch ein lichtaufnehmendes Element 704 überwacht. Der Verstärker 701, der Laser 703, das Element 704 und ein Differenzverstärker 709 bilden eine photoelektrische Gegenkopplungsschleife. Der Verstärker 701 gleicht das Leuchtpegel-Befehlssignal und ein Lichtempfangssignal, das einem photo-voltaischen Strom (welcher der Lichtabgabe de Lasers 703 proportional ist), welcher in dem Element 704 induziert worden ist. Der Differenzverstärker 709 besteht aus Transistoren 705 und 706, einer Stromquelle 707 und einer Spannungsquelle 708. Der Verstärker 701 steuert einen Durchlaßstrom des Lasers 703 durch das vorstehend erwähnte Vergleichsergebnis über den Differenzverstärker 709 in der Weise, daß das Lichtempfangssignal gleich dem Leuchtpegel-Befehlssignal ist. Der Umsetzer 702 gibt einen entsprechend dem Leuchtpegel-Befehlssignal voreingestellten Strom ab, so daß das Lichtempfangssignal gleich dem Leuchtpegel-Befehlssignal ist. Dieser voreingestellte Strom ist ein elektrischer Strom, welcher auf der Basis von Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kenndaten des Lasers 703, eines Kopplungskoeffizienten zwischen dem Element 704 und dem Laser 703 und von Lichteingangs- und Lichtempfangssignal-Kenndaten des Elements 701 voreingestellt worden ist. Eine Schaltanordnung 712 weist einen Schalter 710 und eine Stromquelle 711 auf; der Schalter 710 wird durch ein Schaltsignal ein- und ausgeschaltet. Normalerweise ist der Schalter 710 zu der Seite eines feststehenden Kontakts B ge schaltet, und es wird kein Strom von der Stromquelle 711 dem Laser 703 zugeführt, so daß kein Licht von dem Halbleiterlaser 703 emittiert wird.
  • Wenn das Schaltsignal zu einem Zeitpunkt eingegeben wird, damit Licht von dem Laser 703 emittiert wird, wird der Schalter auf die Seite eines feststehenden Kontakts A umgeschaltet, und elektrischer Strom wird von der Stromquelle 711 dem Laser 703 zugeführt, so daß das Licht von dem Laser 703 emittiert wird. Eine Summe aus einem Treibestrom dieser Schaltanordnung 712, aus einem Ausgangsstrom des Umsetzers 702 und einem Steuerstrom, welcher von dem Verstärker 701 über den Differenzverstärker 709 abgegeben worden ist, wird der Durchlaßstrom des Halbleiterlasers 703.
  • Wenn eine Kreuzfrequenz in einer offenen Schleife der vorerwähnten Gegenkopplungsschleife f0 ist, und ein Gleichstrom-Verstärkungsfaktor 10 000 ist, können die Ansprechkenndaten des Lichtabgabewerts Pout des Halbleiterlasers 703 annähernd durch die folgende Gleichung wiedergegeben werden: Pout = PL + (PS – PL) exp(–2πf0t)wobei mit PL der Lichtabgabewert zu einem Zeitpunkt t = ∞ und mit PS eine Lichtmenge bezeichnet ist, welche mittels des Stromumsetzers 702 eingestellt worden ist.
  • Da der Stromverstärkungsfaktor in der offenen Schleife der Gegenkopplungsschleife auf 10 000 eingestellt ist, wird der Lichtabgabewert gleich der eingestellten Lichtmenge betrachtet, wenn ein zulässiger Bereich des Einstellfehlers kleiner als 0,1 % ist.
  • Wenn folglich die mittels des Umsetzers 702 eingestellte Lichtmenge PS gleich dem Lichtabgabewert PL ist, ist die Lichtabgabe des Halbleiterlasers 703 augenblicklich gleich dem Lichtabgabewert PL. Da in diesem Fall Pout = PL ist, wird der Ausgang des Vergleichsverstärkers 701 nicht geändert. Der Strom, welcher über einen Widerstand 713 fließt, wird nämlich nicht geändert, so daß die Spannung zwischen dessen Anschlüssen nicht geändert wird. Wenn jedoch die Lichtmenge PS durch eine Störung usw. geändert wird, wird ein unzureichender Strom von dem Umsetzer 702 durch den Vergleichsverstärker 701 in der Durchlassrichtung des Lasers 703 zugeführt. Dieser Stromwert wird ein Wert, der erhalten wird, indem der über den Widerstand 713 fließende Strom von einem durch die Stromquelle 707 eingestellten Stromwert subtrahiert wird. Folglich kann der Stromwert, welcher einem Umsetzfehler des Umsetzers 701 entspricht, durch Messen der Spannung an den Anschlüssen des Widerstands 713 bestimmt werden. Die Schaltanordnung 712 wird einer hohen Geschwindigkeit bis zu einem durch die Schaltanordnung 712 vorgesehenen Treiberstromwert betrieben. Folglich steigt die Schaltanordnung mit einer hohen Geschwindigkeit unabhängig von einer Anstiegsgeschwindigkeit des Stromumsetzers 702 an. Wie aus den Strom- und Lichtabgabe-Kennwerten des in 43 dargestellten Lasers 703 ersehen werden kann, schwingt der Halbleiterlaser nicht bis zu einem Schwellenwertstrom, so daß es beinahe keine Verschlechterung eines Löschverhältnisses durch einen versetzten elektrischen Strom gibt.
  • Ferner wird in dieser Ausführungsform der Ausgangsstrom des Umsetzers 702 zu dem Steuerstrom der Gegenkopplungsschleife addiert. Wenn der Umsetzer 702 parallel zu dem Laser 703 geschaltet ist, kann der Betrieb des Lasers 703 durch die Stromdifferenz zwischen dem Ausgangsstrom des Umsetzers 702 und dem Steuerstrom der Gegenkopplungsschleife gesteuert werden.
  • Wie vorstehend erwähnt, kann gemäß dieser Ausführungsform die Halbleiterlaser-Steuereinrichtung, welche mit einer hohen Geschwindigkeit genau betrieben worden ist und ein hohes Auflösungsvermögen hat, realisiert werden.
  • In 51 ist noch eine weitere Ausführungsform einer Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. Ein Leuchtpegel-Befehlssignal wird an einen Vergleichsverstärker 714 und einen Stromumsetzer 702 angelegt. Ein Teil einer Lichtabgabe eines angesteuerten Lasers 703 wird mittels eines lichtaufnehmenden Elements 704 überwacht. Eine hochfrequente Komponente eines photo-voltaischen Stroms Is (der proportional dem Lichtabgabewert des Lasers 703 ist), welcher in dem Element 704 induziert worden ist, wird über einen Kondensator C an einen Impedanzwandler 715 angelegt. Eine niederfrequente Komponente des photo-voltaischen Stroms Is wird über einen Widerstand R in eine Spannung umgesetzt. Die an diesem Widerstand R erzeugte Spannung wird an den Vergleichsverstärker 714 und einen Spannungs-Strom-Umsetzer 716 angelegt. Der Umsetzer 716 setzt die an dem Widerstand R erzeugte Spannung in einen elektrischen Strom um.
  • Der Ausgangsstrom dieses Umsetzers 716 wird mittels eines Addierers 717 zu einem Ausgangsstrom des Impedanzwandlers 715 addiert, und der addierte Strom wird ein elektrischer Strom I0, welcher gleich dem in dem lichtaufnehmenden Element 704 erzeugten, photo-voltaischen Strom ist. Andererseits vergleicht der Verstärker 714 die an dem Widerstand R erzeugte Spannung und das Leuchtpegel-Befehlssignal und verstärkt die dazwischen bestehende Spannungsdifferenz. Eine Ausgangsspannung des Verstärkers 714 wird durch einen Spannungs-Strom-Umsetzer 718 in einen elektrischen Strom umgesetzt und wird ein erster Leuchtpegel-Befehlssignal-Stromwert IL. Eine Subtrahiereinheit 719 subtrahiert den Strom I0 des Addierers 717 von dem ersten Leuchtpegel-Befehlssignal-Stromwert IL von dem Umsetzer 718 und gibt einen dazwischen bestehenden Differenzstrom ab. Dieser Differenzstrom wird mittels eines Verstärkers 720 verstärkt und als ein Steuerstrom des Lasers 703 über den Differenzverstärker 709 abgegeben. Folglich stellen das Element 704, der Kondensator C, der Widerstand R, der Impedanzwandler 715, der Umsetzer 716, der Addierer 717, die Subtrahiereinheit 719, der Verstärker 720 und der Differenzverstärker 709 eine erste photoelektrische Gegenkopplungsschleife zum Steuern eines Durchlaßstroms des Lasers 703 dar, so daß der photo-voltaische Strom Is des lichtaufnehmenden Elements 704, welcher proportional dem Lichtabgabewert des Lasers 703 ist, gleich dem ersten Leuchtpegel-Befehlssignal-Stromwert IL des Umsetzers 718 ist. Der Vergleichsverstärker 714 und der Umsetzer 718 bilden eine zweite photoelektrische Gegenkopplungsschleife zum Steuern des ersten Leuchtpegel-Befehlssignal-Stromwerts IL, so daß eine Spannung, welche dem photo-voltaischen Strom Is des Elements 704 proportional ist, gleich derjenigen eines zweiten Leuchtpegel-Befehlssignals von der Außenseite der Steuereinrichtung ist.
  • Die Operationen des Umsetzers 702, des Differenzverstärkers 709, des Widerstands 713 und einer Schaltanordnung 712 entsprechen denjenigen in den vorerwähnten Ausführungsformen. Eine Summe aus einem Ausgangsstrom eines Umsetzers 702, eines Ausgangsstroms der Schaltanordnung 712 und des von dem Differenzverstärker 709 abgegebenen Stroms wird der Durchlaßstrom des Lasers 703. Die Spannung zwischen den beiden Anschlüssen des Widerstands 713 wird über den Differenzverstärker 721 abgegeben.
  • Wenn eine Kreuzfrequenz in einer offenen Schleife der vorerwähnten ersten Gegenkopplungsschleife f0 ist, ein Gleichstrom-Verstärkungswert 30 ist, und ein Gleichstrom-Verstärkungswert in der zweiten Gegenkopplungsschleife 10 000 ist, können die Ansprechkenndaten des Lichtabgabewerts Pout des Halbleiterlasers 703 annähernd durch die folgende Gleichung wiedergegeben werden: Pout = PL + (PS – PL) exp(–2πf0t).
  • Da der Gleichstrom-Verstärkungswert der zweiten Rückkopplungsschleife auf 10000 eingestellt ist, wird der Lichtabgabewert PL gleich der eingestellten Lichtmenge betrachtet, wenn ein zulässiger Wert eines Einstellfehlers kleiner als 0,1 % ist. Da ferner der Gleichstrom-Verstärkungswert der ersten Gegenkopplungsschleife auf 30 eingestellt ist, wird ein stationären Fehler in der ersten Gegenkopplungsschleife etwa (PS – PL)/30. Wenn folglich die mittels des Umsetzers 701 eingestellte Lichtmenge PS gleich dem Lichtabgabewert PL ist, ist die Lichtabgabe des Halbleiterlasers 703 augenblicklich gleich dem Abgabewert PL. Da in diesem Fall Pout = PL ist, wird der Ausgang des Vergleichsverstärkers 714 nicht geändert. Der Stromwert des Widerstands 713 wird nämlich nicht geändert, so daß die Spannung zwischen den beiden Anschlüssen des Widerstands 713 nicht geändert wird. Wenn jedoch die Lichtmenge PS durch eine Störung, usw. geändert wird, wird ein unzureichender Strom von dem Umsetzer 702 durch den Vergleichsverstärker 714 in der Durchlassrichtung des Lasers 703 zugeführt. Dieser Stromwert wird ein Wert, welcher dadurch erhalten wird, daß der über den Widerstand 713 fließende Strom von einem durch die Stromquelle 707 eingestellten Strom subtrahiert wird. Folglich kann der Stromwert, welcher einem Umsetzfehler des Stromumsetzers 702 entspricht, durch Messen der Spannung zwischen den beiden Anschlüssen des Widerstands 713 festgestellt werden. Die Schaltanordnung 712 wird mit einer hohen Geschwindigkeit bis zu einem durch die Schaltanordnung 712 geschaffenen Treiberstromwert betrieben. Folglich steigt die Schaltanordnung mit einer hohen Geschwindigkeit unabhängig von einer Anstiegsgeschwindigkeit des Strominverters 702 an. Wie aus den Strom- und Lichtabgabe-Kenndaten des in 43 dargestellten Lasers ersehen werden kann, schwingt der Halbleiterlaser bis zu einem Schwellenstromwert nicht, so daß es keine Verschlechterung eines so genannten Löschverhältnisses durch einen versetzten elektrischen Strom gibt. Selbst wenn die Lichtmenge PS sich durch eine Störung, usw. um 5% ändert, wird der stationäre Fehler der ersten Gegenkopp lungsschleife etwa 0,2%, so daß der Fehler bezüglich eines eingestellten Werts der Lichtabgabe des Lasers 703 nach 10 ns kleiner als 0,45 wird, so daß die Frequenz f0 etwa 40 MHz beträgt und der Gleichstrom-Verstärkungsfaktor der ersten photoelektrischen Gegenkopplungsschleife etwa 30 ist.
  • Um einen Wert einzustellen, der kleiner als 0,4% des Fehlers in der gesamten Lichtmenge (eines Integralwerts fPout der Lichtabgabe) von einem Zeitpunkt an ist, um unmittelbar nachdem die Lichtabgabe des Lasers 703 geändert wird, bis eine eingestellte Zeit τ0 verstrichen ist, ist es ausreichend, daß die Kreuzfrequenz der Gegenkopplungsschleife größer als 40 MHz ist, wenn die eingestellte Zeit τ0 = 50 ns ist, und der Gleichstrom-Verstärkungswert der photoelektrischen Gegenkopplungsschleife etwa das 30-fache ist. Derartige Kreuzfrequenz- und Gleichstrom-Verstärkungswerte können ohne weiteres realisiert werden.
  • In 52 ist noch eine weitere Ausführungsform einer Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. In dieser Ausführungsform wird statt des zweiten Leuchtpegel-Befehlssignals in der Ausführungsform der 51 eine Ausgangsspannung des Vergleichsverstärkers 714 an einen Stromumsetzer 722 angelegt. Der Umsetzer 722 gibt ein entsprechend der Ausgangsspannung des Vergleichsverstärkers 714 voreingestellten Strom ab, so daß das Lichtempfangssignal gleich dem Leuchtpegel-Befehlssignal ist. Dieser voreingestellte Strom ist ein elektrischer Strom, welcher auf der Basis von Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kenndaten des Lasers 703, eines Kopplungskoeffizienten zwischen dem Element 704 und dem Laser 703 und von Lichteingangs- und Lichtempfangssignal-Kenndaten des Elements 704 voreingestellt worden ist. Bezüglich einer Hochfrequenzkomponente des Leuchtpegel-Befehlssignals gibt der Umsetzer 722 einen elektrischen Strom ab, welcher entsprechend der Ausgangsspannung des Vergleichsverstärkers 714 voreingestellt ist, so daß der Strom I0 von dem Addierer 717 gleich dem ersten Leuchtpegel-Befehlssignal-Stromwert IL ist. Dieser voreingestellte Strom ist ein elektrischer Strom, welcher auf der Basis der Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kenndaten des Lasers 701, des Kopplungskoeffizienten zwischen dem Element 704 und dem Laser 703 und den Lichteingangs- und Lichtempfangssignal-Kenndaten des Elements 704 voreingestellt worden ist. Bezüglich einer niederfrequenten Komponente des zweiten Leuchtpegel- Befehlssignals gibt der Umsetzer 713 einen elektrischen Strom ab, welcher entsprechend der Ausgangsspannung des Verstärkers 714 voreingestellt ist, so daß die Spannung zwischen den beiden Anschlüssen des Widerstands R gleich derjenigen des ersten Leuchtpegel-Befehlssignals ist. Dieser voreingestellte Strom ist ein elektrischer Strom, welcher wiederum auf der Basis der Lichtausgangs- und Durchlaßstrom-Kenndaten des Lasers 703, des Kopplungskoeffizienten zwischen dem Element 704 und dem Laser 703 und den Lichteingangs- und Lichtempfangssignal-Kenndaten des Elements 704 voreingestellt ist.
  • In 53 ist noch eine weitere Ausführungsform einer Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. In dieser Ausführungsform ist ein Stromverstärker 715 durch einen Differenzverstärker 723, einen Transistor 724 und einen Widerstand R0 als dem Stromumsetzer 704 in der Ausführungsform der 50 gebildet. Der Verstärker 725 gibt einen elektrischen Strom ab, welcher entsprechend einem Leuchtpegel-Befehlssignal Vs so voreingestellt ist, daß das Lichtempfangssignal gleich dem Leuchtpegel-Befehlssignal ist. Dieser voreingestellte Strom ist ein elektrischer Strom, welcher wiederum auf der Basis der Lichtausgangs- und Durchlaßstrom-Kenndaten des Lasers 703, eines Kopplungskoeffizienten zwischen dem Element 704 und dem Laser 703 und von Lichteingangs- und Lichtempfangssignal-Kenndaten des Elements 704 voreingestellt ist. Das Leuchtpegel-Befehlssignal Vs wird an einen Differenzverstärker 723 angelegt, und durch den Transistor 724 und den Widerstand R0 in einen Strom Vs/R0 umgesetzt. Eine Summe aus diesem Ausgangsstrom Vs/R0 des Umsetzers 725, eines Ausgangsstroms der Schaltanordnung 712 und eines von dem Differenzverstärker 709 abgegebenen Steuerstroms A ΔV wird der Durchlaßstrom des Lasers 703.
  • Im allgemeinen kann, wie in 43 dargestellt, bezüglich des Durchlaßstroms, welcher größer als ein Schwellenwertstrom Ith in dem Laser ist, die Beziehung zwischen dem Lichtabgabewert und dem Durchlaßstrom angenähert durch eine gerade Linie eines differentiellen Quantum-Wirkungsgrads η dargestellt werden. In diesem Fall kann der Lichtausgangswert P0 wie folgt dargestellt werden:
    Figure 00690001
    ΔV = Vs/R1 – αSP0
  • Entsprechend der Ausführungsform der 41 können die Ansprechkenndaten angenähert auf folgende Weise dargestellt werden, wenn der Vs von einem V0 (wobei der Lichtabgabewert des Lasers 703 entsprechend dem Wert V0 eine Lichtintensität zeigt, wenn der elektrische Strom des Lasers größer als der Schwellenwertstrom ist), in einen Wert Vi geändert wird:
    Figure 00690002
  • Wenn folglich der Lichtabgabewert so eingestellt ist, daß R = α S ηR0 ist, können Wirkungen, welche denjenigen in der Ausführungsform der 51 entsprechen, durch einen einfachen Aufbau erhalten werden. Der Stromumsetzer in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform kann so, wie in 29 bis 32 dargestellt ist, ausgeführt sein.
  • In 54 ist noch eine weitere Ausführungsform einer Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. In dieser Ausführungsform wird der Umsetzer 725 wie derjenige in der Ausführungsform der 51 verwendet und der Differenzverstärker 721 ist weggelassen. Im allgemeinen kann, wie in 43 dargestellt, bezüglich des Durchlaßstroms, welcher größer als ein Schwellenwertstrom Ith in dem Halbleiterlaser ist, die Beziehung zwischen dem Lichtabgabewert und dem Durchlaßstrom annähernd durch eine gerade Linie eines differentiellen Quantum-Wirkungsgrads η dargestellt werden. In diesem Fall kann der Lichtabgabewert P0 des Lasers 703 wie folgt dargestellt werden:
    Figure 00690003
  • Entsprechend der Ausführungsform der 51 können die Ansprechkenndaten annähernd auf folgende Weise dargestellt werden: Wenn der Wert Vs von einem Wert V0 (wobei der Lichtabgabewert des Lasers 703 entsprechend dem Wert V0 eine Lichtintensität zeigt, wenn der Strom des Halbleiterlasers größer als der Schwellenwertstrom ist) in einen Wert Vi geändert wird:
    Figure 00700001
  • Wenn folglich der Lichtabgabewert so eingestellt ist, daß R = α S ηR0 ist, können Wirkungen, welche denjenigen in der Ausführungsform der 51 entsprechen durch einen einfachen Aufbau erhalten werden.
  • In 55 ist noch eine weitere Ausführungsform einer Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. In dieser Ausführungsform wird statt des zweiten Leuchtpegel-Befehlssignals in der Ausführungsform der 54 eine Ausgangsspannung des Vergleichsverstärkers 714 an einen Stromumsetzer 712 angelegt, welcher durch einen Differenzverstärker 723, einen Transistor 724 und einen Widerstand R0 gebildet ist. Der Umsetzer 722 wird, wie oben ausgeführt betrieben.
  • In den dargestellten Ausführungsformen ist der Stromumsetzer entsprechend ausgeführt, indem die durch eine gerade Linie angenäherten Kennwertdaten verwendet sind; er kann jedoch auch durch die durch eine polygonale Linie angenäherten Kennwertdaten ausgeführt sein. Wie oben erwähnt, zeigen 33 bis 35 Beispiele des Stromumsetzers, welcher die durch eine polygonale Linie angenäherten Kenndaten hat und welcher in den vorerwähnten Ausführungsformen verwendet ist.
  • In den vorstehend erwähnten Ausführungsformen kann, wie in 56 dargestellt ist, ein Digital/Analog-Umsetzer 793 an einer Eingangsseite des Stromumsetzers 725 angeordnet sein. In diesem Fall wird das Leuchtpegel-Befehlssignal durch einen D/A-Umsetzer 793 in Form eines digitalen Signals D/A-umgesetzt. Danach wird das D/A-umgesetzte Signal durch den Differenzverstärker 723, den Transistor 724 und den Widerstand R0 in einen elektrischen Strom umgesetzt. Ein Bezugssignal des A/D-Umsetzers 793 wird geändert, um die Strom- und Lichtausgangs-Kenndaten des Halbleiterlasers 703 zu korrigieren.
  • Um den vorerwähnten Stromumsetzer zu optimieren, ist es effektiv, die Lichtausgangs- und Durchlaßstrom-Kennwerte des Halbleiterlasers durch eine Umsetztabelle mit Hilfe des Leuchtpegel-Befehlssignals als ein digitales Signal zu korrigieren. Wie vorstehend erwähnt, zeigt 36 einen Teil der Halbleiterlaser-Steuereinrichtung für diesen Fall.
  • Wie vorstehend ausgeführt, weist in den in 50 bis 56 dargestellten Ausführungsformen gemäß der Erfindung eine Halbleiterlaser-Steuereinrichtung eine photoelektrische Gegenkopplungsschleife, um einen Lichtausgangswert eines angesteuerten Lasers mittels eines lichtaufnehmenden Teils festzustellen, und um einen Durchlaßstrom des Lasers so zu steuern, daß ein Lichtempfangssignal, welches dem Lichtabgabewert eines Lasers, welcher von dem lichtaufnehmenden Teil erhalten worden ist, gleich einem Befehlssignal ist, welches einen Leuchtpegel anzeigt, eine Fühleinrichtung, um einen Steuerstrom der Gegenkopplungsschleife festzustellen, eine Schalteinrichtung, um einen konstanten Stromwert des Durchlaßstroms des Lasers mittels eines Schaltsignals zu schalten, eine Umsetzeinrichtung, um das Leuchtpegel-Befehlssignal in den Durchlaßstrom des Lasers entsprechend einer Umsetzregel festzustellen, die so voreingestellt ist, daß das Lichtempfangssignal auf der Basis von Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kenndaten des Lasers eines Kopplungskoeffizienten zwischen dem lichtaufnehmenden Teil und dem Laser und von Lichteingangs- und Lichtempfangssignal-Kenndaten des lichtaufnehmenden Teils gleich dem Leuchtpegel-Befehlssignal ist, und eine Einrichtung auf, um den Betrieb des Halbleiterlasers durch eine Stromsumme oder -differenz aus dem Steuerstrom der photoelektrischen Gegenkopplungsschleife, einem Ausgangsstrom der Schalteinrichtung und einem durch die Umsetzeinrichtung erzeugten Strom zu steuern. Folglich kann die Halbleiterlaser-Steuereinrichtung, welche bei einer hohen Geschwindigkeit genau betrieben wird, und ein hohes Auflösungsvermögen hat, sowie sich stark einer Störung usw. widersetzt, realisiert werden. Ferner kann die Umsetzregel der Umsetzeinrichtung optimal eingestellt werden, indem die Fühleinrichtung zum Feststellen des Steuerstroms der photoelektrischen Gegenkopplungsschleife vorgesehen ist.
