JP3279464B2 - 二次元面発光レーザアレイ、およびその駆動方法および駆動装置 - Google Patents

二次元面発光レーザアレイ、およびその駆動方法および駆動装置

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    • HELECTRICITY
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は二次元面発光レーザ
アレイ、およびその駆動方法および装置に関し、特に1
フレームのパターン発光の所要時間を短縮し、かつ、信
号配線上の消費電力を減少して発熱を抑えたマトリック
ス配線の二次元面発光レーザアレイ、およびその駆動方
法および駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のマトリックス配線の二次元面発光
素子アレイとして、例えば、1994年発行のホトニク
ス テクノロジー レターズ(PHOTONICS T
ECHNOLOGY LETTERS)の第6巻、91
3ページより917ページに発表された二次元面発光レ
ーザアレイがある。図11は、この二次元面発光レーザ
アレイを示し、半絶縁性の半導体基板101上に二次元
アレイ状に配列された垂直共振器型の面発光半導体レー
ザ102を有する。面発光半導体レーザ102は、開口
103aを有するアノード電極103を有し、開口10
3aを有するアノード電極103は絶縁膜106上にあ
って端部に行パッド105を有した行配線104に接続
されている。カソード電極は半導体基板101上にある
列配線107に接続され列配線107は列パッド108
に接続されている。アレイ状に配列された二次元面発光
レーザ102の各列はイオン注入によって形成された高
抵抗層109によって絶縁分離されている。
【0003】以上の構成において、行配線104を順番
にクロック信号に基づいて選択し、これに同期して列配
線107に画像データに応じた電圧を印加すると、画像
信号に応じた発光パターンを得ることができる。
【0004】図12は、n×m(32×120=384
0)の二次元面発光レーザ102を有したマトリックス
配線の二次元面発光レーザアレイを示し、32本の行配
線104と120本の列配線107の交点に3840個
の二次元面発光レーザ102が配置されている。
【0005】図13はこの二次元面発光レーザアレイを
パターン発光させる駆動装置を示し、クロック10に基
づいて画像データ16をシリアルに同時に入力する12
個の第1のシフトレジスター11と、ラッチ信号17に
基づいて第1のシフトレジスター11から画像データを
パラレルに同時に入力する12個のラッチ回路12と、
電源Vssに接続され、ラッチ回路12にラッチされた
画像データに応じて対応する10本の列配線107に駆
動信号を出力する12個のドライバー13と、クロック
10に基づいて転送信号18をシフトする第2のシフト
レジスター14と、電源Vccに接続され、第2のシフ
トレジスタ14における転送信号18のシフト位置に基
づいて1本の行配線104を選択するセレクター15
と、行配線104と列配線107の交点に配置され、抵
抗RとレーザLDによって表示されている3840個の
二次元面発光レーザ102を有する。
【0006】図14はこの二次元面発光レーザアレイを
駆動する動作タイミングを示し、10個のクロック10
によって12個の第1のシフトレジスター11に10ビ
ットの画像データ16が同時に入力する。従って、合計
120ビットの画像データ16が120本の列配線10
7に割り当てられる。次に、ラッチ信号17によって画
像データ16がラッチ回路12にラッチされる。ラッチ
信号17と同じタイミングで転送信号18が出力されて
第2のシフトレジスター14に供給される。転送信号1
8が第2のシフトレジスター14の第1ビットの位置に
いるとき、セレクター15はj=1の行配線104に選
択信号を出力して選択する。このとき、ドライバー13
は12個のラッチ回路12にラッチされている画像デー
タ16に応じてi=1よりi=120までの列配線10
7に駆動信号を出力する。この結果、j=1の行配線1
04上で、列配線107を介して「1」の駆動信号を受
けた二次元面発光レーザ102は発光し、「0」の駆動
信号を受けた二次元面発光レーザ102は発光しない。
この時限は20nsである。
【0007】次に、転送信号18は第2のシフトレジス
ター14の第2ビットの位置へシフトする。同時に第1
のシフトレジスター11に次の120ビットの画像デー
タ16が入力し、ラッチ回路12にラッチされる。従っ
て、セレクター15はj=2の行配線104を選択し、
ドライバー13はその行配線104上の二次元面発光レ
ーザ102を画像データ16に応じて発光させる。この
ようにして、j=1よりj=32までの行配線104が
順に選択されることにより1フレームの発光パターンの
表示が終了する。
【0008】以上の動作では、120個の二次元面発光
レーザ102が20nsの時限の時分割で順に駆動され
るので、1フレームの発光パターンを得るのに要する時
間Tは、 T=3840個×20ns/120個 =640ns となる。
【0009】図15は図12に示した二次元面発光レー
ザアレイを駆動してパターン発光させる他の駆動装置を
示している。この駆動装置は図13の駆動装置と共通す
るが、列配線107を分割駆動するため、クロック10
に基づいて第2の転送信号20をシフトする第3のシフ
トレジスター19と、分割駆動のパターンで配置され、
第3のシフトレジスター19の出力とラッチ回路12の
出力の論理積を行ってドライバー13に出力するAND
回路21を有する構成において相違する。
【0010】図16は図12の二次元面発光レーザアレ
イを図15の駆動装置で駆動する動作タイミングを示
す。まず、j=1の行配線104が200nsの時限に
わたって選択される。この時限において、i=1〜12
0の列配線107が、転送信号20の第3のシフトレジ
スター19内のシフト位置に基づいて10群に、即ち、
i=1,11,・・・・・111,i=2,12,・・
・・・112,・・・・・,i=10,20,・・・・
・120の12個の二次元面発光レーザ102の群に分
割され、各群が20nsの時限にわたって駆動される。
次に、j=2の行配線104が選択され、同じように列
配線107が分割駆動される。このようにして、j=3
2までの行配線104が順に選択され、各行配線104
の選択において、列配線107の分割駆動に基づいて二
次元面発光レーザ102の分割駆動が行われる。これに
よって1フレームのパターン発光が行われる。
【0011】以上の動作では、各行配線104におい
て、12個の二次元面発光レーザ102をそれぞれ有す
る10群に分割されて駆動されるので、1フレームの発
光パターンを得るのに要する時間Tは、 T=3840個×20ns/12個 =6.4μs となる。
【0012】図17は図12に示した二次元面発光レー
ザアレイを駆動してパターン発光させる他の駆動装置を
示している。この駆動装置は図15の駆動装置と共通す
るが、クロック10に基づいて第2の転送信号20をシ
フトする第3のシフトレジスター19と、分割駆動のパ
ターンで配置され、第3のシフトレジスター19の出力
とラッチ回路12の出力の論理積を行ってドライバー1
3に出力するAND回路21を有する構成を有し、この
構成によって、j=1〜32の各行配線104の選択に
おいて、i=1〜120の列配線107が120に分割
されて二次元面発光レーザ102を1個ずつ駆動する構
成において相違する。
【0013】図18は図12の二次元面発光レーザアレ
イを図17の駆動装置で駆動する動作タイミングを示
す。まず、j=1の行配線104が2400nsの時限
にわたって選択される。この時限において、i=1〜1
20の列配線107が、転送信号20の第3のシフトレ
ジスター19内のシフト位置に基づいて120組、即
ち、i=1、i=2、・・・・・i=120の1個の二
次元面発光レーザ102に分割され、それぞれ20ns
の時限にわたって駆動される。次に、j=2の行配線1
04が選択され、同じように列配線107が駆動され
る。このようにして、j=32までの行配線104が順
に選択され、各行配線104の選択において、列配線1