  • Ferner ist in der vorstehend beschriebenen Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung die Gegenkopplungsschleife durch eine erste photoelektrische Gegenkopplungs schleife, um den Lichtabgabewert von dem lichtaufnehmenden Teil festzustellen, und um den Durchlaßstrom des Lasers so zu steuern, daß ein Lichtaufnahmestrom, welche proportional dem Lichtausgang des Lasers ist, welcher von dem photoaufnehmenden Teil erhalten worden ist gleich dem Leuchtpegel-Befehlssignal ist, wobei ein erstes Leuchtpegel-Befehlssignal in einen elektrischen Strom umgewandelt wird, und durch eine zweite photoelektrische Gegenkopplungsschleife gebildet, um das erste Leuchtpegel-Befehlssignal so zu steuern, daß eine zu dem Lichtempfangsstrom proportionale Spannung gleich derjenigen des Leuchtpegel-Befehlssignals ist. Folglich können Wirkungen, welche denjenigen entsprechen, welche in der vorerwähnten Halbleiterlaser-Steuereinrichtung erhalten worden sind, erhalten werden, ohne daß eine Leerlaufverstärkung der Gegenkopplungsschleife in einem hochfrequenten Bereich auf einen sehr hohen Wert eingestellt wird.
  • Ferner setzt in der vorstehend beschriebenen Halbleiter-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung die Umsetzeinrichtung das Leuchtpegel-Befehlssignal als eine analoge Signalspannung in einen elektrischen Strom um, welcher dem Leuchtpegel-Befehlssignal entspricht, indem die Leuchtabgabe- und Durchlaßstrom-Kenndaten des Halbleiterlasers demjenigen angenähert werden, welche durch eine gerade Linie dargestellt sind. Folglich können Wirkungen, welche denjenigen entsprechen, welche in der vorstehend beschrieben Halbleiterlaser-Steuereinrichtung erhalten worden sind, durch einen einfachen Schaltungsaufbau erhalten werden.
  • Ferner setzt in der vorstehend beschriebenen Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung die Umsetzeinrichtung das Leuchtpegel-Befehlssignal als eine analoge Signalspannung in einen elektrischen Strom um, welcher dem Leuchtpegel-Befehlssignal entspricht, indem die Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kenndaten des Lasers demjenigen angenähert werden, welche durch eine polygonale Linie dargestellt sind. Folglich Wirkungen, welche denjenigen entsprechen, welche in der vorerwähnten Halbleiterlaser-Steuereinrichtung erhalten worden sind, durch einen einfachen Schaltungsaufbau erhalten werden, und die Betriebsgenauigkeit der Steuereinrichtung ist im Vergleich zu derjenigen verbessert, bei welcher die durch die gerade Linie angenäherten Kennwertdaten verwendet sind.
  • Ferner wird in der vorerwähnten Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung das Leuchtpegel-Befehlssignal in ein digitales Signal gebracht, und die Umsetzeinrichtung hat eine Umsetztabelle, um das Leuchtpegel-Befehlssignal in ein Korrektursignal umzusetzen, das auf der Basis der Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kennwertdaten des Lasers korrigiert worden ist, und eine Digital-/Analog-Umsetzeinrichtung, um das durch die Umsetztabelle umgesetzte Signal in den Durchlaßstrom des Lasers umzusetzen. Folglich ist die Betriebsgenauigkeit der Halbleiterlaser-Steuereinrichtung verbessert, da die Nicht-Linearität durch die Umsetztabelle bezüglich der vorerwähnten Stromumsetzeinrichtung ausgeglichen ist, und Wirkungen, welche denen entsprechen, welche in der vorerwähnten Steuereinrichtung erhalten worden sind, erhalten werden können.
  • In 57 ist eine weitere Ausführungsform der Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. Ein Befehlssignal, welches einen Leuchtpegel anzeigt, wird an einen Vergleichsverstärker 801 und einen Stromumsetzer 802 angelegt, und ein Teil eines Lichtabgabewerts eines angesteuerten Lasers 803 wird von einem lichtaufnehmenden Element 804 überwacht. Der Verstärker 801, der Laser 803 und das Element 804 bilden eine photoelektrische Gegenkopplungsschleife. Der Vergleicher 801 vergleicht das Leuchtpegel-Befehlssignal und ein Lichtempfangssignal, das proportional einem Strom ist (welcher proportional dem Lichtausgangswert des Lasers 803 ist), welcher in dem lichtaufnehmenden Element 804 induziert worden ist. Der Vergleichsverstärker 801 steuert dann einen Durchlaßstrom des Lasers 803 durch das vorerwähnte Vergleichsergebnis über einen Widerstand 805, so daß das Lichtempfangssignal gleich dem Leuchtpegel-Befehlssignal ist. Der Umsetzer 802 gibt einen elektrischen Strom ab, welcher entsprechend dem Leuchtpegel-Befehlssignal voreingestellt ist, so daß das Lichtempfangssignal gleich dem Leuchtpegel-Befehlssignal ist. Dieser voreingestellte Strom ist ein elektrischer Strom, welcher auf der Basis von Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kenndaten des Halbleiterlasers 801, eines Kopplungskoeffizienten zwischen dem Element 804 und dem Laser 803 und von Lichteingangs- und Lichtempfangssignal-Kenndaten des Elements 804 voreingestellt ist. Eine Summe aus dem Ausgangsstrom dieses Umsetzers 802 und eines von dem Verstärker 801 abgegebenen Steuerstroms wird der Durchlaßstrom des Halbleiterlasers 803.
  • Wenn eine Kreuzfrequenz in einer offenen Schleife der vorerwähnten Gegenkopplungsschleife f0 ist, und ein Gleichstrom-Verstärkungswert 10 000 ist, können Ansprechkenndaten des Lichtausgangswerts Pout des Lasers 803 etwa durch die folgende Gleichung wiedergegeben werden. Pout = PL + (PS – PL) exp(–2πf0t)wobei PL der Lichtabgabewert zu einem Zeitpunkt t = ∞ und mit PS eine mittels des Umsetzers 801 eingestellte Lichtmenge bezeichnet sind.
  • Da der Gleichstrom-Verstärkungswert in der offenen Schleife der Gegenkopplungsschleife auf 10 000 eingestellt ist, wird der Lichtabgabewert PL gleich der eingestellten Lichtmenge betrachtet, wenn ein zulässiger Bereich eines Einstellfehlers kleiner als 0,1 % ist.
  • Wenn folglich die mittels des Umsetzers 802 eingestellte Lichtmenge PS gleich dem Lichtabgabewert PL ist, wird die Lichtabgabe des Lasers 803 augenblicklich gleich dem Abgabewert PL. Da in diesem Fall Pout = PL ist, wird der Ausgang des Vergleichsverstärkers 801 nicht geändert. Der Stromwert des Widerstands 805 wird nämlich nicht geändert, so daß die Spannung zwischen den beiden Anschlüssen des Widerstands 805 ebenfalls nicht geändert wird. Wenn jedoch die Lichtmenge PS durch eine Temperaturänderung, eine Störung usw. verändert wird, wird ein unzureichender Strom von dem Umsetzer 802 durch den Vergleichsverstärker 801 in der Durchlassrichtung des Lasers 803 zugeführt. Folglich kann der Stromwert, welcher einem Umsetzfehler des Umsetzers 802 entspricht, durch Messen der Spannung zwischen den beiden Anschlüssen des Widerstandes 804 festgestellt werden, wenn das Leuchtpegel-Befehlssignal für einen konstanten Zeitabschnitt geändert wird. Die Spannung an den Anschlüssen des Widerstands 805 wird mittels eines Differenzverstärkers 806 festgestellt, und dessen Ausgangsspannung wird an eine Schaltung 807 angelegt, um die Lichtabgabe-Kennwerte zu korrigieren. Diese Korrekturschaltung 807 steuert eine Umsetzregel des Umsetzers 802, so daß die Spannung zwischen den beiden Anschlüssen des Widerstands 805 in dem vorerwähnten konstanten Zeitabschnitt minimiert ist und diese Umsetzregel in einem anderen Zeitabschnitt gilt. Im Ergebnis kann der Umsetzer 802 so gehalten werden, daß die Lichtmenge PS annähernd gleich dem Lichtabgabewert PL zu irgendeinem Zeitpunkt unabhängig von der Änderung in dem Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kenndaten des Halbleiterlasers 803 ist.
  • Selbst wenn die Lichtmenge PS durch DO-Schleifen-Kennwerte des Lasers 803, usw. um 5% verändert wird, wird der Fehler bezüglich eines eingestellten Werts der Lichtabgabe des Lasers 803 nach 10 ns kleiner als 0,4%, wenn die Frequenz f0 etwa 40. MHz ist.
  • Um einen Wert einzustellen, welcher kleiner als 0,4% des Fehlers in der gesamten Lichtmenge (einem Integralwert fPout der Lichtabgabe) von einem Zeitpunkt an ist, unmittelbar nachdem die Lichtabgabe des Lasers 803 geändert wird, bis eine eingestellte Zeit τ vorüber ist, reicht es aus, daß die Querfrequenz der Gegenkopplungsschleife größer als 40 MHz ist, wenn die eingestellte Zeit τ = 50 ns ist. Ein derartiger Kreuzfrequenzwert kann ohne weiteres realisiert werden.
  • Ferner wird in dieser Ausführungsform der Ausgangsstrom des Umsetzers 802 zu dem Steuerstrom der Gegenkopplungsschleife addiert. Wenn der Umsetzer 802 parallel zu dem Laser 803 geschaltet ist, kann der Betrieb des Lasers 803 durch die Stromdifferenz zwischen dem Ausgangsstrom des Umsetzers 802 und dem Steuerstrom der Gegenkopplungsschleife gesteuert werden. Wie vorstehend erwähnt, kann gemäß dieser Ausführungsform die Halbleiter-Laser-Steuereinrichtung, welche genau mit einer hohen Geschwindigkeit betrieben wird und eines hohes Auflösungsvermögen hat, realisiert werden.
  • In 71 ist eine weitere Ausführungsform einer Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. Ein Leuchtpegel-Befehlssignal wird an einen Vergleichsverstärker 808 und an einen Umsetzer 802 angelegt. Einen Teil eines Lichtausgangswerts eines angesteuerten Lasers 803 wird von einem lichtaufnehmenden Element 804 überwacht. Eine Hochfrequenzkomponente eines photo-voltaischen Stroms Is (der proportional der Lichtabgabe des Lasers 803 ist), der in dem Element 804 reduziert worden ist, wird über einen Kondensator C an einen Impedanzwandler 804 angelegt. Eine Niederfrequenzkomponente des Stroms Is wird über einen Widerstand R in eine Spannung umgesetzt. Die in diesem Widerstand R erzeugte Spannung wird an den Verstärker 803 und einen Spannungs-Strom-Umsetzer 810 angelegt. Der Umsetzer 810 setzt die in dem Widerstand R erzeugte Spannung in einen Strom um. Der Ausgangsstrom des Umsetzers 810 wird durch einen Addierer 811 zu einem Ausgangsstrom des Impedanzwandlers 809 addiert, und der addierte Strom wird ein elektrischer Strom I0, welcher gleich dem in dem Element 804 erzeugte photo-voltaische Strom Is ist. Andererseits vergleicht der Verstärker 808 die in dem Widerstand R erzeugte Spannung und das Leuchtpegel-Befehlssignal und verstärkt die dazwischen bestehend Spannungsdifferenz. Eine Ausgangsspannung des Verstärkers 808 ist durch einen Spannungs-Strom-Umsetzer 812 in einen elektrischen Strom umgesetzt und wird ein erster Leuchtpegel-Befehlssignal-Stromwert IL. Eine Subtrahiereinheit 813 ist subtrahiert den Strom I0 des Addierers 811 von dem ersten Stromwert IL des Umsetzers 812 und gibt einen dazwischen bestehenden Differenzstrom ab. Dieser Differenzstrom wird durch den Verstärker 814 verstärkt und als ein Steuerstrom des Lasers 803 über einen Differenzverstärker 812 abgegeben, welcher aus Transistoren 815, 816, einer Stromquelle 817 und einer Spannungsquelle 818 gebildet ist. Folglich bilden das Element 804, der Kondensator C, der Widerstand R, der Impedanzwandler 809, der Umsetzer 810, der Addierer 811, die Subtrahiereinheit 13, der Verstärker 814 und der Differenzverstärker 819 eine photoelektrische Gegenkopplungsschleife zum Steuern eines Durchlaßstroms des Lasers 803, so daß der Strom Is des Elements 804, welcher proportional der Lichtabgabe des Lasers 803 ist, gleich dem ersten Leuchtpegel-Befehlssignal-Stromwert IL von dem Umsetzer 812 ist. Der Verstärker 808 und der Umsetzer 812 bilden eine zweite photoelektrische Gegenkopplungsschleife zum Steuern dieses ersten Stromwerts IL, so daß eine Spannung, die dem photo-voltaischen Strom Is proportional ist, gleich derjenigen des Leuchtpegel-Befehlssignals ist.
  • Bezüglich der Hochfrequenzkomponente des Leuchtpegel-Befehlssignals gibt der Umsetzer 2 einen Strom ab, welcher entsprechend dem Leuchtpegel-Befehlssignal so voreingestellt ist, daß der Ausgangsstrom I0 des Addierers 811 gleich dem ersten Leuchtpegel-Befehlssignal-Stromwert IL von dem Umsetzer 812 ist. Dieser voreingestellte Strom ist ein elektrischer Strom, welcher wiederum auf der Basis von Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kenndatenwerten des Lasers 803, eines Kopplungskoeffizienten zwischen dem Element 804 und dem Laser 803 und Lichteingangs- und Lichtempfangssignal-Kennwerten des lichtaufnehmenden Elements 804 voreingestellt worden ist. Bezüglich der Niederfrequenzkomponente des Leuchtpegel-Befehlssignals gibt der Umsetzer 802 einen Strom ab, welcher entsprechend dem Leuchtpegel-Befehlssignal so eingestellt ist, daß die Spannung zwischen den beiden Anschlüssen des Widerstand 805 gleich derjenigen des Leuchtpegel- Befehlssignals ist. Der voreingestellte Strom ist ein elektrischer Strom, welcher wiederum auf der Basis der Lichtabgabe-Durchlaßstrom-Kennwerte des Lasers 803, des Kopplungskoeffizienten zwischen dem Element 804 und dem Laser 803 und den Lichteingangs- und Lichtempfangssignalkenndaten des Elements 804 voreingestellt worden ist. Eine Summe des Ausgangsstroms des Umsetzers 802 und des von dem Differenzverstärker 819 abgegebenen Steuerstroms wird der Durchlaßstrom des Lasers 803. Wenn eine Kreuzfrequenz in einer offenen Schleife der vorerwähnten ersten Gegenkopplungsschleife f0 ist, ein Gleichstromverstärkungswert 30 ist und ein Gleichstrom-Verstärkungswert in der zweiten Gegenkopplungsschleife 10 000 ist, können die Ansprechkennmerkmale des Lichtabgabewerts Pout des Lasers 803 etwa durch die folgende Formel wiedergegeben werden: Pout = PL + (PS – PL) exp(–2πf0t).
  • Da der Gleichstromverstärkungswert der zweiten Gegenkopplungsschleife auf 10 000 eingestellt ist, wird der Lichtabgabewert PL gleich der eingestellten Lichtmenge betrachtet, wenn ein zulässiger Bereich eines Einstellfehlers kleiner als 0,1% ist. Da ferner der Verstärkungsfaktor der ersten Schleife auf 30 eingestellt ist, wird der stationäre Fehler in der ersten Schleife etwa (PS – PL)/30. Wenn folglich die mittels des Umsetzers 802 eingestellte Lichtmenge PS gleich dem Lichtabgabewert ist, ist die Lichtabgabe des Lasers 803 augenblicklich gleich dem Abgabewert PL. Da in diesem Fall Pout = PL ist, wird der Ausgangswert des Verstärkers 814 nicht geändert. Der Stromwert des Widerstands 805 wird ebenfalls nicht geändert, so daß die Spannung zwischen den Anschlüssen des Widerstands 805 nicht geändert wird. Wenn jedoch die Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kennwerte des Lasers 803 geändert werden, und die Lichtmenge infolge einer Temperaturänderung, einer Störung, usw. verändert wird, wird ein nicht ausreichender Strom von dem Umsetzer 802 durch den Vergleichsverstärker 808 in der Durchlassrichtung des Lasers 803 geliefert. Folglich kann der Stromwert, welcher einem Umsetzfehler des Umsetzers 802 entspricht, durch Messen der Spannung zwischen den beiden Anschlüssen des Widerstands 805 festgestellt werden, wenn das Leuchtpegel-Befehlssignal für einen konstante Zeitspanne geändert wird. Die mittels des Differenzverstärkers 806 festgestellte Spannung wird an eine Schaltung 807 zum Korrigieren der Lichtabgabe-Kennwerte angelegt. Diese Korrekturschaltung 807 steuert eine Umsetzregel des Stromsetzers 802, so daß die Spannung zwischen den beiden Anschlüssen des Widerstands 805 und dem vorerwähnten konstanten Zeitabschnitt minimiert wird und hält diese Umsetzregel in der übrigen Zeit. Folglich kann der Umsetzer 802 so gehalten werden, daß die Lichtmenge PS zu irgendeinem Zeitpunkt unabhängig von der Änderung in Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kennwerten des Lasers 803 annähernd gleich ist. Selbst wenn die Lichtmenge PS durch eine Störung usw. um 5% geändert wird, wird der stationäre Fehler in der ersten Gegenkopplungsschleife etwa 0,2%, so daß der Fehler bezüglich eines eingestellten Wert der Lichtabgabe des Lasers 803 nach 10 ns kleiner als 0,4% wird, selbst wenn die Frequenz f0 etwa 40 MHz ist, und der Gleichstrom-Verstärkungsfaktor der ersten Gegenkopplungsschleife etwa 30 ist.
  • Um einen Wert einzustellen, welcher kleiner als 0,4% des Fehlers in der Gesamtlichtmenge (einem Integralwert fPout der Lichtabgabe) von einem Zeitpunkt an ist, unmittelbar nachdem die Lichtabgabe des Lasers 803 geändert wird, bis eine eingestellte Zeit τ0 vorüber ist, reicht es aus, daß die Kreuzfrequenz der Gegenkopplungsschleife größer als 40 MHz ist, und der Verstärkungsfaktor dieser Schleife etwa das 30-fache ist, wenn die eingestellte Zeit τ0 = 50 ns ist. Derartige Kreuzfrequenz- und Gleichstrom-Verstärkungswerte können ohne weiteres realisiert werden.
  • Ferner wird in dieser Ausführungsform der Ausgangsstrom des Umsetzers 802 zu dem Steuerstrom der Gegenkopplungsschleife addiert. Wenn der Umsetzer 802 parallel zu dem Laser 803 geschaltet ist, kann der Betrieb des Lasers 803 durch die Stromdifferenz zwischen dem Ausgangsstrom des Umsetzers 802 und dem Steuerstrom der Schleife gesteuert werden.
  • In 72 ist eine weitere Ausführungsform einer Halbleiter-Laser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. In dieser Ausführungsform wird statt des zweiten Leuchtpegel-Befehlssignal in der Ausführungsform der 71 eine Ausgangsspannung des Verstärkers 808 an den Umsetzer 820 angelegt. Der Umsetzer 820 gibt einen elektrischen Strom ab, welcher entsprechend einer Ausgangsspannung des Verstärkers 808 voreingestellt ist, so daß das Lichtempfangssignal gleich dem Leuchtpegel-Befehlssignal ist. Dieser voreingestellte Strom ist ein elektrischer Strom, welcher wiederum aufgrund der bereits vielfach angeführten Kenndatenwerte der Element 803 und 804 voreingestellt worden ist. Hinsichtlich einer Hochfrequenzkomponente des Leuchtpegel-Befehlssignals gibt der Um setzer 802 einen Strom ab, welcher entsprechend der Ausgangsspannung des Verstärkers 808 voreingestellt ist, so daß der Strom I0 des Addierers 811 gleich dem ersten Leuchtpegel-Befehlssignal-Stromwert IL ist. Der voreingestellte Strom ist ein elektrischer Strom, welcher ebenfalls wieder auf der Basis der entsprechenden Kennwerte des Lasers 803 und des Elements 804 voreingestellt worden ist. Bezüglich einer niederfrequenten Komponente des zweiten Leuchtpegel-Befehlssignals gibt der Umsetzer 819 einen Strom ab, welcher entsprechend der Ausgangsspannung des Verstärkers 803 so eingestellt ist, daß wiederum die Spannung zwischen den Anschlüssen des Widerstands R gleich derjenigen des ersten Leuchtpegel-Befehlssignals ist. Dieser voreingestellte Strom ist ebenfalls wieder ein elektrischer Strom, welcher auf der Basis der entsprechenden, vorstehend bereits mehrfach angeführten Kennwerte des Lasers 803 und des Elements 804 voreingestellt ist.
  • In 58 ist eine weitere Ausführungsform der Halbleiter-Laser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. Ein Befehlssignal, das einen Leuchtpegel anzeigt, wird an einen Vergleichsverstärker 801 und an einen Stromumsetzer 802 angelegt, und ein Teil einer Lichtabgabe eines angesteuerten Lasers 803 wird durch ein lichtaufnehmendes Element 804 überwacht. Ein Differenzverstärker 819 besteht aus Transistoren 815 und 816, einer Stromquelle 817 und einer Vorspannungsquelle 818. Der Differenzverstärker 819 der Vergleichsverstärker 801, der Laser 803 und das Element 804 bilden eine photoelektrische Gegenkopplungsschleife. Der Vergleichsverstärker 801 vergleicht das Leuchtpegel-Befehlssignal und ein Lichtempfangssignal, das proportional einem photo-voltaischen Strom ist (der proportional der Lichtabgabe des Lasers 803 ist, welcher in dem Element 804 induziert worden ist. Der Vergleichsverstärker 801 steuert einen Durchlaßstrom des Lasers 803 durch dieses Vergleichsergebnis über den Differenzverstärker 819, so daß das Lichtempfangssignal gleich dem Leuchtpegel-Befehlssignal ist.
  • Der Stromumsetzer 802 ist durch ein Dämpfungsglied 823 gebildet, welches einen veränderlichen Widerstand 821, einen Widerstand 822, einen Differenzverstärker 824, einen Transistor 825 und einen Widerstand R0 aufweist. Der Stromumsetzer 802 gibt einen elektrischen Strom ab, welcher entsprechend dem Leuchtpegel-Befehlssignal und auf der Basis der beispielsweise in Verbindung mit 71 bereits mehrfach angeführten Kennwerte der Elemente 803 und 804 voreingestellt ist. Das Leuchtpegel-Befehlssignal Vs wird durch das Dämpfungsglied 823 auf kVs gedämpft und an den Differenzverstärker 824 angelegt und dann durch den Transistor 825 und den Widerstand Rn in einen Strom kVs/Rn umgesetzt. Eine Summe kVs/R0 + A ΔV des Stroms kVs/R0 und ein Ausgangsstrom A ΔV des Differenzverstärkers 819 wird der Durchlaßstrom des Lasers 803.
  • Im allgemeinen kann bezüglich des Durchlaßstroms, welcher größer als ein Schwellenwertstrom Ith in dem Laser ist, die Beziehung zwischen der Lichtabgabe und dem Durchlaßstrom durch eine gerade Linie eines differentiellen Quantum-Wirkungsgrad η dargestellt werden. In diesem Fall kann die Lichtabgabe P0 des Halbleiterlasers folgendermaßen dargestellt werden.
    Figure 00800001
    ΔV = Vs/R1 – αSP0
  • Ähnlich wie bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform können die Ansprechkennwerte etwa wie folgt dargestellt werden. Wenn der Wert Vs aus einem Wert V0 (wobei die Lichtabgabe des Halbleiters 803 entsprechend dem Wert V0 eine Lichtintensität zeigt, wenn der elektrische Strom des Halbleiterlasers größer als der Schwellenwertstrom ist, in einen Wert Vi geändert wird.
  • Figure 00800002
  • Wenn folglich k = α S ηR0 ist, ist die Lichtabgabe augenblicklich gleich ηVi/R, so daß der Ausgangswert des Verstärkers 801 nicht geändert wird. Der Stromwert des Widerstands 805 wird nämlich nicht geändert, so daß die Spannung zwischen den beiden Widerständen des Widerstandes 805 nicht geändert wird. Wenn jedoch der differentielle Quantum-Wirkungsgrad η durch eine Temperaturänderung, eine Störung usw. verändert wird, wird ein unzureichender Strom von dem Umsetzer 807 durch den Vergleichsverstärker 808 in Durchlassrichtung des Lasers 803 geliefert. Folglich kann der Stromwert, der einem Umsetzfehler des Umsetzers 802 entspricht, durch Messen der Spannung zwischen den beiden Anschlüssen des Widerstands 805 festgestellt werden, wenn das Leuchtpegel-Befehlssignal für eine konstante Zeitspanne geändert wird.
  • Eine Gleichstromkomponente der Spannung Vd zwischen den beiden Anschlüssen des Widerstands 805 wird durch eine Schaltung aus einem Kondensator 828 und einem Widerstand 829 über einen Emitterfolgeverstärker aus einem Widerstand 826 und einem Widerstand 827 entfernt. Diese Spannung wird dann an einen Vervielfacher 830 angelegt. Die Amplitude des Leuchtpegel-Befehlssignals wird durch einen Begrenzerverstärker 831 konstant gemacht, und dieses Signal wird dann an den Vervielfacher 830 angelegt.
  • 61 zeigt zwei Eingangssignale dieses Vervielfachers 830. In einer konstanten Zeitspanne zum Feststellen des Durchlaßstroms des Lasers 803 wird ein Signal a, welches mit einem konstanten Amplitudenpegel moduliert ist, wie in 61 dargestellt ist, als ein Leuchtpegel-Befehlssignal eingegeben und ein Strom I2 (oder I1) wie in 61 dargestellt ist, wird mittels des Widerstands 805 festgestellt. In einem Zeitabschnitt außer der konstanten Zeitspanne wird das Leuchtpegel-Befehlssignal als ein Leuchtpegel-Befehlswert des Lasers 803 eingestellt, und der Durchlaßstrom des Lasers 803 wird entsprechend diesem Leuchtpegel-Befehlswert auf einen entsprechenden Wert eingestellt. Der Vervielfacher 830 multipliziert die beiden Eingangssignale, und das Muliplikationsergebnis wird dann über ein Filter 832 als eine Spannung abgegeben, welche die Beziehung zwischen dem Fehler beim Betrieb des Umsetzers 802 und einer gemessenen Spannung zeigt, wie in 62 dargestellt ist. Die gemessene Spannung wird von dem Filter 832 aus an einen Anschluss eines Vergleichers 833 angelegt und mit einer Bezugsspannung Vr verglichen. Die Ausgangsspannung des Vergleichers 833 wird an einen Anschluss eines Vorwärts-Rückwärts-Zählers 823 angelegt, um einen Vorwärts- bzw. einen Rückwärts-Zählmode des Zählers 834 zu steuern. Der Zählvorgang des Zählers 834 wird durch Takt- und Steuersignale von dem Zeitgenerator 835 gesteuert, und der Zähler 834 hält einen gezählten Wert. Der Zeitgenerator 835 schaltet den Zähler 834 von dem Zählwert-Halten auf Zählen, indem ein Steuerbefehlssignal in der vorerwähnten konstanten Zeitspanne (dem Zeitraum zum Fühlen des Durchlaßstroms des Lasers 803) anzulegen. Der Zeitgenerator 835 schaltet auch den Zähler 834 von der Zähloperation auf das Zählwert-Halten zu einem Zeitpunkt, zu welchem die Ausgangsspannung des Vergleichers 833 von einem hohen auf einem niedrigen Pegel geändert wird, oder zu einem Zeitpunkt, um diese Ausgangsspannung von dem niedrigen auf den hohen Pegel zu ändern. Der gezählte Wert des Zählers 834 wird durch einen D/A-Umsetzer 836 digital/analog-umgesetzt. Die Arbeitsweise des veränderlichen Widerstands 821 wird durch ein Ausgangssignal dieses D/A-Umsetzers 836 gesteuert, und ein Dämpfungswert des Dämpfungsglieds 823 wird so festgelegt, daß der vorstehend wiedergegebene Koeffizient k des Stromumsetzers 802 entsprechend gesteuert wird.
  • Wie in 68 dargestellt, kann der vorerwähnte Stromumsetzer aus Transistoren 837 bis 840, einer Stromquelle 841, einer Spannungsquelle 842, einem veränderlichen Widerstand 843 und Widerständen 844 bis 847 bestehen. Ferner kann der veränderliche Widerstand 843 durch das Ausgangssignal des D/A-Umsetzers 836 gesteuert werden. Ferner kann, wie in 63 dargestellt, der Vervielfacher 832 durch eine nichtinvertierende Schaltung 848, eine invertierende Schaltung 849, ein Schalter 850 und einen Puffer 851 gebildet sein. In diesem Fall wird ein Ausgangssignal der Schaltung aus dem Kondensator 828 und dem Widerstand 829 an die nichtinvertierende Schaltung 848 und die invertierende Schaltung 849 angelegt, und eines der Ausgangssignale der nichtinvertierenden Schaltung 848 und der invertierenden Schaltung 849 wird mittels des Schalters 850 ausgewählt. Ein Ausgangssignal des Begrenzungsverstärkers 831 schaltet den Schalter 850 über einen Puffer 851.
  • Nachdem der gezählte Wert des Zählers 834 einen Zeitpunkt initialisiert wird, um das Steuern durch das Steuerbefehlssignal zu starten, kann dessen Zähloperation auf das Zählwert-Halten zeitlich gesteuert werden, um die Polarität der Ausgangsspannung des Vergleichers 833 zu ändern, um den Zählvorgang mittels des Zählers 834 auf die Aufwärts- oder Abwärts-Zähloperation zu begrenzen.
  • Wie in 64 dargestellt, kann ein Abschnitt, der aus dem Vergleicher 833, dem Zähler 834 und dem D/A-Umsetzer besteht, in Form eines Integrators 855 ausgeführt sein, welcher aus einem Operationsverstärker 852, einem Kondensator 853, einem Widerstand 854, einem Rücksetzschalter 856 und einer Halteschaltung 857 besteht. In diesem Fall wird ein Schalter 856 durch das Einschalten des Steuerbefehlssignals ausgeschaltet, und eine Ausgangsspannung des Filters 832 wird von dem Integrator 855 integriert. Durch das Aus schalten des Steuerbefehlssignals hält die Halteschaltung 857 ein Ausgangssignal des Integrator 855, und der Schalter 856 wird angeschaltet, wodurch der Integrator 855 zurückgesetzt wird.
  • In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird der Wert k durch das veränderliche Dämpfungsglied 823 eingestellt, er kann jedoch auch durch andere Einrichtungen, beispielsweise einen Spannungssteuerverstärker (VCA) eingestellt werden.
  • In 59 ist eine weitere Ausführungsform einer Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. In dieser Ausführungsform ist statt des Vergleichsverstärkers 801 in der Ausführungsform nach 58 in der Steuereinrichtung eine Schaltung verwendet, welche aus dem Kondensator C, dem Widerstand R, dem Impedanzwandler 809, den Spannungs-Stromumsetzern 810 und 812, dem Vergleichsverstärker 808, dem Addierer 811, dem Subtrahierglied 813 und dem Stromverstärker 814 in der Ausführungsform der 71 verwendet ist. Diese Schaltung wird, wie vorstehend ausgeführt, betrieben. In dieser Ausführungsform kann entsprechend den vorerwähnten Ausführungsformen der in 68 dargestellte Umsetzer ebenfalls verwendet werden, und die in 63 dargestellte Schaltung kann statt des Vervielfachers 830 verwendet werden. Ferner kann die in 64 dargestellte Schaltung statt des Schaltungsabschnitts aus dem Vergleicher 833, dem Zähler 834 und dem D/A-Umsetzer verwendet werden. Ferner kann der VCA-Verstärker usw. statt des veränderlichen Dämpfungsglieds 823 verwendet werden.
  • Nachdem der gezählte Wert des Zählers 834 zu einem Zeitpunkt initialisiert wird, um das Steuern durch dessen Steuerbefehlssignal zu starten, kann dessen Zähloperation auf das Zählwert-Halten zu einem Zeitpunkt geschaltet werden, um die Polarität der Ausgangsspannung des Vergleichers 833 dadurch zu ändern, daß das Zählen des Zählers 834 auf das Aufwärts- oder Abwärtszählen beschränkt wird.
  • In 60 ist eine weitere Ausführungsform der Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. In dieser Ausführungsform wird statt des Leuchtpegel-Befehlssignals in der Ausführungsform der 59 eine Ausgangsspannung des Vergleichs-Verstärkers 808 an den Stromumsetzer 802 angelegt.
  • In dieser Ausführungsform ist der Umsetzer so ausgelegt, daß die Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kennwerte des Lasers 803 durch eine gerade Linie angenähert werden und das Leuchtpegel-Befehlssignal in einen elektrischen Strom umgesetzt wird. Jedoch können, wie in 6S dargestellt, die Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kennwerte des Lasers 803 genauer dadurch angenähert werden, daß die Kennwerte durch eine polygonale Linie angenähert werden und das Leuchtpegel-Befehlssignal in einen elektrischen Strom umgesetzt wird. In der Ausführungsform der 65 ist ein veränderliches Dämpfungsglied 863, das aus veränderlichen Widerständen 858 und 859, einer Diode 860 einer Spannungsquelle 861 und einem Widerstand 862 besteht, vorgesehen, welches in der Ausführungsform der 58 verwendet ist. Eine Addier-Subtrahiereinheit 864 subtrahiert eine vorherbestimmte Spannung V0 welche dem Strom von der Stromquelle 817 entspricht, von der Spannung zwischen den Anschlüssen des Widerstands 805 subtrahiert. Dieser subtrahierte Wert wird gemessen und an einen Vervielfacher 830 abgegeben. Ein Vergleicher 833 vergleicht die Ausgangsspannung eines Filters 832 mit 0 V und erzeugt das Vergleichsergebnis als ein binäres Signal. Die Ausgangsspannung des Vergleichers wird an Anschlüsse von Vorwärts-Rückwärts-Zähler 865 bis 867 angelegt. Die Zählwerte der Zähler 865 bis 867 werden durch D/A-Umsetzer 868 bis 870 digital/analog-umgesetzt. Die Operationen der veränderlichen Widerstände 858 und 859 und der Spannungsquelle 861 werden durch Ausgangssignale der D/A-Umsetzer 868 bis 870 gesteuert. Folglich werden, wie in 66 dargestellt, die Neigungen der jeweiligen geraden Linien 871 und 872 und deren Polygonal- oder Schnittpunkt 873 bezüglicher der Umsetzkenndaten des Stromumsetzers 802 entsprechend gesteuert (wobei eine Polygonal-Linie den Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kennwerten des Halbleiterlasers 803 angenähert ist). In diesem Fall schaltet der Zeitsteuergenerator 874 die Operationen der D/A-Umsetzer 865 bis 867 von dem Zählwert-Halten bis zu dem Zählvorgang zu verschiedenen Zeitpunkten durch Eingeben eines Steuerbefehlssignals, um die Anzahl Taktsignale zu zählen. Ferner werden die Operationen der D/A-Umsetzer 865 bis 867 von der Zähloperation bis zu dem Zählwert-Halten an einer Vorder- oder Rückflanke des Ausgangssignals des Vergleichers 833 geschaltet. Das Leuchtpegel-Befehlssignal wird ein Signal a1, usw. das mit einem konstanten Amplitudenwert zwischen A und B sowie C und D sowie in 26 dargestellt, entsprechend der Zähloperation der Zähler 865 und 866 durch den Generator 874 in einem konstanten Steu erabschnitt reguliert worden ist. Das Leuchtpegel-Befehlssignal wird auch ein Signal mit einem konstanten Pegel, welcher der Zähloperation des Zählers 867 durch den Generator 874 entspricht. Die geraden Linien 871 und 872 werden durch Steuern des Schnittpunkts 873 gesteuert, wie in 67 dargestellt ist.
  • In der vorstehenden Ausführungsform sind die Umsetzkennwerte des Umsetzers 802 (wobei die Polygonallinie den Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kennwerten des Lasers 803 angenähert ist) durch die zwei Geraden 871 und 872 zusammengesetzt, können aber auch durch mehr als drei Geraden zusammengesetzt sein. Wenn beispielsweise, wie in 69 dargestellt, der Umsetzer 802 aus Transistoren 875 bis 878, einer Stromquelle 879, Dioden 880 und 881, veränderlichen Widerständen 882 und 883, Spannungsquellen 884 bis 886 und Widerständen 887 bis 892 gebildet ist, werden drei Geraden erhalten, welche die Polygonallinie und zwei Polygonal- bzw. Schnittpunkte bilden. Wenn ferner, wie in 70 dargestellt, durch einen Verstärker, welcher aus Transistoren 893 bis 895, Stromquellen 896, 897, einer Spannungsquelle 898 und einem Widerstand 899 besteht, und durch einen Verstärker gebildet ist, dessen Verstärkungsfaktor sich von dem des vorstehenden Verstärkers unterscheidet und welcher aus Transistoren 900a bis 902a, Stromquellen 903a, 904a, einer Spannungsquelle 905a und einem Widerstand 609 besteht, ergeben sich ebenfalls drei Geraden, welche die Polygonallinie und zwei Schnittpunkte bilden. Entsprechend der vorstehenden Ausführungsform werden diese geraden Linien und Schnittpunkte durch die Vorwärts-/Rückwärts-Zähler und die D/A-Umsetzer gesteuert.
  • Wie in 56 und 36 dargestellt, kann der Umsetzer 802 durch Verwenden von D/A-Umsetzern mit Hilfe des Leuchtpegel-Befehlssignals als einem digitalen Signal ausgeführt werden. In diesem Fall wird eine Umsetzregel des Umsetzers 802 dadurch gesteuert, daß eine Bezugsspannung, usw. des D/A-Umsetzers 793 durch ein Ausgangssignal des D/A-Umsetzers 863 festgesetzt wird. Jedoch können, wie in der Ausführungsform nach 65, die Anzahl gerader Linien und Schnittpunkte, welche die Umsetzkenndaten des Umsetzers 802 bilden (wobei die Polygonallinie den Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kennwerten des Lasers 803 angenähert ist), durch Modulieren des Leuchtpegel-Befehlssignals und durch Steuern des Wertes der Umsetztabelle 834 in 36 durch die Ausgangssignale usw., der vorerwähnten D/A-Umsetzer 865 bis 867 gesteuert werden.
  • Wie vorstehend erwähnt, weist in den in 57 bis 72 dargestellten Ausführungsformen gemäß der Erfindung eine Halbleiterlaser-Steuereinrichtung eine photoelektrische Gegenkopplungsschleife, um einen Lichtabgabewert eines angesteuerten Lasers durch einen lichtaufnehmenden Teil festzustellen und um einen Durchlaßstrom des Lasers so zu steuern, daß ein Lichtempfangssignal, welches proportional der Lichtabgabe des Halbleiterlasers von dem lichtempfangenden Teil ist, gleich einem einen Leuchtwert anzeigenden Befehlssignal ist, eine Umsetzeinrichtung, um das Leuchtpegel-Befehlssignal in dem Durchlaßstrom des Lasers entsprechend einer Umsetztabelle umzusetzen, welche auf der Basis der Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kennwerte des Lasers, eines Kopplungskoeffifzienten zwischen dem lichtaufnehmenden Teil und dem Laser und von Lichteingangs- und Lichtempfangssignal-Kenndaten des lichtaufnehmenden Teils so voreingestellt ist, daß das Lichtempfangssignal gleich dem Leuchtpegel-Befehlssignal ist, eine Fühleinrichtung zum Feststellen eines Steuerstroms der photoelektrischen Gegenkopplungsschleife; eine Korrektureinrichtung, um die Änderung in den Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kennwerten des Lasers durch Steuern der Umsetzregel so zu korrigieren, daß der Steuerstrom der Gegenkopplungsschleife nicht geändert wird, selbst wenn das Leuchtpegel-Befehlssignal durch ein Fühlsignal von der Fühleinrichtung geändert wird, und eine Einrichtung auf, um den Betrieb des Halbleiterlasers durch einen Stromsumme oder -differenz bezüglich des Steuerstroms der Gegenkopplungsschleife und eines durch die Umsetzeinrichtung erzeugten, elektrischen Stroms zu steuern. Folglich kann der Umsetzer optimal eingestellt werden, selbst wenn eine Störung, wie eine Temperaturänderung vorgekommen ist. Die Halbleiterlaser-Steuereinrichtung, welche mit einer hohen Geschwindigkeit genau betrieben wird und ein hohes Auflösungsvermögen und sich stark gegen die Störung usw. widersetzt, kann somit realisiert werden.
  • Ferner ist in der Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung die Gegenkopplungsschleife durch eine erste Gegenkopplungsschleife, um die Lichtabgabe des Halbleiterlasers von dem lichtaufnehmenden Teil festzustellen und um den Durchlaßstrom des Lasers so zu steuern, daß ein Lichtempfangsstrom, welcher zu der Lichtabgabe des Lasers proportional ist welche von den lichtaufnehmenden Teil erhalten worden ist, gleich dem Leuchtpegel-Befehlssignal, wobei ein erstes Leuchtpegel-Befehlssignal in einen elektri schen Strom umgesetzt wird, und durch eine zweite Gegenkopplungsschleife gebildet, um das erste Leuchtpegel-Befehlssignal so zu steuern, daß eine Spannung, welche proportional dem Lichtaufnahmestrom ist, gleich derjenigen des Leuchtpegel-Befehlssignals ist. Folglich können Wirkungen, welche demjenigen entsprechen, welche in der vorstehend be schrieben Halbleiterlaser-Steuereinrichtung erhalten worden sind, erhalten werden, ohne daß eine Leerlaufverstärkung der Gegenkopplungsschleife in einem Hochfrequenzbereich auf einem sehr hohen Wert eingestellt wird.
  • In der Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung setzt die Umsetzeinrichtung das Leuchtpegel-Befehlssignal als eine analoge Signalspannung in einen elektrischen Strom um, welcher dem Leuchtpegel-Befehlssignal entspricht, indem die Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kennwerte des Lasers einer geraden Linie angenähert werden, und die Fühleinrichtung stellt die Phase und Amplitude bezüglich des Leuchtpegel-Befehlssignals des Steuerstroms der Gegenkopplungsschleife durch das Leuchtpegel-Befehlssignal fest, das bei einem konstanten Amplitudenwert in einem konstanten Zeitabschnitt moduliert worden ist; die Korrektureinrichtung steuert die Steigung der Umsetzkennwerte der Steuereinrichtung, um so einen Absolutwert des Steuerstroms der Gegenkopplungsschleife in einem konstanten Zeitabschnitt durch das Fühlsignal von der Fühleinrichtung zu minimieren, und erhält die Neigung in Umsetzkennwerten der Umsetzeinrichtung in dem anderen Zeitabschnitt. Folglich können Wirkungen, welche denen entsprechen, die von der vorerwähnten Halbleiterlaser-Steuereinrichtung erhalten worden sind, durch einen einfachen Schaltungsaufbau erhalten werden. Ferner setzt in der Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung die Umsetzeinrichtung das Leuchtpegel-Befehlssignal als eine analoge Signalspannung in einen elektrischen Strom um, welcher durch das Leuchtpegel-Befehlssignal festgesetzt worden ist, indem die Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kennwerte des Halbleiterlasers einer Polygonallinie angenähert werden, welche durch n Geraden gebildet ist, wobei n eine natürliche ganze Zahl ist; die Fühleinrichtung setzt die Phase und Amplitude bezüglich des Leuchtpegel-Befehlssignals des Steuerstroms der Gegenkopplungsschleife durch das Leuchtpegel-Befehlssignal fest, welches durch mehr als (2n – 1) verschiedene Amplituden und ein versetztes Signal in einem konstanten Zeitabschnitt moduliert worden ist; das Korrektursignal steuert die Neigung und einen Schnittpunkt jeder Geraden, welche die Polygonallinie der Umsetzeinrichtung bildet, um so einen Absolutwert des Steuerstroms der Gegenkopplungsschleife in dem konstanten Zeitabschnitt durch das Fühlsignal von der Fühleinrichtung zu steuern, und erhält die Neigung und den Schnittpunkt jeder Geraden, welche die Polygonallinie der Umsetzeinrichtung bildet in dem anderen Zeitabschnitt. Folglich kann die Halbleiterlaser-Steuereinrichtung, welche genau mit ein hohen Geschwindigkeit betrieben wird, ein hohes Auflösungsvermögen hat und sich stark einer Störung, usw. widersetzt, realisiert werden.
  • Ferner hat in der Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung die Umsetzeinrichtung eine Umsetztabelle, um das Leuchtpegel-Befehlssignal als ein digitales Signal in ein Signal umzusetzen, welches auf der Basis der Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kennwerte des Lasers korrigiert worden ist, und hat eine Digital/Analog-Umsetzeinrichtung, um das mittels der Umsetztabelle umgesetzte Signal in den Durchlaßstrom des Halbleiterlasers umzusetzen; die Fühleinrichtung stellt die Phase und Amplitude bezüglich des Leuchtpegel-Befehlssignals des Steuerstroms der Gegenkopplungsschleife durch das Leuchtpegel-Befehlssignal fest, das bei einer Anzahl Amplitudenwerte entsprechend einem dynamischen Bereich in einem konstanten Zeitabschnitt moduliert worden ist, und die Korrektureinrichtung steuert einen Wert der Umsetztabelle so, um einen Absolutwert des Steuerstroms der Gegenkopplungsschlei in dem konstanten Zeitabschnitt durch das Fühlsignal von der Fühleinrichtung zu minimieren, und erhält den Wert der Umsetztabelle in dem anderen Zeitabschnitt. Folglich kann die Halbleiterlaser-Steuereinrichtung mit einer sehr hohen Genauigkeit realisiert werden. Die vorstehenden Ausführungen gelten analog auch für die erste photoelektrische Gegenkopplungsschleife.