07の分割駆動に基づいて二次元面発光レーザ102の
分割駆動が行われる。これによって1フレームのパター
ン発光が行われる。
【0014】以上の動作では、1個の二次元面発光レー
ザ102を順に駆動するので、1フレームの発光パター
ンを得るのに要する時間Tは、 T=3840個×20ns/1個 =76.8μs となる。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のマトリ
ックス2次元面発光レーザアレイによると、図13の駆
動装置によって駆動するときには、選択された行配線に
対して全ての2次元面発光レーザが同時に駆動されるこ
とになるので、近接するレーザ素子の発熱が影響して素
子特性を劣化させる。これを防ぐために、図15および
図17の駆動装置によって分割駆動すると、時分割で駆
動される2次元面発光レーザの個数が減少して1フレー
ムの所要時間が長くなる。また、行配線および列配線で
消費される電力は、時分割で駆動される2次元面発光レ
ーザの個数と列配線の抵抗値の積と、その個数の2乗値
と行配線の抵抗値の積との和に応じた値になるので、高
密度化にともなって電力消費の減少および発熱の制御に
限界が生じる。
【0016】従って、本発明の目的は1フレームのパタ
ーン発光の所要時間を短縮する二次元面発光レーザアレ
イ、およびその駆動方法および駆動装置を提供すること
にある。
【0017】本発明の他の目的は信号配線上で消費され
る電力を低減する二次元面発光レーザアレイ、およびそ
の駆動方法および駆動装置を提供することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
実現するための、第1の特徴として、並列に配置され、
複数の信号配線を有した列配線群と、前記列配線群と交
差するように並列に配置され、複数の信号配線を有した
行配線群と、前記列および行配線群の交点に位置し、ア
ノードおよびカソードが前記列および行配線群の各信号
配線にそれぞれ接続され、前記アノードと前記カソード
間に供給される電流により発光する複数の二次元面発光
レーザを備え、前記列あるいは行配線群を少なくとも2
群に分割して複数の分割列あるいは行配線群を形成する
ための電気的断続部を有する構成を備え、前記複数の二
次元面発光レーザは、前記二次元面発光レーザへの熱の
影響が減るように離れた位置の前記二次元面発光レーザ
が前記列および行配線群を構成する前記複数の信号配線
を介して駆動されることを特徴とする二次元面発光レー
ザアレイを提供する。
【0019】本発明は、上記の目的を実現するため、第
2の特徴として、並列に配置され、複数の信号配線を有
した列配線群と、前記列配線群と交差するように並列に
配置され、複数の信号配線を有した行配線群と、前記列
および行配線群の交点に位置し、アノードおよびカソー
ドが前記列および行配線群の各信号配線にそれぞれ接続
され、前記アノードと前記カソード間に供給される電流
により発光する複数の二次元面発光レーザを備え、前記
列あるいは行配線群を少なくとも2群に分割して複数の
分割列あるいは行配線群を形成するための電気的断続部
を有する構成を備えた二次元面発光レーザアレイを駆動
するための駆動方法において、前記複数の分割列あるい
は行配線群に対し、前記複数の分割列あるいは行配線群
に発光パターンを少なくとも2つに分割した複数の分割
発光パターンのデータを並列に供給し、前記データが前
記複数の分割列あるいは行配線群に供給されていると
き、前記複数の分割列あるいは行配線群に対応する複数
の行あるいは列配線群からそれぞれ選択された1本ずつ
の信号配線に配線信号を供給して前記二次元面発光レー
ザへの熱の影響が減るように離れた位置の前記二次元面
発光レーザが駆動されることを特徴とする二次元面発光
レーザアレイの駆動方法を提供する。
【0020】本発明は、上記の目的を実現するため、第
3の特徴として、並列に配置され、複数の信号配線を有
した列配線群と、前記列配線群と交差するように並列に
配置され、複数の信号配線を有した行配線群と、前記列
および行配線群の交点に位置し、アノードおよびカソー
ドが前記列および行配線群の各信号配線にそれぞれ接続
され、前記アノードと前記カソード間に供給される電流
により発光する複数の二次元面発光レーザを備え、前記
列あるいは行配線群を少なくとも2群に分割して複数の
分割列あるいは行配線群を形成するための電気的断続部
を有する構成を備えた二次元面発光レーザアレイと、前
記複数の分割列あるいは行配線群に対応し、前記複数の
分割列あるいは行配線群を発光パターンに応じて駆動す
る複数のドライバー回路と、前記複数の分割列あるいは
行配線群に対応した複数の行あるいは列配線群から各1
本ずつの信号配線を順に選択する複数のセレクター回路
を備え、前記複数のドライバ回路および前記複数のセレ
クター回路は、前記二次元面発光レーザへの熱の影響が
減るように離れた位置の前記二次元面発光レーザを駆動
することを特徴とする二次元面発光レーザアレイの駆動
装置を提供する。
【0021】
【発明の実施の形態】図1(a)は本発明の第1の実施
の形態におけるマトリックス配線の二次元面発光レーザ
アレイを示し、32本(j=1〜32)の行配線104
と、各120本(i=1〜120)の列配線107a、
107bを有する。行配線104および列配線107
a、107bは、それぞれ、中心の間隔が150μmの
間隔を有して交差するように並列に配置されており、そ
の交点に二次元面発光レーザ102がマトリクス状に配
置され、そのアノード(図示せず)に行配線104が、
カソード(図示せず)に列配線107a、107bが接
続されている。列配線107aと列配線107bは、j
=16とj=17の行配線104の間で分割されてい
る。二次元面発光レーザ102は5μmのスポット径を
有する。図1(b)は素子数を少なくして平面的に示
し、図11と同一の部分は同一の引用数字で示したので
重複する説明は省略するが、絶縁膜106が図示省略さ
れている。
【0022】図2はこの二次元面発光レーザアレイをパ
ターン発光させる駆動装置を示し、クロック10に基づ
いて画像データ16aをシリアルに同時に入力する12
個の第1のシフトレジスター11aと、ラッチ信号17
aに基づいて第1のシフトレジスター11aから画像デ
ータをパラレルに同時に入力する12個のラッチ回路1
2aと、電源Vssに接続され、ラッチ回路12にラッ
チされた画像データに応じて対応する10本の列配線1
07aに駆動信号を出力する12個のドライバー13a
と、クロック10に基づいて転送信号18aをシフトす
る第2のシフトレジスター14aと、電源Vccに接続
され、第2のシフトレジスター14aにおける転送信号
18aのシフト位置に基づいてj=1〜16の1本の行
配線104を選択するセレクター15aと、j=1〜1
6の行配線104と列配線107aの交点に配置され、
RとLDによって示されている1920個の二次元面発
光レーザ102を有する。この駆動装置は、更に、クロ
ック10に基づいて画像データ16bをシリアルに同時
に入力する12個の第3のシフトレジスター11bと、
ラッチ信号17bに基づいて第3のシフトレジスター1
1bから画像データをパラレルに同時に入力する12個
のラッチ回路12bと、電源Vssに接続され、ラッチ
回路12bにラッチされた画像データに応じて対応する
10本の列配線107bに駆動信号を出力する12個の
ドライバー13bと、クロック10に基づいて転送信号
18bをシフトする第4のシフトレジスター14bと、
電源Vccに接続され、第4のシフトレジスター14b
における転送信号18bのシフト位置に基づいてj=1
7〜32の1本の行配線104を選択するセレクター1
5bと、j=17〜32の行配線104と列配線107
bの交点に配置された1920個の二次元面発光レーザ
102を有する。
【0023】図3は図1の二次元面発光レーザアレイを
駆動する動作タイミングを示し、1個のクロック10に
よって各12個の第1および第3のシフトレジスター1
1a、11bに各10ビットの画像データ16a、16
bが同時に入力する。従って、合計各120ビットの画
像データ16a、16bが各120本の列配線107
a、107bに割り当てられる。次に、ラッチ信号17
a、17bによって画像データ16a、16bがラッチ