  • In 73 ist eine weitere Ausführungsform einer Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. Ein Befehlssignal, welches einen Leuchtpegel anzeigt, wird an einen Vergleichsverstärker 901 und einen Stromumsetzer 902 angelegt, und ein Teil eines Lichtabgabewerts eines angesteuerten Lasers 903 wird durch ein lichtaufnehmendes Element 904 überwacht. Ein Differenzverstärker 919 besteht aus Transistoren 915, 916, einer Stromquelle 917, einer Vorspannungsquelle 918. Der Differenzverstärker 919, der Verstärker 901, der Laser 903 und das Element 904 bilden eine photoelektrische Gegenkopplungsschleife. Der Verstärker 901 vergleicht das Leuchtpegel-Befehlssignal und ein Lichtempfangssignal, das proportional einem photo-voltaischen Strom ist (der proportional dem Lichtabgabewert des Lasers 903 ist), der in dem lichtaufnehmenden Element 904 induziert worden ist. Der Verstärker 901 steuert dann einen Durchlaßstrom des Lasers 903 durch dieses Vergleichsergebnis über den Differenzverstärker 919, so daß das Lichtempfangssignal gleich dem Leuchtpegel-Befehlssignal ist.
  • Ein Schalter 921 und eine Stromquelle 922 bilden eine Schaltanordnung 923. Normalerweise ist der Schalter 921 auf die Seite eines feststehenden Kontaktes B geschaltet, und es wird kein eingestellter elektrischer Strom I0 von der Stromquelle 922 dem Laser 903 zugeführt, so daß kein Licht von dem Laser 903 emittiert wird. Wenn das Schaltsignal zu einem Zeitpunkt, an welchem das Licht von dem Laser 903 zu emittieren ist, angelegt wird, wird der Schalter zu der Seite eines feststehenden Anschlusses A geschaltet, und der eingestellte Strom I0 der Stromquelle 922 wird dem Laser 903 zugeführt, so daß Licht von dem Laser 903 emittiert wird.
  • Der Stromumsetzer 902 ist durch ein Dämpfungsglied 926 gebildet, welches aus einem veränderlichen Widerstand 924, einem Widerstand 925, einem Differenzverstärker 927, einem Transistor 928 und einem Widerstand R0 besteht. Der Umsetzer 902 gibt einen elektrischen Strom ab, welcher entsprechend dem Leuchtpegel-Befehlssignal voreingestellt ist. Dieser voreingestellte Strom ist ein elektrischer Strom, welcher auf der Basis der Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kennwerte des Lasers 903, eines Kopplungskoeffizienten zwischen dem Element 904 und dem Laser 903 und Lichteingangs- und Lichtempfangssignal-Kenndaten des Elements 904 voreingestellt worden ist. Das Leuchtpegel-Befehlssignal Vs wird durch das Dämpfungsglied 926 auf kVs gedämpft und wird an den Differenzverstärker 924 angelegt und dann in einen Strom kVs/R0 durch den Transistor 928 und den Widerstand R0 umgesetzt. Eine Summe kVs/R0 + A ΔV + I0 des Stroms kVs/R0, eines Ausgangsstroms A ΔV des Differenzverstärkers 919 und des Ausgangsstrom I0 der Schaltanordnung 923 wird der Durchlaßstrom des Lasers 903. Der Laser 903 gibt einen Lichtabgabewert P0 ab, welcher durch diesen Durchlaßstrom kVs/R0 + A ΔV + I0 festgelegt ist.
  • Im allgemeinen kann hinsichtlich des Durchlaßstroms, welcher größer als ein Schwellenwertstrom Ith des Lasers ist, die Beziehung zwischen der Lichtabgabe und dem Durch laßstrom angenähert durch eine Gerade eines differentiellen Quantum-Wirkungsgrads η dargestellt werden. In diesem Fall kann der Lichtabgabewert P0 des Halbleiterlasers folgendermaßen dargestellt werden:
    Figure 00900001
    ΔV = Vs/R1 – αSP0
  • Die Ansprechkenndaten können annähernd wie folgt dargestellt werden, wenn der Wert Vs von einem Wert V0 (wobei die Lichtabgabe des Lasers 903 entsprechend dem Wert V0 eine Lichtintensität anzeigt, wenn der elektrische Strom des Lasers größer als der Schwellenwertstrom ist), in einen Wert Vi geändert wird.
  • Figure 00900002
  • Die Schaltanordnung 923 wird mit einer hohen Geschwindigkeit betätigt, bis ein Treiberstromwert von der Schaltanordnung 923 erzeugt worden ist. Folglich steigt diese Schaltanordnung mit einer hohen Geschwindigkeit unabhängig von einer Anstiegsgeschwindigkeit des Stromumsetzers 902 an. Ferner hat im allgemeinen der Laser 903 die Lichtabgabe- und Strom-Kennwerte, bei welchen es keine Laserschwingung bis zu dem Schwellenwertstrom gibt. Folglich wird ein so genanntes Lösch-(quenching)Verhältnis durch einen versetzten elektrischen Strom beinahe nicht verschlechtert.
  • Wenn k = α S η R0 ist, wird der Lichtabgabewert P0 augenblicklich η Vi/R, so daß der Ausgang des Vergleichsverstärkers 901 nicht geändert wird. Der Stromwert des Widerstands 905 wird nämlich nicht geändert, so daß die Spannung zwischen den Anschlüssen des Widerstands 905 nicht geändert wird. Wenn jedoch der differentielle Quantum-Wirkungsgrad η durch die Temperaturänderung, eine Störung, usw. verändert wird, wird ein nicht ausreichender Strom von dem Umsetzer 902 durch den Verstärker 901 in der Durchlassrichtung des Halbleiterlasers 903 geliefert. Folglich kann der Stromwert, welcher einem Umsetzfehler des Umsetzers 902 entspricht, durch Messen der Spannung zwischen den beiden Anschlüssen des Widerstands 905 festgestellt werden, wenn das Leuchtpegel-Befehlssignal für einen konstanten Zeitabschnitt geändert wird.
  • Das Leuchtpegel-Befehlssignal wird durch eine Modulierschaltung bei einem konstanten Amplitudenwert in einem konstanten Steuerabschnitt moduliert. Zu dieser Zeit wird eine Gleichstromkomponente der Spannung Vd zwischen den Anschlüssen des Widerstands 905 durch eine Schaltung aus einem Kondensator 931 und einem Widerstand 932 über einen Emitter-Folgeverstärker aus einem Transistor 929 und einem Widerstand 930 entfernt. Dann wird diese Spannung an einen Vervielfacher 933 angelegt. Die Amplitude des Leuchtpegel-Befehlssignals wird durch einen Begrenzungsverstärker 934 konstant gemacht, und dieses Signal wird dann an den Vervielfacher 933 angelegt.
  • 61 zeigt zwei Eingangssignale des Vervielfachers 933. In dem Steuerabschnitt wird ein Signal a, das, wie in 61 dargestellt, mit einem konstanten Amplitudenwert moduliert worden ist, als das Leuchtpegel-Befehlssignal eingegeben, und es wird ein elektrischer Strom I2 (oder I1), wie in 61 dargestellt, durch den Widerstand 905 überwacht. In einem Abschnitt außer dem Steuerabschnitt wird dann das Leuchtpegel-Befehlssignal als ein Leuchtpegel-Befehlswert des Lasers 903 eingestellt, und dessen Durchlaßstrom wird auf einen Wert entsprechend diesem Leuchtpegel-Befehlswert eingestellt. Der Vervielfacher 933 multipliziert die zwei Eingangssignale, und das Multiplikationsergebnis wird dann über ein Filter 935 als eine Spannung abgegeben, welche die Beziehung zwischen dem Betriebsfehler des Umsetzers 902 und einer gemessenen Spannung zeigt, wie in 84 dargestellt ist. Die gemessene Spannung wird von dem Filter 935 an einen Anschluss eines Vergleichers 936 angelegt und mit einer Bezugsspannung Vr verglichen. Die Ausgangsspannung des Vergleichers 936 wird an einen Anschluss eines Vorwärts-Rückwärts-Zählers 937 angelegt, um ein Vorwärts- und ein Rückwärtszählen des Zählers 937 zu steuern. Die Zähloperation des Zählers 937 wird durch Takt- und Steuersignale von einem Zeitgenerator 938 gesteuert, und der Zähler 937 hält einen Zählwert. Der Generator 938 schaltet den Zähler 937 von dem Zählwert-Halten auf das Zählen, indem ein Steuerbefehlsignal in dem vorstehend angeführten Steuerabschnitt angelegt wird. Der Generator 938 schaltet auch den Zähler 937 von dem Zählbetrieb auf das Zählwert-Halten, zu einem entsprechenden Zeitpunkt, um die Ausgangsspannung des Vergleichers 936 von einem hohen in einen niedrigen Pegel oder auch von einem niedrigen Pegel auf den hohen Pegel zu ändern. Der Zählwert des Zählers 937 wird durch einen D/A-Umsetzer 939 digital/analog-umgesetzt. Der veränderliche Widerstand 924 wird durch ein Ausgangssignal des D/A-Umsetzers 939 gesteuert, und ein Dämpfungswert des Dämpfungsglieds 926 wird so festgesetzt, daß der vorstehend angeführte Koeffizient k des Umsetzers 902 gesteuert wird.
  • Als nächstes wird das Leuchtpegel-Befehlssignal durch die Modulierschaltung moduliert, wie in 85 dargestellt ist; ein durch eine gestrichelte Linie wiedergegebener Teil in 85 entspricht einer Spannung, welche mittels des Widerstands 905 überwacht wird. Ein Ausgang des Vervielfachers 933 wird über das Filter 935 als eine Spannung abgegeben, welche die Beziehung zwischen dem Fehler im Betrieb des Umsetzers 902 und der gemessenen Spannung zeigt, wie in 84 dargestellt ist. Die gemessene Spannung wird von dem Filter 935 aus an einen Anschluss des Vergleichers 936 angelegt und mit der Bezugsspannung Vr verglichen. Die Ausgangsspannung des Vergleichers 936 wird dann an einen Anschluss eines Vorwärts/Rückwärts-Zählers 940 angelegt, um ein Vorwärts- und ein Rückwärts-Zählen des Zählers 940 zu steuern. Das Zählen des Zählers 940 wird durch die Takt- und Steuersignale von dem Zeitgenerator 938 gesteuert, und der Zähler 940 hält einen Zählwert. Zu dieser Zeit schaltet der Generator 938 den Zähler 940 von dem Zählwert-Halten auf Zählen. Der Generator 938 schaltet auch den Zähler 940 von dem Zählen auf das Zählwert-Halten zu einem entsprechenden Zeitpunkt, um die Ausgangsspannung des Vergleichers 936 von dem hohen in den niedrigen Pegel oder auch von dem niedrigen Pegel in den hohen Pegel zu ändern. Der Zählwert des Zählers 940 wird durch einen D/A-Umsetzer 941 umgesetzt. Der eingestellte Stromwert der Stromquelle 922 wird durch ein Ausgangssignal des D/A-Umsetzers 941 gesteuert.
  • In einem Abschnitt außer dem Steuerabschnitt werden der Widerstandswert des veränderlichen Widerstands 924 und der eingestellte Stromwert der Stromquelle 922 durch das Zählwert-Halten der Zähler 937 und 940 gehalten. Der beschriebene Vervielfacher 933 kann auch durch die nicht-invertierende Schaltung 848, die invertierende Schaltung 849, den Schalter 950 und den Puffer 851 ausgeführt sein, wie in 63 dargestellt ist.
  • Nachdem die Zählwerte der Zähler 937 und 940 zu einem Zeitpunkt initialisiert sind, um deren Betriebssteuerung zu starten, kann das Zählen auf das Zählwert-Halten zu einem entsprechenden Zeitpunkt geschaltet werden, um die Polarität der Ausgangsspannung des Vergleichers 936 dadurch zu ändern, indem das Zählen der Zähler 937 und 940 auf das Vorwärts- oder Rückwärts-Zählen beschränkt wird.
  • Ein Schaltungsabschnitt aus dem Vergleicher 936, dem Zähler 937 und dem D/A-Umsetzer 939 kann durch den Integrator 855 ausgeführt sein, welcher aus dem Operationsverstärker 852, dem Kondensator 853 und dem Widerstand, dem Rücksetzschalter 856 und der Halteschaltung 857 besteht, wie in 64 dargestellt ist. Ein Schaltungsabschnitt aus dem Vergleicher 936, dem Zähler 940 und dem D/A-Umsetzer 941 kann ebenfalls durch die in 64 wiedergegebene Schaltung ausgeführt sein. In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird der Wert k mittels des veränderlichen Dämpfungsglieds 926 eingestellt; er kann jedoch auch durch eine andere Einrichtung, beispielsweise einen Spannungs-Steuerverstärker (VCA) eingestellt werden.
  • In 74 ist eine weitere Ausführungsform der Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. In dieser Ausführungsform ist statt des Vergleichsverstärkers 901 in der Ausführungsform nach 73 in der Steuereinrichtung eine Schaltung verwendet, welche aus einem Kondensator C, einem Widerstand R, einem Impedanzwandler 909, Umsetzern 910, 912, einem Vergleichsverstärker 908, einem Addierer 911, einem Subtrahierglied 913 und einem Stromverstärker 916 wie in der Ausführungsform der 71 besteht. Diese Schaltung wird, wie vorstehend ausgeführt, betrieben. In dieser Ausführungsform kann, wie ebenfalls ausgeführt ist, die in 63 dargestellte Schaltung anstelle des Vervielfachers 933 verwendet werden. Ferner kann die in 64 dargestellte Schaltung anstelle des Schaltungsabschnitts verwendet werden, welcher den Vergleicher 936, den Zähler 937 und den D/A-Umsetzer 939 aufweist, und kann statt des Schaltungsabschnitts aus dem Vergleicher 936 und dem Zähler 940 und dem D/A-Umsetzer 941 verwendet werden. Ferner kann der VCA-Verstärker usw. statt eines veränderlichen Dämpfungsglieds 926 verwendet werden. Nachdem die Zählwerte der Zähler 937, 940 zu einem Zeitpunkt initialisiert werden, um deren Steuerbetrieb zu starten, kann das Zählen auf das Zählwert-Halten zu einem Zeitpunkt geschaltet werden, an welchem die Polarität der Ausgangsspan nung des Vergleichers 936 geändert wird, indem der Zählvorgang der Zähler 937, 940 auf das Vorwärts- oder Rückwärtszählen beschränkt wird.
  • In 75 ist eine weitere Ausführungsform der Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. In dieser Ausführungsform wird statt des Leuchtpegel-Befehlssignals in der Ausführungsform der 74 eine Ausgangsspannung des Vergleichsverstärkers 908 an den Stromumsetzer 902 angelegt.
  • In 76 ist noch eine weitere Ausführungsform einer Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. In dieser Ausführungsform entsprechen ein lichtaufnehmendes Element 904, ein Laser 903, ein Vergleichsverstärker 901 ein Stromumsetzer 902 und ein Differenzverstärker 919 den entsprechenden Elementen der Ausführungsform der 73. Eine Summe kVs/R0 + A ΔV eines Ausgangsstroms A ΔV des Differenzverstärkers 919 und ein Ausgangsstrom kVs/R0 des Verstärkers 902 wird der Durchlaßstrom des Lasers 903.
  • Der Laser 903 gibt einen Lichtabgabewert P0 ab, welcher durch diesen Durchlaßstrom kVs/R0 + A ΔV + I0 festgelegt ist.
  • Generell können hinsichtlich des Durchlaßstroms, welcher größer als ein Schwellenwertstrom Ith in dem Halbleiterlaser ist, die Beziehung zwischen der Lichtabgabe und dem Durchlaßstrom angenähert durch eine gerade Linie eines differentiellen Quantum-Wirkungsgrads η dargestellt werden. In diesem Fall kann der Lichtabgabewert P0 des Lasers folgendermaßen dargestellt werden.
  • Figure 00940001
  • Die Ansprechkenndaten können annähernd wie folgt dargestellt werden, wenn der Wert Vs von einem Wert V0 in den Wert Vi geändert wird.
  • Figure 00950001
  • Wenn k = α S ηR0 ist, wird der Lichtabgabewert P0 augenblicklich gleich ηVi/R, so daß der Ausgang des Vergleichsverstärkers 904 nicht geändert wird. Der Stromwert des Widerstands 905 wird nämlich nicht geändert, so daß die Spannung zwischen den Anschlüssen des Widerstands 905 nicht geändert wird. Wenn daher der differentielle Quantum-Wirkungsgrad η durch eine Temperaturänderung, eine Störung, usw. verändert wird, wird ein nicht ausreichender elektrischer Strom des Umsetzers 902 von dem Vergleicher 901 in der Durchlassrichtung des Lasers 903 geliefert. Folglich kann der Stromwert entsprechend einem Umsatzfehler des Umsetzers 902 durch Messen der Spannung zwischen den beiden Anschlüssen des Widerstandes 905 festgestellt werden, wenn das Leuchtpegel-Befehlssignal für einen konstanten Zeitabschnitt geändert wird.
  • In einem konstanten Zeitabschnitt wird das Leuchtpegel-Befehlssignal durch Signale, welche zumindest auf zwei verschiedene We eingestellt worden sind, durch einen Modulierschaltung moduliert. Zu diesem Zeitpunkt stellt eine Addier/Subtrahier-Einheit 952 eine Spannung fest, welche dadurch erhalten wird, daß die Spannung V0 von der Spannung an den beiden Anschlüssen des Widerstands 905 subtrahiert wird, so daß der Steuerstrom der Gegenkopplungsschleife als eine Spannung festgestellt wird. Die Spannung V0 ist eine Spannung, um ein Versetzen als einen Stromwert einer Stromquelle 917 aus dem Steuerstrom der Gegenkopplungsschleife zu entfernen. Eine Ausgangsspannung der Subtrahiereinheit 952 wird durch einen A/D-Umsetzer 953 analog/digital-umgesetzt und wird an eine Rechenschaltung 954 angelegt. Die Rechenschaltung 954 berechnet den Wert η aus einem Satz von Werten P und I0, die aus mehr als zwei Messwerten zusammengesetzt sind, wobei die Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kennwerte des Lasers 903 durch P = η(I0 – Ith) angenähert sind. Der berechnete Wert η wird durch eine D/A-Umsetzer 955 umgesetzt. Der Betrieb des veränderlichen Widerstands 924 wird durch ein Ausgangssignal des Umsetzers 955 gesteuert. Folglich wird der Dämpfungswert eines Dämpfungsglieds 926 festgesetzt und der Koeffizient k des Umsetzers 902 wird gesteuert.
  • Als nächstes wird die Recheneinheit 954 im einzelnen beschrieben. Die Lichtmengen P1 und P2 des Lasers 903, die entsprechenden Steuerströme I11 und I21 der photoelektrischen Gegenkopplungsschleife und die Ströme I12 und I22, welche von dem Umsetzer 902 erzeugt worden sind, werden wie folgt dargestellt: P1 = η (I21 + I12 – Ith) P2 = η (I21 + I22 – Ith)
  • Folglich kann der differentielle Quantum-Wirkungsgrad η folgendermaßen erhalten werden: η = (P1 – P2)/(I11 – I21 + I12 – 1'''')
  • Wenn der veränderliche Widerstand 924 einen entsprechenden Widerstandswert hat, sind die Ströme I11 und I12 zum Steuern der Lichtmengen des Lasers 903 bezüglich des Leuchtpegel-Befehlssignals Vi gleich. Wenn der Umsetzkoeffizient des Stromumsetzers 902 einen entsprechenden Wert hat, wird folgendes erhalten: k = (P1 – P2)/[η 8 Vi1 – Vi2)]folglich gilt: k = (I11 – I21 – I12 – I22)/(Vi1 – Vi2)
  • Wenn ferner der Koeffizient k ein beliebiger Wert k min ist, gilt: k = [k min (Vi1 – Vi2) + I11 – I21]/(Vi1 – Vi2)
  • Folglich kann ein optimaler Umsetzkoeffizient k geschaffen werden, wenn der Umsetzkoeffizient k min des Stromumsetzers 902 entsprechend eingestellt wird, wenn die Werte Vi1 und Vi2 die Leuchtpegel-Befehlssignale sind. Die Rechenschaltung 924 berechnet einen Steuerwert des veränderlichen Widerstands 924, so daß der Umsetzkoeffizient des Umsetzers 902 der optimale Umsetzkoeffizient k aus dem Ausgangssignal des A/D-Umsetzers 953 bezüglich der Leuchtpegel-Befehlssignale mit zwei verschiedenen Werten wird. Der veränderliche Widerstand 924 wird dann durch diesen berechneten Wert über den D/A-Umsetzer 955 gesteuert.
  • In dieser Ausführungsform wird der Steuerwert des veränderlichen Widerstands 924 durch die Rechenschaltung 954 aus dem Ausgangssignal des A/D-Umsetzers 953 bezüglich der zwei verschiedenen Werte des Leuchtpegel-Befehlssignals berechnet. Der Steuerwert des veränderlichen Widerstands 924 kann jedoch auch dadurch berechnet werden, daß eine statistische Verarbeitung eines Mittelwerts, usw. durch die Rechenschaltung aus dem Ausgangssignal des A/D-Umsetzers 953 bezüglich mehr als drei verschiedenen Werten des Leuchtpegel-Befehlssignals durchgeführt wird. Ferner kann in dieser Ausführungsform ein VCA-Verstärker, usw. statt des veränderlichen Dämpfungsglieds 926 verwendet werden.
  • In 77 ist eine weitere Ausführungsform einer Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt.
  • In dieser Ausführungsform wird statt des Vergleichsverstärkers 904 in der Ausführungsform der 76 eine Schaltung verwendet, welche aus dem Kondensator C, dem Widerstand R, dem Impedanzwandler 909, den Umsetzern 910, 912, dem Vergleichsverstärker 908, dem Addierer 911, der Subtrahiereinheit 913 und dem Stromverstärker 914 wie in der Ausführungsform der 71 besteht.
  • In 78 ist noch eine weitere Ausführungsform einer Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. In dieser Ausführungsform wird statt des Leuchtpegel-Befehlssignals in der Ausführungsform der 77 eine Ausgangsspannung des Vergleichsverstärkers 905 an den Stromumsetzer 902 angelegt.
  • In den Ausführungsformen nach den 77 und 78 wird der Steuerwert des veränderlichen Widerstands 924 durch die Rechenschaltung 954 aus dem Ausgangssignal des A/D-Umsetzers 953 bezüglich der zwei verschiedenen Werte des Leuchtpegel-Befehlssignals berechnet. Jedoch kann der Steuerwert des veränderlichen Widerstands 924 auch dadurch berechnet werden, daß eine statistische Verarbeitung eines Mittelwerts, usw. durch die Rechenschaltung aus dem Ausgangssignal des A/D-Umsetzers 953 bezüglich mehr als drei verschiedener Werte des Leuchtpegel-Befehlssignals durchgeführt wird. Ferner kann in dieser Ausführungsform ein VCA-Verstärker, usw. statt des veränderlichen Dämpfungsglieds 926 verwendet werden.
  • 79 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung. In dieser Ausführungsform entsprechen ein lichtaufnehmendes Element 904, ein Halbleiterlaser 903, ein Vergleichsverstärker 901, ein Stromumsetzer 902, ein Differenzverstärker 919 und eine Schaltanordnung 923 den entsprechenden Elementen der Ausführungsform der 73.
  • In einem konstanten Steuerabschnitt wird das Leuchtpegel-Befehlssignal durch Signale, welche auf mindestens zwei verschiedene Werte eingestellt sind, durch eine Modulierschaltung moduliert. Zu diesem Zeitpunkt fühlt eine Addier-Subtrahier-Einheit 952 eine Spannung, welche dadurch erhalten ist, daß die Spannung V0 von der Spannung zwischen den beiden Anschlüssen des Widerstands 905 subtrahiert wird, so daß der Steuerstrom der photoelektrischen Gegenkopplungsschleife als eine Spannung gemessen wird. Die Ausgangsspannung der Einheit 952 wird durch einen A/D-Umsetzer 953 umgesetzt und an eine Rechenschaltung 956 angelegt. Wie vorstehend ausgeführt, ist die folgende Formel gegeben: k = [k min (Vi1 – Vi2) + I11 – K21]/(Vi1 – Vi2)
  • Dementsprechend kann ein optimaler Umsetzkoeffizient k geschaffen werden, wenn der Umsetzkoeffizient k min des Umsetzers 902 entsprechend eingestellt ist, wenn die Werte Vi1 und Vi2 die Leuchtpegel-Befehlssignale sind. Folglich können die Werte η und Ith leicht vorgesehen werden. Dementsprechend berechnet die Rechenschaltung 956 die Werte η und Ith aus einem Satz von Werten P und I0, welche sich aus mehr als zwei gemessenen Werten zusammensetzen, wobei die Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kennwerte des Lasers 903 durch P = η(I0 – Ith) angenähert sind Der berechnete Wert η wird durch einen D/A-Umsetzer 955 umgesetzt. Der veränderliche Widerstand 924 wird durch ein Ausgangssignal dieses D/A-Umsetzers 955 gesteuert. Folglich wird der Dämpfungswert eines Dämpfungsglieds 926 festgelegt, und der Koeffizient k des Umsetzers 902 wird gesteuert. Der berechnete Wert Ith wird durch einen D/A-Umsetzer 957 umgesetzt. Ein eingestellter Stromwert einer Stromquelle 922 wird durch ein Ausgangssignal dieses D/A-Umsetzers 941 gesteuert.
  • In einem Abschnitt außer dem Steuerabschnitt werden der Widerstandswert des veränderlichen Widerstands 924 und der eingestellte Stromwert der Stromquelle 922 durch das Zählwert-Halten der Zähler 937 und 940 gehalten.
  • In dieser Ausführungsform werden Steuerwerte des veränderlichen Widerstands 924 und der Stromquelle 922 durch die Rechenschaltung 956 aus dem Ausgangssignal des A/D-Umsetzers 953 bezüglich der zwei verschiedenen Werte des Leuchtpegel-Befehlssignal berechnet. Jedoch können die Steuerwerte des veränderlichen Widerstands 924 und der Stromquelle 922 dadurch berechnet werden, daß eine statistische Bearbeitung eines Mittelwerts, usw. durch die Rechenschaltung aus dem Ausgangssignal des A/D-Umsetzers 953 bezüglich mehr als drei verschiedener Werte des Leuchtpegel-Befehlssignals berechnet werden. Ferner kann in dieser Ausführungsform ein VCA-Verstärker, usw. statt des veränderlichen Dämpfungsglieds 926 verwendet werden.
  • 80 zeigt eine weitere Ausführungsform der Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung. In dieser Ausführungsform ist statt des Vergleichsverstärkers 901 in der Ausführungsform der 79 eine Schaltung verwendet, welche aus dem Kondensator C, dem Widerstand R, dem Impedanzwandler 909, den Spannungs-Strom-Umsetzer 910, 912, einem Vergleichsverstärker 908, einem Addierer 911, einer Subtrahiereinheit 913 und einem Stromverstärker 914 wie in der Ausführungsform der 71 besteht.
  • 81 zeigt noch eine weitere Ausführungsform einer Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung. In dieser Ausführungsform wird statt des Leuchtpegel-Befehlssignals in der Ausführungsform der 80 eine Ausgangsspannung des Vergleichsverstärkers 908 an den Stromumsetzer 902 angelegt.
  • In den Ausführungsformen der 80 und 81 wird der Steuerwert des veränderlichen Widerstands 924 auch durch Rechenschaltung 956 aus dem Ausgangssignal des A/D-Umsetzers 953 bezüglich der zwei verschiedenen Werte des Leuchtpegel-Befehlssignals berechnet. Jedoch kann der Steuerwert des veränderlichen Widerstands 924 auch dadurch berechnet werden, daß eine statistische Bearbeitung eines Mittelwerts, usw. durch die Rechenschaltung aus dem Ausgangssignal des A/D-Umsetzers 953 bezüglich mehr als drei verschiedener Werte des Leuchtpegel-Befehlssignals durchgeführt wird. Ferner kann in dieser Ausführungsform auch ein VCA-Verstärker, usw. statt des veränderlichen Dämpfungsglieds 926 verwendet werden.
  • 82 zeigt eine weitere Ausführungsform der Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung.
  • In dieser Ausführungsform werden statt der Emitterfolge-Verstärker 929, 930, des Kondensators 931, des Widerstands 932 des Vervielfachers 933, des Begrenzungsverstärkers 934, des Filters 935, des Vergleichers 936 in der Ausführungsform der 73 eine Addier-Subtrahiereinheit 952, um Abfrageschaltungen 958, 959, ein Inverter 960, ein Differenzverstärker 961 und Vergleicher 962, 963 verwendet.
  • Ein Leuchtpegel-Befehlssignal wird durch eine Modulierschaltung bei einem konstanten Amplitudenwert in einem konstanten Steuerabschnitt moduliert. Zu dieser Zeit hält die Addier/Subtrahier-Einheit 952 eine Spannung fest, welche dadurch erhalten wird, daß eine Spannung V0 aus der Spannung zwischen den beiden Anschlüssen des Widerstands 905 subtrahiert wird, so daß ein Steuerstrom einer photoelektrischen Gegenkopplungsschleife als eine Spannung gemessen wird. Eine Ausgangsspannung der Einheit 952 wird mittels eines Taktsignals durch die Abfrageschaltung 958 abgefragt, wenn das Leuchtpegel-Befehlssignal auf einem hohen Spannungscheitelwert ist. Die Ausgangsspannung der Einheit 952 wird mittels der Abfrageschaltung 959 abgefragt, wenn das Taktsignal durch den Inverter 960 invertiert und an die Abfrageschaltung 959 angelegt ist, und das Leuchtpegel-Befehlssignal auf einem unteren (niedrigen) Spannungspegel liegt. Der Differenzverstärker 961 stellt die Spannungsdifferenz zwischen Ausgangssignalen der Abfrageschaltungen 958 und 959 fest, und die Spannungsdifferenz wird einer Bezugsspannung V2 durch den Vergleicher 962 verglichen. Eine Ausgangsspannung des Vergleichers 962 wird an einen Anschluss eines Vorwärts/Rückwärts-Zählers 937 angelegt, um ein Vorwärts- und ein Rückwärtszählen des Zählers 937 zu steuern. Das Zählen des Zählers 937 wird durch Takt- und Steuersignale von dem Zeitgenerator 938 gesteuert und der Zähler 937 hält einen gezählten Wert. Der Generator 938 gibt ein Steuerbefehlssignal in dem vorerwähnten Steuerabschnitt ein und schaltet den Zähler 937 von dem Zählwertwert-Halten auf das Zählen. Der Zeitgenerator 938 schaltet auch den Zähler 927 von dem Zählvorgang auf das Zählwert-Halten zu einem Zeitpunkt, bei welchem die Ausgangsspannung des Vergleichers 936 von einem hohen in einen niedrigen oder auch von einem niedrigen in einen hohen Pegel geändert wird. Der Zählwert des Zählers 937 wird durch den D/A-Umsetzer 939 umgesetzt. Der veränderliche Widerstand 924 wird durch ein Ausgangssignal des D/A-Umsetzers 939 gesteuert, und ein Dämpfungswert des Dämpfungsglieds 926 wird so festgelegt, daß der Koeffizient k des Stromumsetzers 902 gesteuert wird. Folglich wird der veränderliche Widerstand 924 so eingestellt, daß der Änderungswert des Steuerstroms der photoelektrischen Gegenkopplungsschleife minimiert wird. Die Ausgangsspannung der Abfrageschaltung 959 wird mit einer Bezugsspannung V1 durch den Vergleicher 963 verglichen. Ein Ausgang des Vergleichers 963 wird an einen Eingangsanschluss eines Vorwärts-/Rückwärts-Zählers 940 angelegt, um ein Vorwärts- oder ein Rückwärtszählen des Zählers 940 zu steuern. Das Zählen und die Zählgeschwindigkeit des Zählers 940 werden durch die Takt- und Steuersignale von dem Zeitgenerator 938 aus gesteuert, und der Zähler 940 hält einen gezählten Wert. In dem vorerwähnten Steuerabschnitt schaltet der Generator 938 den Zähler 940 von dem Zählwert-Halten auf das Zählen. Ein Generator 938 schaltet auch den Zähler 940 von dem Zählvorgang auf das Zählwert-Halten zu einem Zeitpunkt, zu welchen die Ausgangsspannung des Vergleichers 940 von einem hohen in einen niedrigen oder auf von einem niedrigen in einen hohen Pegel geändert wird. Der Zählwert des Zählers 940 wird durch einen D/A-Umsetzer 941 umgesetzt. Ein eingestellter Stromwert einer Stromquelle 922 wird durch ein Ausgangssignal dieses D/A-Umsetzers 941 gesteuert.
  • In einem Abschnitt außer dem Steuerabschnitt werden der Widerstandswert des veränderlichen Widerstands 924 und der eingestellte Stromwert des Stromquelle 922 durch das Zählwert-Halten der Zähler 937 und 940 gehalten.
  • 83 zeigt eine weitere Ausführungsform der Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung. In dieser Ausführungsform ist statt des Vergleichsverstärkers 901 in der Ausführungsform der 21 eine Schaltung verwendet, welche aus dem Kondensator C, dem Widerstand R, dem Impedanzwandler 909, den Spannungs-Strom-Umsetzers 910, 912, einem Vergleichsverstärker 908, einem Addierer 911, einer Subtrahiereinheit 913 und einem Stromverstärker 914 wie in der Ausführungsform der 71 besteht.
  • In den Ausführungsformen der 82 und 83 werden die Operationen des veränderlichen Widerstands 926 und der Stromquelle 922 gleichzeitig gesteuert. Jedoch können die Operationen des veränderlichen Widerstands 926 und der Stromquelle 922 auch gesondert gesteuert werden, und es kann statt des veränderlichen Dämpfungsglieds 926 ein VCA-Verstärker usw. verwendet werden.
  • Wie vorstehend erwähnt, weist in den in 73 bis 83 dargestellten Ausführungsformen gemäß der Erfindung eine Halbleiterlaser-Steuereinrichtung eine photoelektrische Gegenkopplungsschleife, um einen Lichtabgabewert eines angesteuerten Lasers durch einen lichtaufnehmenden Teil zu fühlen, und einen Durchlaßstrom des Lasers so zu steuern, daß ein Lichtempfangsignal, das zu dem von dem lichtaufnehmenden Teil erzeugten Lichtausgangswert des Lasers proportional ist, gleich einem Befehlssignal ist, welches einen Leuchtwert anzeigt, eine Umsetzeinrichtung, um das Leuchtpegel-Befehlssignal in den Durchlaßstrom des Halbleiterlasers entsprechend einer Umsetzregel umzusetzen, die auf der Basis von Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kennwerten des Lasers, eines Kopplungskoeffizienten zwischen dem lichtaufnehmenden Teil und dem Laser und von Lichteingangs- und Lichtempfangssignal-Kenndaten des lichtaufnehmenden Teils voreingestellt worden ist, so daß das Lichtempfangssignal gleich dem Leuchtpegel-Befehlssignal ist, eine Fühlschaltung, um einen Steuerstrom der Gegenkopplungsschleife festzustellen, eine Korrektureinrichtung, um die Änderung in den Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kennwerten des Lasers durch Steuern der Umsetzregel so zu korrigieren, daß der Steuerstrom der Gegenkopplungsschleife nicht geändert wird, selbst wenn das Leuchtpegel-Befehlssignal durch ein Fühlsignal von der Fühleinrichtung geändert wird, und eine Einrichtung auf, um den Betrieb des Lasers durch eine Stromsumme oder -differenz bezüglich des Steuerstroms der Gegenkopplungsschleife und eines durch die Umsetzeinrichtung erzeugten elektrischen Stroms zu steuern. Folglich kann die Halbleiterlaser-Steuereinrichtung, welche genau mit einer hohen Geschwindigkeit betrieben wird und ein hohes Auflösungsvermögen hat, realisiert werden.
  • Ferner ist in der vorstehend beschriebenen Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung die Gegenkopplungsschleife durch eine erste Gegenkopplungsschleife, um den Lichtabgabewert des Lasers durch den laseraufnehmenden Teil festzustellen und um den Durchlaßstrom des Lasers so zu steuern, daß ein Lichtempfangsstrom, welcher zu der Lichtabgabe des Lasers, die von dem lichtaufnehmenden Teil erhalten word ist, proportional ist, gleich dem Leuchtpegel-Befehlssignal ist, wobei das erste Leuchtpegel-Befehlssignal in einem elektrischen Strom umgesetzt wird, und durch eine zweiten Gegenkopplungsschleife gebildet, um das erste Leuchtpegel-Befehlssignal so zu steuern, daß eine Spannung, welche zu dem Lichtempfangsstrom proportional ist, gleich derjenigen des Leuchtpegel-Befehlssignals ist. Folglich kann die Halbleiterlaser-Steuereinrichtung, welche genau mit einer hohen Geschwindigkeit betrieben wird, und ein hohes Auflösungsvermögen hat, realisiert werden, ohne eine Leerlaufverstärkung der ersten photoelektrischen Gegenkopplungsschleife auf einen sehr hohen Wert einzustellen.
  • Ferner setzt in der vorstehend beschriebenen Halbleiter-Laser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung die Umsetzeinrichtung das Leuchtpegel-Befehlssignal als eine analoge Signalspannung in einen elektrischen Strom um, welcher dem Leuchtpegel-Befehlssignal entspricht, indem die Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kennwerte des Lasers einer geraden Linie angenähert werden; die Fühleinrichtung stellt den Steuerstrom der negativen Gegenkopplungsschleife durch Abgeben des Lichts von dem Laser in einem konstanten Zeitabschnitt fest, in welchem das Leuchtpegel-Befehlssignal auf zumindest zwei verschiedene Werte eingestellt wird, und die Korrektureinrichtung steuert die Neigung in den Umsetz-Kennwerten der Umsetzeinrichtung entsprechend, um die Änderung in den differentiellen Quantum-Wirkungsgrad des Lasers in einem konstanten Abschnitt durch das Fühlsignal von der Fühleinrichtung zu korrigieren, und hält die Steigung in den Umsetzkenndaten der Umsetzeinrichtung dem anderen Abschnitt. Folglich können Wirkungen, welche denjenigen entsprechen, die in der vorerwähnten Halblaser-Steuereinrichtung erhalten worden sind, durch einen einfachen Schaltungsaufbau erhalten werden Dasselbe gilt analog bezüglich der ersten photoelektrischen Gegenkopplungsschleife.
  • Ferner hat in der vorstehend beschriebenen Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung die Umsetzeinrichtung eine Einrichtung, um das Leuchtpegel-Befehlssignal als eine analoge Signalspannung in einen elektrischen Strom umzusetzen, welcher dem Leichtpegel-Befehlssignal entspricht, indem die Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kennwerte des Lasers einer geraden Linie angenähert werden, und hat eine Schalteinrichtung, um den Durchlaßstrom des Lasers durch einen eingestellten Stromwert mittels eines Schaltsignals ein- und auszuschalten; die Fühleinrichtung fühlt den Steuerstrom der Gegenkopplungsschleife, indem das Licht von dem Halbleiterlaser in einem konstanten Zeitabschnitt abgegeben wird, in welchem das Leuchtpegel-Befehlssignal auf mindestens zwei verschiedene Pegel eingestellt wird, und die Korrektureinrichtung steuert die Steigung in Umsetz-Kenndaten der Umsetzeinrichtung umso die Änderung in einem differentiellem Quantum-Wirkungsgrad des Halbleiterlasers in dem konstanten Abschnitt durch das Fühlsignal von der Fühleinrichtung aus zu korrigieren und hält die Steigung in Umsetz-Kennwerten der Umsetzeinrichtung in dem anderen Abschnitt. Folglich können Wirkungen, welche denen entsprechen, welche in der vorerwähnten Halbleiterlaser-Steuereinrichtung erhalten worden sind, durch einen einfachen Aufbau erhalten werden.
  • Ferner hat in der vorstehend beschriebenen Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung die Umsetzeinrichtung eine Einrichtung, um das Leuchtpegel-Befehlssignal als eine analoge Signalspannung in einen elektrischen Strom umzusetzen, welcher dem Leuchtpegel-Befehlssignal entspricht, indem die Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kennwerte des Lasers einer geraden Linie angenähert werden, und hat eine Schalteinrichtung, um den Durchlaßstrom des Lasers mittels eines eingestellten Stromwerts mittels eines Schaltsignals ein- und auszuschalten; die Fühleinrichtung fühlt die Phase und Amplitude bezüglich des Leuchtpegel-Befehlssignals des Steuerstroms der Gegenkopplungsschleife in einem konstanten Abschnitt, in welchem das Leuchtpegel-Befehlssignal auf einen konstanten Amplitudenwert eingestellt wird, und die Korrektureinrichtung steuert die Steigung in Umsetz-Kennwerten der Umsetzeinrichtung, um so einen Absolutwert des Steuerstroms der Gegenkopplungsschleife in dem konstanten Abschnitt durch das Fühlsignal von der Fühleinrichtung zu minimieren, und hält die Steigung in Umsetz-Kennwerten der Umsetzeinrichtung in dem anderen Abschnitt. Folglich können Wirkungen, welche denen entsprechen, welche in vorstehen beschrieben Halbleiterlaser-Steuereinrichtungen erhalten worden sind, durch eine einfache Ausführung erhalten werden.
  • Ferner hat in der vorstehend beschriebenen Halbleiter-Laser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung die Umsetzeinrichtung eine Einrichtung, um das Leuchtpegel-Befehlssignal als eine analoge Signalspannung in einen elektrischen Strom umzusetzen, welcher dem Leuchtpegel-Befehlssignal entspricht, indem die Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kennwerte des Lasers einer geraden Linie angenähert werden, und hat eine Schalteinrichtung, um den Durchlaßstrom des Lasers durch einen eingestellten Stromwert mittels eines Schaltsignals, und die Fühl- und Korrektureinrichtung-Fragen einen Steuerstrom der Gegenkopplungsschleife zu Zeitpunkten eines Maximums und eines Minimums des Leuchtpegel-Befehlssignals in einem konstanten Abschnitt ab, in welchem das Leuchtpegelbefehlssignal auf einen konstanten Amplitudenwert mit einem konstanten Versetzwert impuls-moduliert ist und steuern einen Umsetzkoeffizienten der Umsetzeinrichtung, um so einen Absolutwert einer Differenzspannung von Abfragewerten zu minimieren, welche diesen Maxima und Minima entsprechen, und steuern einen eingestellten Stromwert der Schalteinrichtung, um so den Absolutwert der Differenzspannung zwischen dem Abfragewert, welcher dem Minimum entspricht, und einer Spannung, welcher dem Minimum des Leuchtpegel-Befehlssignals entspricht zu minimieren, und halten die Steigung in Umsetz-Kennwerten der Umsetzeinrichtung und den eingestellten Stromwert der Schalteinrichtung in dem anderen Abschnitt. Folglich können Wirkungen, welche denen entsprechen, welche in der vorstehend beschriebenen Halbleiter-Steuereinrichtung erhalten worden sind durch einen einfachen Aufbau erhalten werden.
  • 86 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Halbleiter-Laser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung. Ein Befehlssignal das einen Leuchtpegel anzeigt, wird an einen Vergleichsverstärker 1001 und einen Stromumsetzer 1002 angelegt, und ein Teil eines Lichtabgabewerts einen angesteuerten Lasers 1003 wird durch ein lichtaufnehmendes Element 1004 überwacht. Ein Differenzverstärker 1019 besteht aus Transistoren 1015, 1016, einer Stromquelle 1017 und einer Vorspannungsquelle 1018. Der Differenzverstärker 1019, der Vergleichsverstärker 1001, der Laser 1003 und das lichtaufnehmende Element 1004 bilden eine photoelektrische Gegenkopplungsschleife. Der Verstärker 1001 vergleicht das Leuchtpegel-Befehlssignal und ein Lichtempfangssignal, das zu einem photo-voltaischen Strom (der Lichtabgabe des Lasers 1003) proportional ist, welcher in dem Element 104 induziert ist. Der Verstärker 1001 steuert dann einen Durchlaßstrom des Lasers 1003 durch das Vergleichsergebnis über den Differenzverstärker 1019, so daß das Lichtempfangssignal gleich dem Leuchtpegel-Befehlssignal ist.
  • Der Stromumsetzer 1002 ist durch ein Dämpfungsglied 1025 ausgeführt, welches aus veränderlichen Widerständen 1021, 1022, ein Widerstand R2, einer Diode 1023 und einer veränderlichen Spannungsquelle 1024, einem Differenzverstärker 1026, einem Transistor 1027 und einem Widerstand R0 gebildet ist. Der Umsetzer 1002 gibt einen elektrischen Strom ab, welcher entsprechend dem Leuchtpegel-Befehlssignal voreingestellt ist. Dieser voreingestellte Strom ist ein elektrischer Strom, welcher auf der Basis von Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kennwerten des Lasers 103, eines Kopplungskoeffizienten zwischen dem Element 1004 und dem Laser 1003 und von Lichteingangs- und Lichtempfangssignal-Kenndaten des Elements 1004 voreingestellt worden ist. Das Leuchtpegel-Befehlssignal Vs wird durch das Dämpfungsglied 1025 auf Vso gedämpft, an den Differenzverstärker 1026 angelegt und dann durch den Transistor 1027 und dem Widerstand R0 in einen Strom Vso/R0 umgesetzt. Eine Summe Vso/R0 + A ΔV des Stroms Vso/R0 und eines Ausgangsstroms A ΔV des Differenzverstärkers 1019 wird der Durchlaßstrom des Lasers 1003. Der Laser 1003 gibt einen Lichtabgabewert P0 ab, welcher durch diesen Durchlaßstrom Vso/R0 + A ΔV festgelegt ist.
  • Die Ansprechkenndaten des Lichtabgabewertes P0 des Lasers und der Steuerstrom der Gegenkopplungsschleife entsprechen denjenigen in der Ausführungsform der 57.
  • In einem konstanten Steuerabschnitt wird zuerst das Leuchtpegel-Befehlssignal beispielsweise auf einen Wert P2 eingestellt, wie in 98 dargestellt ist, und der Widerstandswert des veränderlichen Widerstands 1021 wird durch eine Rechenschaltung 1030 über einen D/A-Umsetzer 1031 auf einen Anfangseinstellwert R0 eingestellt. Ferner wird der Spannungswert der veränderlichen Spannungsquelle 1024 durch die Rechenschaltung 1030 auf eine Spannung, welche größer als diejenige des Leuchtpegel-Befehlssignals ist, über einen D/A-Umsetzer 1033 eingestellt, so daß die Diode 1023 abgeschaltet ist. Eine Addie rer/Subtrahierereinheit 1028 fühlt eine Spannung, welche dadurch erhalten ist, daß eine Spannung V0 von der Spannung zwischen den Anschlüssen des Widerstands 1005 subtrahiert wird, so daß ein Steuerstrom I2 der Gegenkopplungsschleife festgestellt wird. Die Spannung V0 ist eine Spannung, um einen Versatz eines Stroms der Stromquelle 1017 bezüglich des Steuerstroms der Gegenkopplungsschleife zu beseitigen. Eine Ausgangsspannung der Einheit 1028 wird durch einen A/D-Umsetzer 1029 umgesetzt und an die Rechenschaltung 1030 angelegt. Die Rechenschaltung 1030 berechnet einen Steuerwert des veränderlichen Widerstands 1021 durch die Ausgangsspannung des A/D-Umsetzers 1029. Dieser Steuerwert wird durch den D/A-Umsetzer 1031 umgesetzt, und der Widerstandswert des veränderlichen Widerstands 1021 wird durch das Ausgangssignal des D/A-Umsetzers 1031 gesteuert. Zu diesem Zeitpunkt berechnet die Rechenschaltung 1030 einen Wert α, indem die Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kennwerte des Halbleiterlasers 1003 folgendermaßen angenähert werden. P2 = α (I2 + k1 × P2) k1 = (γ/R0)r0/(R2 + R0)
  • Die Rechenschaltung 1031 setzt auch den Widerstandswert des veränderlichen Widerstands 1021 so, daß I2 = 0 ist. Der Wert gamma ist eine bekannte Konstante, welche durch die Gegenkopplungsschleife festgelegt ist.