回路12a、12bにラッチされる。ラッチ信号17
a、17bと同じタイミングで供給された転送信号18
a、18bが第2および第4のシフトレジスター14
a、14bの第1ビットの位置にいるとき、セレクター
15a、15bはj=1の行配線104とj=17の行
配線104に選択信号を出力して選択する。このとき、
ドライバー13a、13bは各12個のラッチ回路12
a、12bにラッチされている画像データ16a、16
bに応じてi=1よりi=120までの列配線107
a、107bに駆動信号を出力する。この結果、j=1
およびj=17の行配線104上で、列配線107a、
107bを介して「1」の駆動信号を受けた二次元面発
光レーザ102は発光し、「0」の駆動信号を受けた二
次元面発光レーザ102は発光しない。この駆動時限が
20nsである。
【0024】次に、転送信号18a、18bは第2およ
び第4のシフトレジスター14a、14bの第2ビット
の位置へシフトする。同時に第1および第3のシフトレ
ジスター11a、11bに次の各120ビットの画像デ
ータ16a、16bが入力し、ラッチ回路12a、12
bにラッチされる。従って、セレクター15a、15b
はj=2およびj=18の行配線104を選択し、ドラ
イバー13a、13bはその行配線104上の二次元面
発光レーザ102を画像データ16a、16bに応じて
発光させる。このようにして、j=1よりj=16、お
よびj=17よりj=32までの行配線104が順に選
択されることにより1フレームの発光パターンの表示が
終了する。
【0025】以上の動作では、120×2=240個の
二次元面発光レーザ102が20nsの時限の時分割で
順に駆動されるので、1フレームの発光パターンを得る
のに要する時間Tは、 T=3840個×20ns/240個 =320ns となる。
【0026】図4は、図2の駆動装置において、列配線
107a、107bを12本ずつ選択するシフトレジス
ターとAND回路の組み合わせ(図15に示したシフト
レジスター19とAND回路21の組み合わせ)をドラ
イバー13a、13bの前段に付加した駆動装置の動作
タイミングを示している。まず、j=1およびj=17
の行配線104の選択において、転送信号20によって
i=1、11・・・・・111の10列おきの列配線1
07a、107bを選択して24個の二次元面発光レー
ザ102を駆動する。次に、転送信号20のシフトレジ
スター内のシフトによってi=2、12、・・・・・1
12の列配線107a、107bから順にi=10、2
0、・・・・・120までの列配線107a、107b
を選択して各24個の二次元面発光レーザ102を駆動
する。以下、j=16およびj=32の行配線104の
選択まで同じ動作が行われる。
【0027】以上の動作では、12×2=24個の二次
元面発光レーザ102が20nsの時限の時分割で順に
駆動されるので、1フレームの発光パターンを得るのに
要する時間Tは、 T=3840個×20ns/24個 =3,200ns=3.2μs となる。
【0028】図5は、図2の駆動装置において、列配線
107a、107bを1本ずつ選択するシフトレジスタ
とAND回路の組み合わせ(図17に示したシフトレジ
スター19とAND回路21の組み合わせ)をドライバ
ー13a、13bの前段に付加した駆動装置の動作タイ
ミングを示している。まず、転送信号20によってi=
1の列配線107a、107bを選択して2個の二次元
面発光レーザ102を駆動する。次に、転送信号20の
シフトレジスター内のシフトによってi=2の列配線1
07a、107bから順にi=120までの列配線10
7a、107bを選択して各2個の二次元面発光レーザ
102を駆動する。行配線104の選択は図4と同じで
ある。
【0029】以上の動作では、2個の二次元面発光レー
ザ102が20nsの時限の時分割で順に駆動されるの
で、1フレームの発光パターンを行うのに要する時間T
は、 T=3840個×20ns/2個 =38,400ns=38.4μs となる。
【0030】図1に示した二次元面発光レーザアレイを
図3、図4、および図5の動作タイミングで示した駆動