  • Als nächstes wird das Leuchtpegel-Befehlssignal beispielsweise auf Werte P0 und P1 eingestellt, wie in 98 dargestellt ist. Die Rechenschaltung 1030 berechnet Steuerwerte des veränderlichen Widerstands 1022 und der veränderlichen Spannungsquelle 1024 durch die Ausgangsspannung des A/D-Umsetzers 1029. Die entsprechenden Steuerwerte werden durch D/A-Umsetzer 1032, 1033 umgesetzt. Der Widerstandswert des veränderlichen Widerstands 1022 und der Spannungswert der veränderlichen Spannungsquelle 1024 werden durch die entsprechenden Ausgangswerte der D/A-Umsetzer 1032, 1033 gesteuert. Zu dieser Zeit stellt dann die Rechenschaltung 1030 zuerst den Widerstandswert des veränderlichen Widerstands 1021 auf einen Wert ein, (welcher auf Ri eingestellt ist) welcher durch das vorerwähnte Verfahren eingestellt worden ist, und der Widerstandswert des veränderlichen Widerstands 1022 wird auf einen Anfangseinstellwert R0 eingestellt. Die Rechenschaltung 1030 stellt ferner den Spannungswert der veränderlichen Spannungsquelle 1024 auf – Vd (Vd ist die Schwellenwertspannung der Diode 1023) ein, so daß die Diode 1023 jederzeit angeschaltet wird. Die Werte P0 und P1 werden im voraus auf Lichtmengenwerte eingestellt, um in zufriedenstellender Weise die Laserschwingung des Lasers 1003 durchzuführen. Das entsprechende Leuchtpegel-Befehlssignal wird eingestellt, um eine Spannung zu erhalten, welche größer als die Schwellenwertspannung der Diode 1023 ist. Die Rechenschaltung 1030 berechnet Werte β und Ith aus Daten 10 bzw. 11, welche den eingestellten Lichtmengen P0 und P1 entsprechen, welche von dem A/D-Umsetzer 1029 eingegeben worden sind, indem die Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kennwerte des Lasers 1003 folgendermaßen angenähert werden: P0 = β(I0 + k0 × P0 – Ith) P2 = β(I1 + k0 × P1 – Ith) k0 = (γ/R0)R0 × Ri/[R2(R0 + Ri) + R0 × Ri]
  • Der Wert R0 wird so berechnet, daß die Werte I0 und I1 null (0) werden. Der Widerstandswert des veränderlichen Widerstands 1022 wird auf diesen berechneten Wert eingestellt. Der Spannungswert der veränderlichen Spannungsquelle 1024 wird entsprechend eingestellt, um die Diode 1023 einzuschalten, wenn der Wert P erhalten wird, so daß zwei gerade Linien, welche dargestellt sind durch P = α I P = β(I – Ith)einander kreuzen.
  • In einem Abschnitt außer dem Steuerabschnitt werden die Widerstandswerte der veränderlichen Wiederstände 1021, 1022 und der Spannungswert der veränderlichen Spannungsquelle 1024 durch die Rechenschaltung 1030 gehalten.
  • In dieser Ausführungsform werden die Widerstandswerte der veränderlichen Widerstände 1021, 1022 und der Spannungswert der veränderlichen Spannungsquelle 1024 bezüglich der zwei verschiedenen Lichtmengenwerte P1 und P0 gesteuert. Jedoch können die Widerstandswerte der veränderlichen Widerstände 1021, 1022 und der Spannungswert der veränderlichen Spannungsquelle 1024 dadurch gesteuert werden, daß der Steuerstrom der photoelektrischen Gegenkopplungsschleife gemessen wird und eine statistische Berech nung eines Durchschnittswerts, usw. bezüglich mehr als drei verschiedener Lichtmengenwerte durchgeführt werden. Ferner wird ein Umsetzkoeffizient des Umsetzers 1002 durch ein Dämpfungsglied 1025 gesteuert; sie können jedoch auch durch eine Kombination aus einer Anzahl Spannungs-Strom-Verstärker-(VCA-)Schaltungen gesteuert werden.
  • In 87 ist eine weitere Ausführungsform einer Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. In dieser Ausführungsform wird statt des Vergleichsverstärkers 1001 in der Ausführungsform der 86 eine Schaltung verwendet, welche aus dem Kondensator C, dem Widerstand R, dem Impedanzwandler 1009, den Umsetzern 1010, 1012, dem Vergleichsverstärker 1008, einem Addierer 1011, einer Subtrahiereinheit 1013 und einem Stromverstärker 1014 wie in der Ausführungsform der 71 besteht.
  • 88 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung. In dieser Ausführungsform wird statt des Leuchtpegel-Befehlssignals wie in der Ausführungsform von 87 eine Ausgangsspannung des Vergleichsverstärkers 1008 an den Stromumsetzer 1002 angelegt.
  • 89 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung. In dieser Ausführungsform entsprechen das aufnehmende Element 1004, ein Halbleiterlaser 1003, ein Vergleichsverstärker 1001, ein Stromumsetzer 1002 und ein Differenzverstärker 1019 den entsprechenden Elementen in der Ausführungsform der 86. Ein Schalter 1034 und eine veränderliche Stromquelle 1035 bilden eine Schaltanordnung 1036 und sind in dem Stromumsetzer 1002 enthalten. Der Schalter 1024 ist normalerweise zu der Seite eines feststehenden Kontakts B geschaltet, und es wird kein Strom von der Stromquelle 1035 an den Laser 1003 geliefert, so daß kein Licht von dem Laser 1003 abgegeben wird.
  • Wenn ein Schaltsignal zu einem Zeitpunkt angelegt wird, damit Licht von dem Halbleiterlaser 1003 emittiert wird, wird der Schalter auf die Seite eines Festkontaktes A umgeschaltet, und der Strom von der Stromquelle 1035 wird dem Laser 1003 zugeführt, so daß das Licht von dem Laser 1003 emittiert wird. Eine Summe aus Ausgangsströmen dieser Schaltanordnung 1036, des Differenzverstärkers 1019 und des Umsetzers 1002 wird der Durch laßstrom des Lasers 1003. Der Laser 1003 gibt den Lichtabgabewert P0 ab, welcher durch diesen Durchlaßstrom festgelegt ist.
  • Die Schaltanordnung 1036 wird mit einer hohen Geschwindigkeit bis zu einem Stromwert betrieben, bei welchem der Laser 1003 durch die Schaltanordnung 1036 angesteuert wird. Folglich steigt diese Schaltanordnung mit einer hohen Geschwindigkeit unabhängig von der Anstiegsgeschwindigkeit des Umsetzers 1002 an. Wie aus den Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kennwerten des in 98 dargestellten Lasers zu ersehen ist, gibt es keine Laserschwingung bis zu einem Schwellenwertstrom. Folglich wird beinahe kein Löschverhältnis durch einen versetzten elektrischen Strom verschlechtert. Die Ansprechkenndaten des Lichtabgabewerts des Lasers 1003 und des Steuerstroms der Gegenkopplungsschleife entsprechen denjenigen in der Ausführungsform der 57.
  • In einem konstanten Steuerabschnitt wird das Leuchtpegel-Befehlssignal beispielsweise auf die in 98 dargestellten Werte P2 und P3 eingestellt, und der Widerstandswert des veränderlichen Widerstands 1021 wird durch eine Rechenschaltung 1037 durch einen D/A-Umsetzer auf einen Anfangseinstellwert R0 eingestellt. Ferner wird der Spannungswert der veränderlichen Spannungsquelle 1024 durch die Rechenschaltung 1037 auf eine Spannung, welche größer als diejenige des Leuchtpegel-Befehlssignals ist, über den D/A-Umsetzer 1033 eingestellt, so daß die Diode 1023 jederzeit abgeschaltet ist. Die Addierer/Subtrahiereinheit 1028 stellt eine Spannung fest, welche erhalten ist, indem eine Spannung V0 von der Spannung zwischen den beiden Anschlüssen des Widerstands 1005 subtrahiert wird, so daß ein Steuerstrom I2 der Gegenkopplungsschleife festgestellt wird. Eine Ausgangsspannung der Einheit 1028 wird durch den A/D-Umsetzer 1029 umgesetzt und an die Rechenschaltung 1037. angelegt. Die Rechenschaltung 1037 berechnet einen Steuerwert des veränderlichen Widerstands 1021 durch die Ausgangsspannung A/D-Umsetzers 1029.
  • Dieser Steuerwert wird durch den D/A-Umsetzer 1031 umgesetzt und der Widerstandswert des veränderlichen Widerstands 1021 wird durch das Ausgangssignal dieses D/A-Umsetzers 1031 gesteuert. Zu diesem Zeitpunkt berechnet dann die Rechenschaltung 1037 einen Wert α durch Annähern der Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kennwerte des Halbleiterlasers 1003 auf folgende Weise P2 = α (I2 + k1 × P2) k1 = (γ/R0) R0/(r2 + r0)
  • Die Rechenschaltung 1037 stellt auch den Widerstandswert des veränderlichen Widerstands 1031 so ein, daß I2 = 0 ist.
  • Als nächstes wird das Leuchtpegel-Befehlssignal auf Werte P0 und P1 eingestellt, wie beispielsweise in 98 dargestellt ist. Die Rechenschaltung 1037 berechnet Steuerwerte des veränderlichen Widerstands 1022 und der veränderlichen Spannungsquelle 1024 durch die Ausgangsspannung des A/D-Umsetzers 1029. Die entsprechenden Steuerwerte werden durch D/A-Umsetzer 1032, 1033 umgesetzt. Der Widerstandswert des veränderlichen Widerstands 1022 und der Spannungswerte der veränderlichen Spannungsquelle 1024 werden durch entsprechende Ausgangssignale der D/A-Umsetzer 1032, 1033 gesteuert. Zu diesem Zeitpunkt die Rechenschaltung 1030 zuerst den Widerstandswert des veränderlichen Widerstands 1021 auf einen durch das vorstehend beschriebene Verfahren eingestellten Wert ein, (welcher auf Ri eingestellt ist), und der Widerstandswert des veränderlichen Widerstands 1022 wird auf einen Anfangseinstellwert R0 eingestellt. Die Rechenschaltung 1030 stellt ferner den Spannungswert der veränderlichen Spannungsquelle 1024 auf –Vd ein, so daß die Diode 1023 jederzeit angeschaltet ist. Die Rechenschaltung 1037 berechnet Werte β und Ith aus Daten I0 bzw. I1, welche den eingestellten Lichtwertmengen P0, P1 entsprechen, welche von dem D/A-Umsetzer 1031 eingegeben worden sind, indem die Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kennwerte des Lasers 1003 folgendermaßen angenähert werden: P0 = β(I0 + k0 × P0 – Ith) P1 = β(I1 + k0 × P1 – Ith) k0 = (γ/R0)R0 × Ri/[R2(r0 + ri) + R0 × Ri]
  • Der Wert R0 wird so berechnet, daß die Werte I0 und I1 null (0) werden. Der Widerstandswert des veränderlichen Widerstands 1022 wird auf diesen berechneten Wert eingestellt. Der Spannungswert der veränderlichen Spannungsquelle 1024 wird eingestellt, um die Diode 1023 anzuschalten, wenn der Wert P erhalten wird, so daß zwei gerade Linien, welche dargestellt sind durch P = α I P = β(I – Ith)einander kreuzen.
  • Als nächstes wird das Leuchtpegel-Befehlssignal auf P2 eingestellt, was beispielsweise in 98 dargestellt ist. Zu diesem Zeitpunkt berechnet die Rechenschaltung 1037 einen Steuerwert der veränderlichen Stromquelle 1035 durch Daten von dem A/D-Umsetzer 1029. Dieser Steuerwert wird durch einen D/A-Umsetzer 1038 umgesetzt, und ein Stromwert der veränderlichen Stromquelle 1035 wird durch ein Ausgangssignal des D/A-Umsetzers 1038 gesteuert.
  • In einem Abschnitt außer dem Steuerabschnitt werden die Widerstandswerte der veränderlichen Widerstände 1021, 1022 und der Spannungswert der veränderlichen Spannungsquelle 1024 durch die Rechenschaltung 1030 gehalten.
  • In dieser Ausführungsform werden die Widerstandswerte des veränderlichen Widerstands 1021, 1022, der Spannungswert der veränderlichen Spannungsquelle 1024 und der Stromwert der veränderlichen Stromquelle 1035 entsprechend den drei verschiedenen Lichtmengenwerten P3, P1 und P0 gesteuert. Jedoch können die Widerstandswerte der veränderlichen Widerstände 1021, 1022, der Spannungswert der Spannungsquelle 1024 und der Stromwert der Stromquelle 1035 dadurch gesteuert werden, daß der Steuerstrom der Gegenkopplungsschleife gemessen wird und eine statistische Bearbeitung eines Durchschnittswertes usw. bezüglich mehr als vier verschiedenen Lichtwertmengen durchgeführt wird. Ferner wird ein Umsetzkoeffizient des Umsetzers 1002 durch das Dämpfungsglied 1025 gesteuert; er kann jedoch durch eine Kombination aus einer Anzahl VCA-Schaltungen gesteuert werden.
  • 90 zeigt eine weitere Ausführungsform der Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung. In dieser Ausführungsform wird statt des Vergleichsverstärkers 1001 in der Ausführungsform der 89 eine Schaltung verwendet, welche aus dem Kondensator C, dem Widerstand R, dem Impedanzwandler 1009, den Umsetzern 1010, 1012, dem Vergleichsverstärker 1008, dem Addierer 1011, der Subtrahiereinheit 1013 und einem Verstärker 1014, wie in der Ausführungsform der 71 besteht.
  • 91 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung. In dieser Ausführungsform wird statt des Leuchtpegel-Befehlssignals in der Ausführungsform der 90 eine Ausgangsspannung des Vergleichsverstärkers 1008 an den Stromumsetzer 1002 angelegt.
  • 92 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung. In dieser Ausführungsform entsprechen das Element 1004, der Laser 1003, der Verstärker 1001, der Umsetzer 1002, der Differenzverstärker 1019 und eine Schaltanordnung 1036 denjenigen in der vorerwähnten Ausführungsform.
  • In einem konstanten Steuerabschnitt wird das Leuchtpegel-Befehlssignal bei einer Amplitude 0 bis P2 puls-moduliert, wie beispielsweise in 98 dargestellt ist. Ferner setzt ein Zeitgenerator 1039 einen Vorwärts-/Rückwärtszähler 1040 auf einen Anfangseinstellwert durch ein Steuerbefehlssignal, so daß ein Spannungswert der Spannungsquelle 1024 über den D/A-Umsetzer 1033 eingestellt wird, um eine Diode 1023 jederzeit auszuschalten. Zu diesem Zeitpunkt wird eine Ausgangsspannung der Einheit 1028 durch ein Abfragetaktsignal von einer Abfrageschaltung 1043 abgefragt, wenn das Leuchtpegel-Befehlssignal auf einem Spannungsscheitelwert liegt. Die Ausgangsspannung der Einheit 1028 wird durch eine Abfrageschaltung 1045 abgefragt, wenn das Taktsignal an die Abfrageschaltung 1045 über einen Inverter 1024 angelegt wird, und das Leuchtpegel-Befehlssignal auf einem unteren Spannungswert ist. Ein Subtrahierer 1046 stellt die Differenz zwischen den Ausgangsspannungen der Abfrageschaltungen 1043, 1045 fest, und eine Ausgangsspannung des Subtrahierers 1046 wird durch einen Vergleicher 1047 mit einer Bezugsspannung verglichen. Diese Bezugsspannung ist grundsätzlich auf 0 V eingestellt; es ist jedoch notwendig, diese Bezugsspannung etwas einzustellen, um so DO-Schleifen-Kennwerte des Halbleiterlasers 1003 zurückzuhalten. Die Ausgangsspannung des Vergleichers 1027 wird an einen Anschluss des Zählers 1042 angelegt, um ein Vorwärts- und ein Rückwärtszählen des Zählers 1042 zu steuern. Der Zählvorgang des Zählers 1042 wird durch Takt- und Steuersignale von einem Zeitgenerator 1039 gesteuert, und der Zähler 1042 hält einen gezählten Wert. Der Generator 1039 gibt ein Steuerbefehlssignal in dem Steuerabschnitt ein und schaltet den Zähler 1042 von dem Zählwert-Halten auf den Zählvorgang. Der Generator 1039 schaltet auch den Zähler 1042 von dem Zählvorgang auf das Zählwert-Halten zu einem Zeitpunkt, um die Ausgangsspannung des Vergleichers 1047 von einem hohen in einen niedrigen oder auch von dem niedrigen in den hohen Pegel zu ändern. Der gezählte Wert des Zählers 1042 wird durch den D/A-Umsetzer 1031 umgesetzt. Der veränderliche Widerstand 1021 wird durch ein Ausgangssignal dieses D/A-Umsetzers 1031 gesteuert. Folglich wird der veränderliche Widerstand 1021 so eingestellt, daß der Steuerstrom der Gegenkopplungsschleife minimiert ist.
  • Als nächstes wird das Leuchtpegel-Befehlssignal bei einer Amplitude P0 bis P1 impuls-moduliert, wie beispielsweise in 98 dargestellt ist. Zu diesem Zeitpunkt setzt der Generator 1039 den Zähler 1041 auf einen zweiten Anfangseinstellwert und setzt den Zähler 1040 auf den Anfangseinstellwert. Folglich wird der Spannungswert der veränderlichen Spannungsquelle 1024 auf –Vd über den D/A-Umsetzer 1033 eingestellt, um so die Diode 1023 jederzeit auszuschalten. Die Ausgangsspannung des Vergleichers 1047 wird an einen Anschluss des Zählers 1041 angelegt, um das Vorwärts- und das Rückwärtszählen des Zählers 1041 zu steuern. Das Zählen des Zählers 1041 wird durch die Takt- und Steuersignale von dem Generator 1039 aus gesteuert, und der Zähler 1041 hält einen gezählten Wert. Zu diesem Zeitpunkt schaltet der Generator 1039 den Zähler 1041 von dem Zählwert-Halten auf den Zählvorgang, und der Generator 1039 schaltet auch den Zähler 1041 von dem Zählvorgang auf das Zählwert-Halten zu einem entsprechenden Zeitpunkt, um die Ausgangsspannung des Vergleichers 1047 von dem hohen in den niedrigen oder auch von dem niedrigen in den hohen Pegel zu ändern. Der gezählte Wert des Zählers 1041 wird durch den D/A-Umsetzer 1032 umgesetzt. Der veränderliche Widerstand 1022 wird durch ein Ausgangssignal des D/A-Umsetzers 1032 gesteuert. Folglich wird der veränderliche Widerstand 1022 so eingestellt, daß der Steuerstrom in der Gegenkopplungsschleife minimiert ist.
  • Als nächstes wird das Leuchtpegel-Befehlssignal bei der Amplitude P0 bis P1 impuls-moduliert. Dementsprechend wird der Spannungswert der Spannungsquelle 1024 durch den Zähler 1040 und den D/A-Umsetzer 1033 eingestellt. In einem Abschnitt außer dem Steuerabschnitt werden die Widerstandswerte der veränderlichen Widerstände 1021, 1022 und der Spannungswert der veränderlichen Spannungsquelle 1024 gehalten.
  • 93 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung. In dieser Ausführungsform wird statt des Vergleichsverstärkers 1001 in der Ausführungsform der 92 eine Schaltung verwendet, welche aus dem Kondensator C, dem Widerstand R, dem Impedanzwandler 1009, den Umsetzern 1010, 1012, dem Verstärker 1008, dem Addierer 1011, der Subtrahiereinrichtung 1013 und dem Verstärker 1014 wie in der Ausführungsform der 71 besteht.
  • 94 zeigt noch eine weitere Ausführungsform der Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung. In dieser Ausführungsform wird statt des Leuchtpegel-Befehlssignals wie in der Ausführungsform der 93 eine Ausgangsspannung des Vergleichsverstärkers 1008 in den Stromumsetzer 1001 eingegeben.
  • 95 zeigt noch eine weitere Ausführungsform einer Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung. In dieser Ausführungsform sind eine Schaltanordnung 1036, ein Analog/Digital-Umsetzer 1048 und ein Digital/Analog-Umsetzer 1049 in der Ausführungsform der 92 hinzugefügt.
  • In einem konstanten Steuerabschnitt wird das Leuchtpegel-Befehlssignal auf eine Amplitude P3 bis P2 impuls-moduliert, wie beispielsweise in 98 dargestellt ist. Ferner setzt ein Generator 1050 einen Vorwärts-Rückwärts-Zähler 1040 auf einen Anfangseinstellwert durch ein Steuerbefehlssignal, so daß ein Spannungswert der veränderlichen Spannungsquelle 1024 durch den D/A-Umsetzer 1033 eingestellt ist, um so die Diode 1023 jederzeit auszuschalten. Zu diesem Zeitpunkt wird eine Ausgangsspannung der Addier/Subtrahiereinheit 1028 durch ein Taktsignal von der Abfrageschaltung 1043 abgefragt, wenn das Leuchtpegel-Befehlssignal auf einem Spannungsscheitelwert ist. Die Ausgangsspannung der Einheiten 1028 wird durch die Abfrageschaltung 1045 abgefragt, wenn das Taktsignal an die Abfrageschaltung 1045 über einen Inverter 1044 eingegeben ist und das Leuchtpegel-Befehlssignal auf einem unteren Spannungspegel ist. Die Subtrahiereinheit 1046 stellt die Differenz zwischen den Ausgangsspannungen der Abfrageschaltungen 1043, 1045 fest, und eine Ausgangsspannung der Subtrahiereinheit 1046 wird durch einen Vergleicher 1047 mit einer Bezugsspannung verglichen. Diese Bezugsspannung ist grundsätzlich auf 0 V eingestellt, es ist jedoch notwendig, diese Bezugsspannung etwas einzustellen, um so DO-Schleifenkennwerte des Halbleiterlasers 1003 zurückzuhalten.
  • Die Ausgangsspannung des Vergleichers 1047 wird an einen Anschluss des Zählers 1042 angelegt, um ein Vorwärts- und ein Rückwärtszählen des Zählers 1042 zu steuern. Der Zählvorgang des Zählers 1042 wird durch Takt- und Steuersignale von dem Generator 1050 gesteuert, und der Zähler 1052 hält einen gezählten Wert. Der Generator 1050 gibt ein Steuerbefehlsignal in dem Steuerabschnitt ein und schaltet den Zähler 1042 von dem Zählwert-Halten auf den Zählvorgang. Ebenso schaltet der Generator 1020 den Zähler 1042 auch von dem Zählvorgang auf das Zählwert-Halten zu einem entsprechenden Zeitpunkt, um die Ausgangsspannung des Vergleichers 1047 von einem hohen in einen niedrigen oder auch von dem niedrigen in den hohen Pegel zu ändern. Der Zählwert des Zählers 1042 wird durch den D/A-Umsetzer 1031 umgesetzt. Der veränderliche Widerstand 1021 wird durch ein Ausgangssignal dieses D/A-Umsetzers 1031 gesteuert. Folglich wird der veränderliche Widerstand 1021 so eingestellt, daß der Steuerstrom der Gegenkopplungsschleife minimiert ist.