方法で駆動すると、列配線107a、107bを2分割
したので、1フレーム発光パターンの所要時間Tは、列
配線を分割しないときに比較して何れも1/2になる。
【0031】図6(a)は本発明の第2の実施の形態に
おけるマトリックス配線の二次元面発光レーザアレイを
示し、各32本(j=1〜32)の行配線104a、1
04bと、各120本(i=1〜120)の列配線10
7a、107bによって4分割された構成を有する。行
配線104a、104bおよび列配線107a、107
bは、それぞれ、中心の間隔が150μmの間隔を有し
て交差するように並列に配置れており、その交点に二次
元面発光レーザ102がマトリクス状に配置されてい
る。行配線104a、104bは二次元面発光レーザ1
02のアノード(図示せず)に、列配線107a、10
7bはそのカソード(図示せず)に接続されており、二
次元面発光レーザ102は5μmのスポット径を有す
る。図6(b)は素子数を少なくして平面的に示し、図
1(b)と同一の部分は同一の引用数字で示したので重
複する説明は省略する。
【0032】図7は図6の二次元面発光レーザを駆動し
てパターン発光させる駆動装置を示している。この駆動
装置は共通のクロック10によって動作する4組の駆動
回路により構成されており、各駆動回路は図13の駆動
回路と共通し、クロック10に基づいて画像データ16
a〜16dをシリアルに同時に入力する各6個の第1よ
り第4のシフトレジスター11a〜11dと、ラッチ信
号17a〜17dに基づいて第1より第4のシフトレジ
スター11a〜11dから画像データをパラレルに同時
に入力する各6個のラッチ回路12a〜12dと、電源
Vssに接続され、ラッチ回路12にラッチされた画像
データに応じて対応する各10本の列配線107a、1
07bに駆動信号を出力する各6個のドライバー13a
〜13dと、クロック10に基づいて転送信号18a〜
18dをシフトする第5より第8のシフトレジスター1
4a〜14dと、電源Vccに接続され、第5より第8
のシフトレジスター14a〜14dにおける転送信号1
8a〜18dのシフト位置に基づいて各1本の行配線1
04a、104bを選択するセレクター15a〜15d
と、行配線104a、104bと列配線107a、10
7bの交点に配置された二次元面発光レーザ102を有
する。
【0033】図8は図6の二次元面発光レーザアレイを
駆動する動作タイミングを示し、1個のクロック10に
よって各6個の第1より第4のシフトレジスター11a
〜11dに10ビットの画像データ16a〜16dが同
時に入力する。従って、合計各60ビットの画像データ
16a〜16dが各120本の列配線107a、107
bに割り当てられる。次に、ラッチ信号17a〜17d
によって画像データ16a〜16dがラッチ回路12a
〜12dにラッチされる。ラッチ信号17a〜17dと
同じタイミングで転送信号18a〜18dが出力されて
第5より第8のシフトレジスター14a〜14dに供給
される。転送信号18a、18bが第5および第6のシ
フトレジスター14a、14bの第1ビットの位置にい
るとき、および転送信号18c、18dが第7および第
8のシフトレジスター14c、14dの第9ビットの位
置にいるとき、セレクター15a〜15dはj=1およ
びj=17の行配線104a、およびj=9およびj=
25の行配線104bに選択信号を出力して選択する。
このとき、ドライバー13a〜13dは各6個のラッチ
回路12a〜12dにラッチされている画像データ16
a〜16dに応じてi=1よりi=120までの列配線
107a、107bに駆動信号を出力する。この結果、
j=1およびj=17の行配線104a、およびj=9
およびj=25の行配線104b上で、列配線107
a、107bを介して「1」の駆動信号をうけた二次元
面発光レーザ102は発光し、「0」の駆動信号をうけ
た二次元面発光レーザ102は発光しない。この駆動時
限が20nsである。
【0034】次に、転送信号18a、18bは第5およ
び第6のシフトレジスター14a、14bの第2ビット
の位置へシフトし、転送信号18c、18dが第7およ
び第8のシフトレジスター14c、14dの第10ビッ