  • Als nächstes wird das Leuchtpegel-Impulssignal beispielsweise bei einer Amplitude P0 bis P1 impuls-moduliert, wie in 98 dargestellt ist. Zu diesem Zeitpunkt setzt der Generator 1050 den Zähler 1041 auf einen zweiten Anfangseinstellwert und setzt den Zähler 1040 auf den Anfangseinstellwert. Folglich wird der Spannungswert der veränderlichen Spannungsquelle 1024 auf –Vd über den D/A-Umsetzer 1033 eingestellt, um so die Diode 1023 jederzeit auszuschalten. Die Ausgangsspannung des Vergleichers 1027 wird an einen Anschluss des Zählers 1041 angelegt, um dessen Vorwärts- und Rückwärtszählen zu steuern. Dieser Zählvorgang des Zählers 1041 wird durch die Takt- und Steuersignale von dem Generator 1050 aus gesteuert, und der Zähler 1041 hält einen gezählten Wert. Zu diesem Zeitpunkt schaltet der Generator 1050 den Zähler 1041 von dem Zählwert-Halten auf den Zählvorgang. Der Generator 1038 schaltet auch den Zähler 1041 von Zählen auf Zählwert-Halten zu einem entsprechenden Zeitpunkt, um die Ausgangsspannung des Ver gleichers 1047 von dem hohen in den niedrigen oder auch von dem niedrigen auf den hohen Pegel zu ändern. Der Zählwert des Zählers 1041 wird durch einen D/A-Umsetzer 1032 umgesetzt. Der veränderliche Widerstand 1022 wird durch ein Ausgangssignal dieses D/A-Umsetzers 1032 gesteuert. Folglich wird der veränderliche Widerstand 1022 so gesetzt, daß der Steuerstrom der Gegenkopplungsschleife minimiert ist.
  • Als nächstes wird das Leuchtpegel-Befehlssignal auf die Amplitude P2 bis P1 impuls-moduliert. Dementsprechend wird der Spannungswert der Spannungsquelle 1024 durch den Zähler 1040 und dem Umsetzer 1033 gesetzt. Ein Stromwert einer veränderlichen Stromquelle 1035 wird durch den A/D-Umsetzer 1048 und den D/A-Umsetzer 1049 gesetzt. In diesem Fall wird ein Abfragewert der Abfrageschaltung 1043 zu der veränderlichen Stromquelle 1035 über die Umsetzer 1048 und 1049 zu einem Zeitpunkt gesetzt, an welchem die Ausgangspolarität des Vergleichs 1047 invertiert ist und der Zähler 1048 von Zählen auf Zählwert-Halten geschaltet ist.
  • In einem Abschnitt außer dem Steuerabschnitt werden die Widerstandswerte der veränderlichen Widerstände 1021, 1022 der Spannungswert der Spannungsquelle 1024 und der Stromwert der Stromquelle 1035 gehalten.
  • 96 zeigt eine weitere Ausführungsform der Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung. In dieser Ausführungsform wird statt des Vergleichsverstärkers 1001 wie in der Ausführungsform der 95 eine Schaltung verwendet, welche aus dem Kondensator C, dem Widerstand R, dem Impedanzwandler 1009, den Umsetzern 1010, 1012, dem Verstärker 1008, dem Addierer 1011, der Subtrahiereinheit 1013 und dem Verstärker 1014 wie in der Ausführungsform der 71 besteht.
  • 97 zeigt noch eine weitere Ausführungsform der Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung. In dieser Ausführungsform wird statt des Leuchtpegel-Befehlssignals wie in der Ausführungsform der 96 eine Ausgangsspannung des Verstärkers 1008 an den Umsetzer 1002 angelegt.
  • Wie vorstehend erwähnt, hat in den in 86 bis 97 dargestellten Ausführungsformen gemäß der Erfindung eine Halblaser-Steuereinrichtung eine photoelektrische Gegenkopplungsschleife, um einen Lichtabgabewert eines angesteuerten Lasers durch einen lichtaufnehmenden Teil festzustellen, und um einen Durchlaßstrom des Lasers so zu steuern, daß ein Lichtempfangssignal, das zu dem Lichtausgang des Lasers von dem lichtaufnehmenden Teil proportional ist, gleich einem einen Leuchtpegel anzeigenden Befehlssignals ist, eine Umsetzeinrichtung, um das Leuchtpegel-Befehlssignal in den Durchlaßstrom des Lasers entsprechend einer Umsetzregel umzusetzen, welche auf der Basis von Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kennwerten des Lasers, eines Kopplungskoeffizienten zwischen dem lichtaufnehmenden Teil und dem Laser von Lichteingangs- und Lichtempfangssignal-Kenndaten des lichtaufnehmenden Teils voreingestellt worden ist, so daß das Lichtempfangssignal gleich dem Leuchtpegel-Befehlssignal ist, eine Fühleinrichtung, um einen Steuerstrom von der Gegenkopplungsschleife zu fühlen, eine Korrektureinrichtung, um die Änderung in den Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kennwerten des Lasers durch Steuern der Umsetzregel zu korrigieren, so daß der Steuerstrom der Gegenkopplungsschleife nicht geändert wird, selbst wenn das Leuchtpegel-Befehlssignal durch ein Fühlsignal von der Fühlschaltung geändert wird, und eine Einrichtung, um den Betrieb des Lasers durch eine Stromsumme oder -differenz bezüglich des Steuerstroms der Gegenkopplungsschleife und eines von der Umsetzeinrichtung erzeugten Stroms zu steuern. Folglich kann die Halbleiterlaser-Steuereinrichtung, welche stabil und unabhängig von der Temperatur-Änderungssignal usw. betrieben wird, und genau mit einer hohen Geschwindigkeit arbeitet, sowie ein hohes Auflösungsvermögen hat, entsprechend realisiert werden.
  • Ferner ist in der vorstehend beschriebenen Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung die photoelektrische Gegenkopplungsschleife durch eine erste Gegenkopplungsschleife, um den Lichtabgabewert des Lasers mittels des lichtaufnehmenden Teils festzustellen und um den Durchlaßstrom des Lasers so zu steuern, daß ein Lichtempfangsstrom, welcher proportional dem von dem lichtaufnehmenden Teil erhaltenen Lichtabgabewert des Lasers ist, gleich dem Leuchtpegel-Befehlssignals ist, wobei ein erstes Leuchtpegel-Befehlssignal in einen elektrischen Strom umgesetzt wird, und durch eine zweite Gegenkopplungsschleife gebildet, um das erste Leuchtpegel-Befehlssignal so zu steuern, daß eine Spannung, welche zu dem Lichtempfangsstrom proportional ist, gleich derjenigen des Leuchtpegel-Befehlssignals ist. Folglich können Wirkungen, welche denen entsprechen, die in der vorstehend beschriebenen Halbleiterlaser-Steuereinrichtung erhalten worden sind, erhalten werden, daß eine Leerlaufverstärkung in einer offenen Schleife der Gegenkopplungsschleife auf einen sehr hohen Wert eingestellt werden muss, was bei einer Steueroperation mit einer hohen Geschwindigkeit erforderlich ist.
  • Ferner setzt in der vorstehend beschriebenen Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung die Umsetzeinrichtung das Leuchtpegel-Befehlssignal als eine analoge Signalspannung in einen elektrischen Strom um, welcher dem Leuchtpegel-Befehlssignal entspricht, indem die Lichtabgabe und Durchlaßstrom-Kennwerte des Halbleiterlasers einer Polygonallinie angenähert werden, welche durch n-Gerade gebildet ist, wobei n eine natürliche Zahl ist; die Fühleinrichtung stellt den Steuerstrom der Gegenkopplungsschleife fest, wobei das Licht von dem Laser in einem konstanten Abschnitt abgegeben wird, in welchem das Leuchtpegel-Befehlssignal zumindest auf 2n verschiedene Pegel eingestellt ist, und die Korrektureinrichtung steuert die Steigung in Umsetz-Kennwerten der Umsetzeinrichtung, welche durch die Geraden angenähert sind, so die Änderung in einem differentiellen Quantum-Wirkungsgrad des Halbleiterlasers in dem konstanten Abschnitt durch das Fühlsignal von der Fühleinrichtung zu korrigieren und hält die Steigung in Umsetz-Kennwerten der Umsetzeinrichtung in dem anderen Abschnitt. Folglich können Wirkungen, welche denen entsprechen, die in der vorstehend beschriebenen Halbleiterlaser-Steuereinrichtung erhalten worden sind, durch einen einfachen Schaltungsaufbau erhalten werden. Dasselbe gilt analog auch für die erste photoelektrische Gegenkopplungsschleife. Ferner hat in dieser Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung die Umsetzeinrichtung eine Einrichtung, um das Leuchtpegel-Befehlssignal eine analoge Signalspannung in ein elektrisches Signal entsprechend dem Leuchtpegel-Befehlssignal umzusetzen, indem die Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kennwerte des Lasers einer polygonalen Linie angenähert werden, welche durch n gerade Linien gebildet ist, wobei n eine natürliche Zahl ist, und hat Schalteinrichtungen, um den Durchlaßstrom des Lasers durch einen eingestellten Stromwert mittels eines Schaltsignals ein- und auszuschalten; die Fühleinrichtung fühlt den Steuerstrom der Gegenkopplungsschleife durch Abgeben des Lichts von dem Laser in einem konstanten Zeitabschnitt, in welchem das Leuchtpegel-Befehlssignal zumindest auf 2n verschiedene Pegel eingestellt ist, und die Korrekturschaltung steuert die Steigung in Um setzkenndaten der Umsetzeinrichtung, welche durch die gerade Linie angenähert ist, um so die Änderung in dem differentiellen Quanten-Wirkungsgrad des Lasers in dem konstanten Zeitabschnitt durch das Fühlsignal von der Fühleinrichtung zu steuern, und hält die Steigung in Umsetzkenndaten der Umsetzeinrichtung in dem anderen Zeitabschnitt. Folglich können Wirkungen, welche denen entsprechen, die in dieser Halbleiterlaser-Steuereinrichtung erhalten worden sind, durch einen einfachen Schaltungsaufbau erhalten werden.
  • Ferner hat in dieser Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung die Umsetzeinrichtung eine Einrichtung, um das Leuchtpegel-Befehlssignal als eine analoge Signalspannung in einen elektrischen Strom entsprechend dem Leuchtpegel-Befehlssignal dadurch umzusetzen, daß die Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kennwerte des Lasers einer polygonalen Linie angenähert werden, welche durch n gerade Linien gebildet ist, wobei n eine natürliche Zahl ist, und die Fühl- und Korrektureinrichtung den Steuerstrom der Gegenkopplungsschleife zu Zeitpunkten eines Maximums und eines Minimus des Leuchtpegel-Befehlssignals in einem konstanten Zeitabschnitt ab, in welchem das Leuchtpegel-Befehlssignal an zumindest (2n – 1) verschiedenen konstanten Amplitudenwerten mit einem konstanten Versatzwert impulsmoduliert ist, und steuern die Steigung mit einer Polygonal- bzw. Schnittstelle mit einer Polygonallinie der Umsetzeinrichtung, welche durch die polygonale Linie angenähert ist, um so einen Absolutwert einer Differenzspannung von Abfragewerten zum Minimieren, welche diesen Minima- und Maxima entsprechen und halten die Steigung und die Schnittstelle jeder Polygonallinie der Umsetzeinrichtung in dem anderen Zeitabschnitt. Folglich können Wirkungen, welche denen entsprechend, welche in dieser Halbleiterlaser-Steuereinrichtung erhalten worden sind, durch einen einfachen Schaltungsaufbau erhalten werden.
  • Ferner hat in dieser Halbleiter-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung die Umsetzeinrichtung eine Einrichtung, um das Leuchtpegel-Befehlssignal als eine analoge Signalspannung in einen elektrischen Strom entsprechend dem Leuchtpegel-Befehlssignal umzusetzen, indem die Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kennwerte des Lasers einer Polygonallinie angenäht werden, welche durch n gerade Linien gebildet ist, wobei n eine natürliche Zahl ist, und hat eine Schalteinrichtung, um den Durchlaßstrom des Lasers durch einen einge stellten Stromwert mittels eines Schaltsignals ein- und auszuschalten, und die Fühl- und die Korrektureinrichtung fragen den Steuerstrom der Gegenkopplungsschleife zu Zeitpunkten eines Maximums und eines Minimums des Leuchtpegel-Befehlssignals in einem konstanten Zeitabschnitt ab, an welchem das Leuchtpegel-Befehlssignal an zumindest 2n verschiedenen konstanten Amplitudenwerten mit einem konstanten Versatzwert impuls-moduliert wird, und steuern die Steigung und einen Polygonal- oder Schnittpunkt jeder Polygonallinie der Umsetzeinrichtung, welche durch die Polygonallinie und den eingestellten Stromwert, welcher durch die Schalteinrichtung geschaltet ist, angenähert ist, um so einen Absolutwert einer Differenzspannung der Abfragewerte entsprechend diesen Maxima und Minima zu minimieren, und halten die Steigung die Schnittstelle jeder Polygonallinie der Umsetzeinrichtung und des eingestellten Stromwerts im anderen Zeitabschnitt. Folglich können Wirkungen, welche denen entsprechen, welche in dieser Halbleiterlaser-Steuereinrichtung erhalten worden sind, durch einen einfachen Schaltungsaufbau erhalten werden.
  • 100 zeigt noch eine weitere Ausführungsform einer Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung. Ein Befehlssignal, das einen Leuchtpegel anzeigt, wird an einen Vergleichsverstärker 1101 und einen Stromumsetzer 1102 angelegt, und ein Teil eines Lichtabgabewertes eines angesteuerten Lasers 1103 wird durch ein lichtaufnehmenden Element 1104 überwacht. Ein Differenzverstärker 1119 besteht aus Transistoren 1115, 1116, einer Stromquelle 1117 und einer Vorspannungsquelle 1118. Der Differenzverstärker 1119, der Vergleichsverstärker 1101, der Laser 1103 und das lichtaufnehmende Element 1104 bilden eine photolektrische Gegenkopplungsschleife. Der Vergleicher 1101 vergleicht das Leuchtpegel-Befehlssignal und ein Lichtempfangssignal, das einem photo-voltaischen Strom (dem Lichtausgang des Lasers 1103) proportional ist, welcher in dem lichtaufnehmenden Element 1104 induziert worden ist. Der Verstärker 1101 steuert dann einen Durchlaßstrom des Lasers 1103 mittels dieses Vergleichswerts über den Differenzverstärker 119, so daß das Lichtempfangssignal gleich dem Leuchtpegel-Befehlssignal ist.
  • Der Umsetzer 1102 ist durch eine Umsetztabelle 1121, einen D/A-Umsetzer 1122, einen Differenzverstärker 1123, einen Transistor 1124 und einen Widerstand R0 gebildet worden. Der Umsetzer 1102 gibt einen elektrischen Strom ab, welcher entsprechend dem Leuchtpegel-Befehlssignal voreingestellt ist. Dieser voreingestellte Strom ist ein elektrischer Strom, welcher wiederum auf der Basis von Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kennwerten des Lasers 1103, eines Kopplungskoeffizienten zwischen dem Element 1204 und dem Laser 1103 und von Lichteingangs- und Lichtempfangssignal-Kennwerten des Elements 1104 voreingestellt ist. Das Leuchtpegel-Befehlssignal Vs wird in Daten umgesetzt, um die Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kennwerte des Lasers 1103 zu korrigieren, und wird mittels eines D/A-Umsetzers 1122 umgesetzt. Ein Ausgangssignal des Umsetzers 1122 wird an den Differenzverstärker 1123 angelegt und wird durch einen Transistor 1124 an den Widerstand R0 in einen elektrischen Strom 1/R0 umgesetzt. Eine Summe aus diesem Strom und einem Ausgangsstrom des Differenzverstärkers 1114 wird der Durchlaßstrom des Lasers 1103, welcher den Lichtausgangswert P0 abgibt, welcher durch diesen Durchlaßstrom festgelegt ist.
  • In einem konstanten Steuerabschnitt wird die Umsetztabelle 1121 zurückgesetzt, um die Datenumsetzung linear durchzuführen, und das Leuchtpegel-Befehlssignal wird anschließend beispielsweise von einem minimalen Wert aus größer. Zu diesem Zeitpunkt fühlt eine Addier-Subtrahiereinheit 1125 eine Spannung, die dadurch erhalten ist, daß eine Spannung V0 von der Spannung zwischen den Anschlüssen eines Widerstands 1105 subtrahiert wird, so daß ein Steuerstrom der Gegenkopplungschleife gemessen wird. Die Spannung V0 ist eine Spannung, um einen Offset eines Stroms einer Stromquelle 1117 aus dem Steuerstrom der Gegenkopplungsschleife zu entfernen. Eine Ausgangsspannung der Einheit 1125 wird durch einen A/D-Umsetzer 1126 umgesetzt und wird an eine Rechenschaltung 1127 angelegt. Die Rechenschaltung 1127 setzt die Umsetztabelle 1121 zurück, so daß ein Wert, der erhalten worden ist, indem ein Wert, welcher mittels der Umsetztabelle 1121 durch Daten von dem A/D-Umsetzer 1126 umgesetzt worden ist, zu dem Steuerstrom des Halbleiters 1103 addiert wird, ein Umsetzwert bezüglich jedes Einstellwerts der Umsetztabelle 1121 wird. Die Rechenschaltung 1127 setzt die Umsetztabelle 1121 zurück, so daß eine Summe aus den Daten von dem A/D-Umsetzer 1126 und einem Umsetz-Strom der Umsetztabelle 1121 wird. Folglich werden die Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kennwerte des Lasers 1103 bezüglich einer Temperaturänderung usw. korrigiert. Ferner wird das Leuchtpegel-Befehlssignal durch Synchronisation durch eine Synchronisation um eine vorherbestimmte Zeit durch eine Verzögerungsschaltung 1128 verzögert und wird durch einen D/A-Umsetzer 1129 umgesetzt, und dann an den Vergleichsverstärker 1101 angelegt.
  • 99 zeigt noch eine weitere Ausführungsform einer Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung. In dieser Ausführungsform wird statt eines Vergleichsverstärkers 801 wie in der Ausführungsform der 57 eine Schaltung verwendet, welche aus dem Kondensator C, dem Widerstand R, dem Impedanzwandler 1109, den Umsetzern 1110, 1112, dem Vergleichsverstärker 1108, dem Addierer 1111, der Subtrahiereinheit 1113 und dem Stromverstärker 1114 wie in der Ausführungsform der 71 besteht. Ferner wird statt des Differenzverstärkers 1119 ein Differenzverstärker 1138 verwendet, welcher aus Transistoren 1130 bis 1132, einer veränderlichen Stromquelle 1133, einer Spannungsquelle 1134 und Widerständen 1135 bis 1137 besteht. Ein Stromwert der veränderlichen Stromquelle 113 wird durch eine Spannung V0 eingestellt.
  • 102 zeigt noch eine weitere Ausführungsform einer Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung. In dieser Ausführungsform ist eine Schaltanordnung 1141, welche aus einem Schalter 1139 und einer veränderlichen Stromquelle 1140 besteht, zu der Ausführungsform der 100 hinzugefügt. Normalerweise ist der Schaltung 1139 zu der Seite eines Festkontaktes B geschaltet, und es wird kein Strom von der veränderlichen Stromquelle 1140 an den Laser 1103 geliefert, so daß kein Licht von dem Laser 1103 abgegeben wird. Wenn ein Schaltsignal zu einem Zeitpunkt, an welchem Licht von dem Laser 1103 abgegeben wird, eingegeben wird, wird der Schalter der Seite eines Festanschlusses A umgeschaltet, und der Strom von der Stromquelle 1140 wird dem Halbleiterlaser 1103 zugeführt, so daß von ihm das Licht emittiert wird. Eine Summe aus den Ausgangsströmen der Schaltanordnung 1141, des Differenzverstärkers 1119 und des Umsetzers 1102 wird der Durchlaßstrom des Lasers 1103, welcher den Lichtabgabewert P0 abgibt, welcher durch diesen Durchlaßstrom festgelegt ist.
  • In einem konstanten Steuerabschnitt setzt ähnlich wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform die Rechenschaltung 1142 die Umsetztabelle 1121 zurück und setzt den Stromwert der Stromquelle 1140 über einen D/A-Umsetzer 1143, so daß ein Umsetzstrom der Umsetztabelle 1121 entsprechend einem minimalen Leuchtpegel des Leuchtpegel- Befehlssignals 0 wird. In diesem Steuerabschnitt schaltet der Schalter 1139 jederzeit auf die Seite des Festanschluss A.
  • Die Schaltanordnung 1141 wird mit einer hohen Geschwindigkeit bis zu einem elektrischen Strom betrieben, bei welchem der Laser 1103 durch die Schaltanordnung 1141 angesteuert wird. Folglich steigt diese Schaltanordnung mit einer hohen Geschwindigkeit unabhängig von einer Anstiegsgeschwindigkeit des Stromumsetzers 1102 ab. Ferner hat im allgemeinen der Laser 1103 die Lichtabgabe- und Durchlaßstromkennwerte, bei welchem es keine Laserschwingung bis zu einem Schwellenwertstrom gibt. Folglich wird ein Löschverhältnis durch einen Offsetstrom (auch „Versetzstrom" genannt) beinahe nicht verschlechtert.
  • 101 zeigt noch eine weitere Ausführungsform einer Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung. In dieser Ausführungsform wird statt des Vergleichsverstärkers 1101 wie in der Ausführungsform der 102 eine Schaltung verwendet, welche aus den in der Verbindung mit der Ausführungsform der 71 Elementen besteht. Ferner ist statt des Differenzverstärkers 1119 ein Differenzverstärker 1138 verwendet, welcher aus den Verbindungen mit 99 bereits beschriebenen Elementen besteht. Wie vorstehend bereits ausgeführt, sind in den in 99 bis 102 dargestellten Ausführungsformen gemäß der Erfindung eine Halbleiterlaser-Steuereinrichtung eine photoelektrische Gegenkopplungsschleife, um einen Lichtabgabewert eines angesteuerten Las durch einen lichtaufnehmenden Teil festzustellen und einen Durchlaßstrom des Lasers so zu steuern, daß ein Lichtempfangssignal, welches proportional dem von dem lichtaufnehmenden Teil erhaltenen Lichtabgabewert des Lasers ist, gleich einem einen Leuchtpegel anzeigenden Befehlssignal ist, eine Umsetzeinrichtung, um das Leuchtpegel-Befehlssignal in den Durchlaßstrom des Lasers entsprechend einer Umsetzregel umzusetzen, welche auf der Basis der wiederholt angeführten Kennwerte des Halbleiterlasers sowie des lichtaufnehmenden Teils so voreingestellt sind, daß des Lichtempfangssignal gleich dem Leuchtpegel-Befehlssignal ist, eine Fühleinrichtung zum Fühlen eines Steuerstroms der Gegenkopplungsschleife, eine Korrektureinrichtung, um die Änderung in den Lichtabgabe- und Stromdurchlass-Kennwerten des Lasers durch Steuern der Umsetzregel zu korrigieren, so daß der Steuerstrom der Gegenkopplungsschleife nicht geändert wird, selbst wenn das Leuchtpegel-Befehlssignal durch ein Fühlsignal von der Fühlschaltung geändert wird, und eine Einrichtung, um den Betrieb des Lasers durch eine Stromsumme oder -differenz bezüglich des Steuerstroms der Gegenkopplungsschleife und eines von der Umsetzeinrichtung erzeugten elektrischen Stroms zu steuern. Folglich kann die Halbleiterlaser-Steuereinrichtung entsprechend realisiert werden, indem eine Betriebsänderung durch eine Stromänderung usw. zurückgehalten wird, sie mit einer hohen Geschwindigkeit genau betrieben werden kann und obendrein ein hohes Auflösungsvermögen hat.