トの位置へシフトする。同時に第1より第4のシフトレ
ジスター11a〜11dに次の各60ビットの画像デー
タ16a〜16dが入力し、ラッチ回路12a〜12d
にラッチされる。従って、セレクター15a、15bは
j=2およびj=18の行配線104aを、セレクター
15c、15dはj=10およびj=26の行配線10
4bを選択し、ドライバー13a〜13dはその行配線
104a、104b上の二次元面発光レーザ102を画
像データ16a〜16dに応じて発光させる。このよう
にして、タイミングチャートに示すように駆動されるこ
とにより1フレームの発光パターンの表示が終了する。
【0035】以上の動作は、240個の二次元面発光レ
ーザ102が20nsの時限の時分割で順に駆動される
ので、1フレームの発光パターンを得るのに要する時間
Tは、 T=3840個×20ns/240個 =320ns となる。
【0036】図9は、図7の駆動装置において、列配線
107a、107bを4群の各群で6本ずつ選択するシ
フトレジスターとAND回路の組み合わせ(図15に示
したシフトレジスター19とAND回路21の組み合わ
せ)をドライバー13a〜13dの前後に付加した駆動
装置の動作タイミングを示している。まず、j=1と1
7の2本の行配線104aと、j=9と25の行配線1
04bに同時に信号を印加し、これに同期して10列お
きのi=1、11、・・・・・、111の列配線107
aと1070bに同時に独立したバイアス電圧を印加す
ることで、4本の行配線上の24個の二次元面発光レー
ザ102を同時に独立に駆動する。以下順番にi=2、
12、・・・・・112からi=10、20、・・・・
・120までバイアス電圧を印加する。この駆動手順を
4本の行配線j=2と18の行配線104aとj=10
と26の行配線104bからj=8と24の行配線とj
=16と32の行配線104bまで順番に行い、更に、
同様の手順をj=1と17の行配線104bとj=9と
25の行配線104aから行配線j=8と24の行配線
104bとj=16と32の行配線104aまで順番に
行うことで所定の発光パターンが得られる。
【0037】以上の動作では、6×4=24個の二次元
面発光レーザ102が20nsの時限の時分割で順に駆
動されるので、1フレームの発光パターンを得るのに要
する時間Tは、 T=3840個×20ns/24個 3,200ns=3.2μs となる。
【0038】図10は、図7の駆動装置において、列配
線107a、107bを1本ずつ選択するシフトレジス
ターとAND回路の組み合わせ(図17に示したシフト
レジスター19とAND回路21の組み合わせ)をドラ
イバー13a〜13dの前段に付加した駆動装置の動作
タイミングを示している。まず、j=1と17の2本の
行配線104aと、j=9と25の行配線104bに同
時に信号を印加し、これに同期してi=1と61の列配
線107aと1070bに同時に独立したバイアス電圧
を印加することで、4個の二次元面発光レーザ102を
同時に独立に駆動する。以下順番にi=2と62からi
=60と120までバイアス電圧を印加する。この駆動
手順を4本の行配線j=2と18の行配線104aと、
j=10と26の行配線104bからj=8と24の行
配線104aと、j=16と32の行配線104bまで
順番に行い、更に、同様の手順をj=1と17の行配線
104bとj=9と25の行配線104aから行配線j
=8と24の行配線104bとj=16と32の行配線
104aまで順番に行うことで所定の発光パターンが得
られる。
【0039】以上の動作では、4個の二次元面発光レー
ザ102が20nsの時限の時分割で順に駆動されるの
で、1フレームの発光パターンを得るのに要する時間T
は、 T=3840個×20ns/4個 =19,200ns=19.2μs となる。図6に示した二次元面発光レーザアレイを図
8,9,10の動作タイミングで示した駆動方法で駆動
すると、1フレームの発光パターンの所要時間Tは配線
を分割しないときに比較して、図8,9では1/2、図
10では1/4になる。
【0040】次に、行配線および列配線の発熱を検討す