  • Ferner ist in dieser Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung die photoelektrische Gegenkopplungsschleife wieder durch eine erste und eine zweite photoelektrische Gegenkopplungsschleife gebildet, um mit ersterer die Lichtabgabe des Halbleiterlasers von dem lichtaufnehmenden Teil festzustellen und den Durchlaßstrom des Lasers so zu steuern, daß ein zu der Lichtabgabe des Lasers proportionaler Lichtempfangsstrom gleich dem Leuchtpegel-Befehlssignal ist, und mit der zweiten Gegenkopplungsschleife das erste Leuchtpegel-Befehlssignal so gesteuert wird, daß eine zu dem Lichtempfangsstrom proportionale Spannung gleich derjenigen des Lichtpegel-Befehlssignals ist. Dementsprechend können Wirkungen, welche denen in der vorerwähnten Halbleiter-Steuereinrichtung entsprechen, erhalten werden, ohne daß eine Leerlaufverstärkung der Gegenkopplungsschleife, was einen sehr schnellen Betrieb erfordert, auf einen sehr hohen Wert einzustellen.
  • Ferner haben in dieser Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung die Umsetz die Fühl- und die Korrektureinrichtung Einrichtungen, um das Leuchtpegel-Befehlssignal als ein digitales Signal mittels einer Umsetztabelle so umzusetzen, um die Lichtabgabe- und Durchlaßstrom-Kennwerte des Halbleiterlasers zu korrigieren und um ferner das umgesetzte Signal in einen elektrischen Strom entsprechend dem Leuchtpegel-Befehlssignal mittels eines D/A-Umsetzers umzusetzen, und haben Einrichtungen, um die Umsetzkenndaten der Umsetztabelle in einem konstanten Abschnitt linear einzustellen, in welchem das Leuchtpegel-Befehlssignal von einem minimalen auf einen maximalen Einstellwert erhöht und von dem maximalen auf den minimalen Einstellwert erniedrigt wird oder beliebig entsprechend einem dynamischen Bereich geändert wird, wobei die lineare Einstelleinrichtung einen Wert der Umsetztabelle so einstellt, daß eine Summe aus dem Steuerstrom der Gegenkopplungsschleife und einem Umsetzstrom der Umsetztabelle der Umsetzstrom der Umsetztabelle wird. Folglich können Wirkungen, welche denen entsprechen, welche mittels der vorstehend beschriebenen Halbleiterlaser-Steuereinrichtung erhalten worden sind, durch einen einfachen Schaltungsaufbau erhalten werden. Dasselbe gilt, wie bereits mehrfach ausgeführt analog auch für die erste photoelektrische Gegenkopplungsschleife.
  • Ferner hat in dieser Halbleiterlaser-Steuereinrichtung gemäß der Erfindung die Steuereinrichtung eine Schalteinrichtung, um den Durchlaßstrom des Lasers durch einen eingestellten Stromwert mittels eines Schaltsignals ein- und auszuschalten, und der Betrieb des Lasers wird mittels eines elektrischen Stroms gesteuert, welcher dadurch erhalten worden ist, daß ein elektrischer, mittels der Schalteinrichtung erzeugter Strom zu dem Steuerstrom des Halbleiterlasers addiert wird, und ein elektrischer Strom, der dadurch erhalten worden ist, daß der von der Schalteinrichtung erzeugte elektrische Strom von jedem Einstellwert der Umsetztabelle subtrahiert wird, auf den Wert der Umsetztabelle eingestellt wird, und der Wert des mittels der Schalteinrichtung erzeugten elektrischen Stroms wird auf den Durchlaßstrom des Halbleiterlasers entsprechend einem minimalen Einstellwert des Leuchtpegel-Befehlssignals eingestellt. Folglich kann die Anstiegsgeschwindigkeit der Umsetzeinrichtung in der vorstehend beschriebenen Halbleiterlaser-Steuereinrichtung weiter erhöht wird.

Claims (19)

  1. Halbleiterlaser-Steuereinrichtung zum Steuern des Leuchtpegels eines Halbleiterlasers entsprechend einem Befehlssignal, mit einer photoelektrischen Gegenkopplungsschleife (301, 303, 304) zum Detektieren der Lichtabgabe eines angesteuerten Halbleiterlasers (303) durch einen Lichtaufnahmeteil (304) und zum Steuern des elektrischen Durchlassstroms des Halbleiterlasers derart, dass ein Lichtaufnahmesignal, welches der von dem Lichtaufnahmeteil ermittelten Lichtabgabe des Halbleiterlasers entspricht, gleich dem der Gegenkopplungsschleife (301, 303, 304) zugeführten Befehlssignal ist, wobei die photoelektrische Gegenkopplungsschleife (301, 303, 304) einen Vergleichsverstärker (301) enthält, um einen Steuerstrom entsprechend der Differenz zwischen dem Befehlssignal und dem Lichtaufnahmesignal, welches diesem zugeführt wird, zu erzeugen, und einen Stromumsetzer (302) enthält, um einen Voreinstellstrom proportional dem diesem zugeführten analogen Befehlssignal oder digital/analog gewandelten digitalen Befehlssignal zu erzeugen; wobei der elektrische Durchlassstrom die Summe oder die Differenz zwischen dem Steuerstrom und dem Voreinstellstrom ist, und wobei die Halbleiterlaser-Steuereinrichtung das dieser zugeführte Befehlssignal in den elektrischen Durchlassstrom des Halbleiterlasers derart umsetzt, dass das Lichtaufnahmesignal gleich ist dem Befehlssignal.
  2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung ferner eine Schaltung aufweist, um einen elektrischen Offsetstrom durch ein Schaltsignal ein- und auszuschalten, und der Betrieb des Halbleiterlasers durch einen elektrischen Strom gesteuert wird, welcher dadurch erhalten worden ist, dass der elektrische Offsetstrom zu der Summe oder Differenz des elektrischen Stroms addiert wird.
  3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung ferner eine Messeinrichtung aufweist, um einen Umsetzfehler des Stromumsetzers durch Feststellen des elektrischen Steuerstroms der photoelektrischen Gegenkopplungsschleife zu messen.
  4. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die photoelektrische Gegenkopplungsschleife (704, C, R, 715, 716, 717, 719, 720, 709) durch eine erste photoelektrische Gegenkopplungsschleife gebildet ist, um die Lichtabgabe des Halbleiterlasers durch den Lichtaufnahmeteil festzustellen, und um den elektrischen Durchlassstrom des Halbleiterlasers so zu steuern, dass ein elektrischer Lichtaufnahmestrom, welcher proportional der von dem Lichtaufnahmeteil erhaltenen Lichtabgabe des Halbleiterlasers ist, gleich einem ersten Leuchtpegel-Befehlssignal ist, wobei das Leuchtpegel-Befehlssignal in einen elektrischen Strom umgesetzt ist, und durch eine zweite photoelektrische Gegenkopplungsschleife (714, 718) gebildet ist, um das erste Lichtpegel-Befehlssignal so zu steuern, dass eine Spannung, welche zu dem elektrischen Lichtaufnahmestrom proportional ist, gleich derjenigen des Leuchtpegel-Befehlssignals ist.
  5. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromumsetzer das Leuchtpegel-Befehlssignal als eine analoge Signalspannung in einen elektrischen Strom umsetzt, welcher dem Leuchtpegel-Befehlssignal entspricht, so dass die Lichtabgabe in den Lichtabgabe- und elektrischen Durchlassstrom-Kenndaten des Halbleiterlasers durch eine gerade oder polygonale Linie dargestellt ist.
  6. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtpegel-Befehlssignal in ein digitales Signal umgesetzt ist, und der Stromumsetzer eine Umsetztabelle aufweist, um das Leuchtpegel-Befehlssignal in ein Signal umzusetzen, um die Lichtabgabe- und elektrischen Durchlassstrom-Kennwerte des Halbleiterlasers zu korrigieren, und einen Digital/Analog-Umsetzer hat, um das Signal, das mittels der Umsetztabelle umgesetzt worden ist, in den elektrischen Durchlassstrom des Halbleiterlasers umzusetzen.
  7. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtpegel-Befehlssignal in ein digitales Signal umgesetzt wird, und dass der Stromumsetzer eine Umsetztabelle hat, um das Leuchtpegel-Bezugssignal in ein Korrektursignal umzusetzen, welches auf der Basis der Lichtabgabe- und elektrischen Durchlassstrom-Kennwerte des Halbleiterlasers korrigiert ist, und einen Digital/Analog-Stromumsetzer hat, um das mittels der Umsetztabelle umgesetzte Signal in den elektrischen Durchlassstrom des Halbleiterlasers umzusetzen.
  8. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromumsetzer das Leuchtpegel-Befehlssignal als eine analoge Signalspannung in einen elektrischen Strom umsetzt, welcher dem Leuchtpegel-Befehlssignal entspricht, so dass die Lichtabgabe in den Lichtabgabe- und elektrischen Durchlassstrom-Kennwerten des Halbleiterlasers durch eine gerade Linie dargestellt ist, und dass die Messeinrichtung die Phase und Amplitude bezüglich des Leuchtpegel-Befehlssignals des elektrischen Steuerstroms der photoelektrischen Gegenkopplungsschleife durch das Leuchtpegel-Befehlssignal misst, das bei einem konstanten Ampltitudenpegel in einem konstanten Zeitabschnitt moduliert worden ist, und dass die Korrektureinrichtung die Steigung in Umsetzkennwerten des Stromumsetzers steuert, um so einen Absolutwert des elektrischen Steuerstroms der photoelektrischen Gegenkopplungsschleife in einem konstanten Zeitabschnitt durch das Messsignal von der Messeinrichtung zu minimieren, und die Steigung in Umsetzkennwerten des Stromumsetzers in einem anderen Zeitabschnitt beibehält.
  9. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromumsetzer das Leuchtpegel-Befehlssignal als eine analoge Signalspannung in einen elektrischen Strom umsetzt, welcher durch das Leuchtpegel-Befehlssignal festgelegt ist, so dass die Lichtabgabe in den Lichtabgabe- und elektrischen Durchlassstrom-Kennwerten des Halbleiterlasers durch eine polygonale Linie dargestellt ist, welche durch n gerade Linien gebildet ist, wobei n eine ganze natürliche Zahl ist, dass die Messeinrichtung die Phase und Amplitude bezüglich des Leuchtpegel-Befehlssignals des elektrischen Steuerstroms der photoelektrischen Gegenkopplungsschleife durch das Leuchtpegel-Befehlssignal misst, das bei mehr als (2n – 1) verschiedenen Amplituden und einem Offsetwertsignal in einem konstanten Zeitabschnitt moduliert worden ist, und dass die Korrektureinrichtung die Steigung und eine Polygonal- oder Schnittstelle jeder geraden Linie steuert, welche die polygonale Linie des Stromumsetzers bildet, um so einen Absolutwert des elektrischen Steuerstroms der photoelektrischen Gegenkopplungsschleife in dem konstanten Zeitabschnitt durch das Messsignal von der Messeinrichtung zu minimieren, und die Steigung und den Schnittpunkt jeder geraden Linie, welche die polygonale Linie des Stromumsetzers bildet, in dem anderen Zeitabschnitt hält.
  10. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromumsetzer eine Umsetztabelle, um das Leuchtpegel-Befehlssignal als ein digitales Signal in ein Signal umzusetzen, das auf der Basis der Lichtabgabe- und elektrischen Durchlassstrom-Kennwerte des Halbleiterlasers korrigiert worden ist, und einen Digital/Analog-Stromumsetzer hat, um das mittels der Umsetztabelle umgesetzte Signal in den elektrischen Durchlassstrom des Halbleiterlasers umzusetzen, und die Messeinrichtung die Phase und Amplitude bezüglich des Leuchtpegel-Befehlssignals des elektrischen Steuerstroms der photoelektrischen Gegenkopplungsschleife durch das Leuchtpegel-Befehlssignal misst, das bei einer Anzahl Amplitudenwerte entsprechend einem dynamischen Bereich in einem konstanten Zeitabschnitt moduliert worden ist, und die Korrektureinrichtung einen Wert der Umsetztabelle steuert, um so einen Absolutwert des elektrischen Steuerstroms der photoelektrischen Gegenkopplungsschleife in dem konstanten Zeitabschnitt durch das Messsignal von der Messeinrichtung zu minimieren, und den Wert der Umsetztabelle in dem anderen Zeitabschnitt hält.
  11. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromumsetzer das Leuchtpegel-Befehlssignal als eine analoge Signalspannung in einen elektrischen Strom entsprechend dem Leuchtpegel-Befehlssignal umsetzt, so dass die Lichtabgabe in den Lichtabgabe- und elektrischen Durchlassstrom-Kennwerten des Halbleiterlasers durch eine gerade Linie dargestellt ist, und die Messeinrichtung den elektrischen Steuerstrom der photoelektrischen Gegenkopplungsschleife dadurch misst, dass das Licht von dem Halbleiterlaser in einem konstanten Zeitabschnitt emittiert wird, wobei das Leuchtpegel-Befehlssignal auf mindestens zwei verschiedene Pegel gesetzt wird, und die Korrektureinrichtung die Steigung in Umsetzkennwerten des Stromumsetzers steuert, um so die Änderung in einem differentiellen Quantum-Wirkungsgrad des Halbleiterlasers in dem konstanten Zeitabschnitt durch das Messsignal von der Messeinrichtung zu korrigieren, und die Steigung in Umsetz-Kennwerten des Stromumsetzers in dem anderen Zeitabschnitt hält.
  12. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromumsetzer eine Einrichtung hat, um das Leuchtpegel-Befehlssignal als eine analoge Signalspannung in einen elektrischen Strom entsprechend dem Leuchtpegel-Befehlssignal umzusetzen, so dass die Lichtabgabe in den Lichtabgabe- und elektrischen Durchlassstrom-Kennwerten des Halbleiterlasers durch eine gerade Linie dargestellt ist, und eine Schalteinrichtung hat, um den elektrischen Durchlassstrom des Halbleiterlasers durch einen eingestellten elektrischen Stromwert mittels eines Schaltsignals ein- und auszuschalten, und die Messeinrichtung den elektrischen Steuerstrom der photoelektrischen Gegenkopplungsschleife dadurch misst, dass das Licht von dem Halbleiterlaser in einem konstanten Zeitabschnitt emittiert wird, wobei das Leuchtpegel-Befehlssignal auf mindestens zwei verschiedene Werte eingestellt wird, und die Korrektureinrichtung die Steigung in Umsetz-Kennwerten des Stromumsetzers steuert, um so die Ände rung im differentiellen Quantum-Wirkungsgrad des Halbleiterlasers in dem konstanten Zeitabschnitt durch das Messsignal von der Messeinrichtung zu korrigieren, und die Steigung in den Umsetzkennwerten des Stromumsetzers in dem anderen Zeitabschnitt hält.
  13. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromumsetzer eine Einrichtung hat, um das Leuchtpegel-Befehlssignal als eine analoge Signalspannung in einen elektrischen Strom umzusetzen, welcher dem Leuchtpegel-Befehlssignal entspricht, so dass die Lichtabgabe in den Lichtabgabe- und elektrischen Durchlassstrom-Kennwerten des Halbleiterlasers durch eine gerade Linie dargestellt ist, und eine Schalteinrichtung hat, um den elektrischen Durchlassstrom des Halbleiterlasers durch einen eingestellten elektrischen Stromwert mittels eines Schaltsignals ein- und auszuschalten, und die Messeinrichtung die Phase und Amplitude bezüglich des Leuchtpegel-Befehlssignals des elektrischen Steuerstroms der photoelektrischen Gegenkopplungsschleife in einem konstanten Zeitabschnitt misst, in welchem das Leuchtpegel-Befehlssignal auf einen konstanten Amplitudenwert eingestellt ist, und die Korrektureinrichtung die Steigung in Umsetzkennwerten des Stromumsetzers steuert, um so den Absolutwert des elektrischen Steuerstroms der photoelektrischen Gegenkopplungsschleife in dem konstanten Zeitabschnitt durch das Messsignal von der Messeinrichtung zu minimieren, und die Steigung in Umsetz-Kennwerten des Stromumsetzers in dem anderen Zeitabschnitt hält.
  14. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromumsetzer eine Einrichtung hat, um das Leuchtpegel-Befehlssignal als eine analoge Signalspannung in einen elektrischen Strom umzusetzen, welcher dem Leuchtpegel-Befehlssignal entspricht, so dass die Lichtabgabe in den Lichtabgabe- und elektrischen Durchlassstrom-Kennwerten des Halbleiterlasers durch eine gerade Linie dargestellt ist, und eine Schalteinrichtung hat, um den elektrischen Durchlassstrom des Halbleiterlasers durch einen eingestellten elektrischen Stromwert mittels eines Schaltsignals ein- und auszuschalten, und die Messeinrichtung sowie die Korrektureinrichtung einen elektrischen Steuerstrom der photoelektrischen Gegenkopplungsschleife zu Zeitpunkten eines oberen und eines unteren Werts des Leuchtpegel-Befehlssignals in einem konstanten Zeitabschnitt abfragen, wobei das Leuchtpegel-Befehlssignal bei einem konstanten Amplitudenwert mit einem konstanten Offsetwert impuls-moduliert wird, und einen Umsetzkoeffizienten des Stromumsetzers steuern, um so einen Absolutwert einer Differenzspannung von Abfragewerten zu minimieren, die diesen oberen und unteren Werten entsprechen, und einen eingestellten elektrischen Stromwert der Schaltein richtung steuert, um so den Absolutwert der Differenzspannung zwischen dem Abfragewert, welcher dem oberen Wert entspricht, und einer Spannung zu minimieren, welche dem unteren Wert des Leuchtpegel-Befehlssignals entspricht, und die Steigung in Umsetz-Kennwerten des Stromumsetzers und den eingestellten elektrischen Stromwert der Schalteinrichtung in dem anderen Zeitabschnitt halten.
  15. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromumsetzer das Leuchtpegel-Befehlssignal als eine analoge Signalspannung in einen elektrischen Strom umsetzt, welcher dem Leuchtpegel-Befehlssignal entspricht, so dass die Lichtabgabe in den Lichtabgabe- und elektrischen Durchlassstrom-Kennwerten des Halbleiterlasers durch eine polygonale Linie dargestellt wird, welche durch n gerade Linien gebildet ist, wobei n eine natürliche ganze Zahl ist, und die Messeinrichtung den elektrischen Steuerstrom der photoelektrischen Gegenkopplungsschleife dadurch misst, dass das Licht von dem Halbleiterlaser in einem konstanten Zeitabschnitt emittiert wird, wobei das Leuchtpegel-Befehlssignal auf mindestens 2n verschiedene Pegel eingestellt ist, und die Korrektureinrichtung die Steigung in Umsetz-Kennwerten des Stromumsetzers steuert, welche durch die geraden Linien angenähert sind, um so die Änderung im differentiellen Quantum-Wirkungsgrad des Halbleiterlasers in dem konstanten Zeitabschnitt durch das Messsignal von der Messeinrichtung zu korrigieren, und die Steigung in Umsetz-Kennwerten des Stromumsetzers in dem anderen Zeitabschnitt hält.
  16. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromumsetzer eine Einrichtung hat, um das Leuchtpegel-Befehlssignal als eine analoge Signalspannung in einen elektrischen Strom umzusetzen, welcher dem Leuchtpegel-Befehlssignal entspricht, so dass die Lichtabgabe in den Lichtabgabe- und elektrischen Durchlassstrom-Kennwerten des Halbleiterlasers durch eine polygonale Linie dargestellt ist, welche durch n gerade Linien gebildet ist, wobei n eine natürliche ganze Zahl ist, und eine Schalteinrichtung hat, um den elektrischen Durchlassstrom des Halbleiterlasers durch einen eingestellten elektrischen Stromwert mittels eines Schaltsignals ein- und auszuschalten, und die Messeinrichtung den elektrischen Steuerstrom der photoelektrischen Gegenkopplungsschleife dadurch misst, dass das Licht von dem Halbleiterlaser in einem konstanten Zeitabschnitt emittiert wird, wobei das Leuchtpegel-Befehlssignal auf mindestens 2n verschiedene Pegel eingestellt wird, und die Korrektureinrichtung die Steigung in Umsetz-Kenndaten des Stromumsetzers steuert, welche durch die geraden Linien angenähert sind, um so die Änderung im differentiellen Quantum- Wirkungsgrad des Halbleiterlasers in dem konstanten Zeitabschnitt durch das Messsignal von der Messeinrichtung zu korrigieren, und die Steigung in Umsetz-Kennwerten des Stromumsetzers in dem anderen Zeitabschnitt hält.
  17. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromumsetzer eine Einrichtung hat, um das Leuchtpegel-Befehlssignal als eine analoge Signalspannung in einen elektrischen Strom umzusetzen, welcher dem Leuchtpegel-Befehlssignal entspricht, so dass die Lichtabgabe in den Lichtabgabe- und elektrischen Durchlassstrom-Kennwerten des Halbleiterlasers durch eine polygonale Linie dargestellt ist, welche durch n gerade Linien gebildet ist, wobei n eine natürliche ganze Zahl ist, und die Messeinrichtung sowie die Korrektureinrichtung den elektrischen Steuerstrom der photoelektrischen Gegenkopplungsschleife zu Zeitpunkten eines hohen und eines tiefen Werts des Leuchtpegel-Befehlssignals in einem konstanten Zeitabschnitt abfragen, wobei das Leuchtpegel-Befehlssignal bei zumindest (2n – 1) verschiedenen konstanten Amplitudenwerten mit einem konstanten Offsetwert impuls-moduliert ist, und die Steigung und eine Polygonal- oder Schnittstelle jeder polygonalen Linie des Stromumsetzers steuern, was durch die polygonale Linie angenähert ist, um so einen Absolutwert einer Differenzspannung von Abfragewerten zu minimieren, welche diesen oberen und unteren Werten entsprechen, und die Steigung und die Polygonal- oder Schnittstelle jeder polygonalen Linie des Stromumsetzers in dem anderen Zeitabschnitt halten.
  18. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromumsetzer eine Einrichtung hat, um das Leuchtpegel-Befehlssignal als eine analoge Signalspannung in einen elektrischen Strom umzusetzen, welcher dem Leuchtpegel-Befehlssignal entspricht, so dass die Lichtabgabe in den Lichtabgabe- und elektrischen Durchlassstrom-Kenndaten des Halbleiterlasers durch eine Polygonallinie dargestellt ist, welche durch n gerade Linien gebildet ist, wobei n eine natürliche ganze Zahl ist, und eine Schalteinrichtung hat, um den elektrischen Durchlassstrom des Halbleiterlasers durch einen eingestellten elektrischen Stromwert mittels eines Schaltsignals ein- und auszuschalten, und die Messeinrichtung sowie die Korrektureinrichtung den elektrischen Steuerstrom der photoelektrischen Gegenkopplungsschleife zu Zeitpunkten eines hohen und eines tiefen Werts des Leuchtpegel-Befehlssignals in einem konstanten Zeitabschnitt abfragen, in welchem das Leuchtpegel-Befehlssignal bei zumindest 2n verschiedenen konstanten Amplitudenwerten mit einem konstanten Offsetwert impuls-moduliert wird, und die Steigung sowie eine Polygonal- oder Schnittstelle jeder Polygonallinie des Stromumsetzers, was durch die Polygonallinie angenähert ist, und den durch die Schaltein richtung geschalteten, eingestellten elektrischen Stromwert steuern, um so einen Absolutwert einer Differenzspannung von Abfragewerten zu minimieren, welche diesen oberen und unteren Werten entsprechen, und die Steigung sowie die Polygonal- oder Schnittstelle jeder polygonalen Linie des Stromumsetzers und den eingestellten elektrischen Stromwert in dem anderen Zeitabschnitt halten.
  19. Bildplattengerät, mit einer Halbleitersteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, um mit einem Laserstrahl von einem Halbleiterlaser eine Bildplatte zu bestrahlen, um Information aufzuzeichnen, wiederzugeben oder zu löschen.
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