る。 (1) 図12の従来の二次元面発光レーザアレイの1本の
列配線107の抵抗をR 1 、1本の行配線104の抵抗
をR2 、1つの二次元面発光レーザ102の動作電流を
I、1本の行配線104上で駆動される二次元面発光レ
ーザ102の数をp、および、同時に駆動する素子の数
をp’とする。 (イ) 列配線107の消費電力W11 =pI2 1 (ロ) 行配線104の消費電力W22 =(pI)2 ・R2 (ハ) 消費電力W1 とW2 の和W W=pI2 1 +(pI)2 ・R2 ここで、図14のような駆動方法では、p=p’=12
0となり、 W=120I2 1 +(120I)2 ・R2 (2) 図1の本発明の二次元面発光レーザアレイ p’=120個の素子を図4の駆動方法で2群の各群で
60個の面発光レーザを同時に駆動するとp=60とな
る。 (イ) 列配線107a、107bの消費電力W11 =2×60×I2 ×R1 /2 (ロ) 行配線104の消費電力W2 2本の行配線104に同時に電流が流れるので W2 =2×(60×I)2 ×R2 (ハ) 消費電力W1 とW2 の和W W=120I2 ×R1 /2+(120I)2 ×R2 /2 以上により、同じ素子数を同時に駆動する場合でも、上
記(1) の従来の二次元面発光レーザアレイの消費電力に
比較して1/2になる。 (3) 図6の本発明の二次元面発光レーザアレイ (a) 図8の駆動方法によると、p’=240,p=60
となる。 W=W1 +W2 =240I2 ×R1 /2+4×(60I)2 ×R2 /2 =120I2 ×R1 +(120I)2 ×R2 /2 以上より、同時に駆動する素子の数が倍増しても上記
(1) の従来の二次元面発光レーザアレイの消費電力に比
較して行配線による消費電力が1/2になる。 (b) 図9の駆動方法において、4群の各群で30個の二
次元面発光レーザを同時に駆動すると、p’=120,
p=30となる。 W=W1 +W2 =120I2 ×R1 /2+4×(30I)2 ×R2 /2 =120I2 ×R1 /2+(120I)2 ×R2 /8 以上により、同時に駆動する素子の数が同じでも上記
(1) の従来の二次元面発光レーザアレイの消費電力に比
較して列配線の消費電力が1/2になり、行配線による
消費電力が1/8になる。
【0041】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明のマトリック
ス配線の二次元面発光レーザアレイによると、行配線と
列配線の少なくとも1つの配線を複数の群に分割したの
で、1フレームの発光パターンを得るのに要する時間を
短縮でき、かつ、配線による発熱を低減して二次元面発
レーザの劣化を抑えることができる。
【0042】本発明のマトリックス配線の二次元面発光
レーザアレイの駆動方法および装置によると、二次元面
発光レーザを間隔的に離して駆動できるので、隣接する
二次元面発光レーザへの発熱の影響を低減することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の第1の実施の形態におけるマ
トリックス配線の二次元面発光レーザアレイを示す説明
図。(b)はその平面図。
【図2】本発明の第1の実施の形態における二次元面発
レーザアレイの駆動装置を示すブロック図。
【図3】本発明の第1の実施の形態における二次元面発
レーザアレイの駆動方法を示すタイミングチャート
(1行すべての素子を同時駆動)。
【図4】本発明の第1の実施の形態における二次元面発
レーザアレイの駆動方法を示すタイミングチャート
(離れた素子を同時駆動)。
【図5】本発明の第1の実施の形態における二次元面発
レーザアレイの駆動方法を示すタイミングチャート
(1素子づつを駆動)。
【図6】(a)は本発明の第2の実施の形態におけるマ
トリックス配線の二次元面発光レーザアレイを示す説明
図。(b)はその平面図。
【図7】本発明の第2の実施の形態における二次元面発
レーザアレイの駆動装置を示すブロック図。
【図8】本発明の第2の実施の形態における二次元面発
レーザアレイの駆動方法を示すタイミングチャート
(1行すべての素子を同時駆動)。
【図9】本発明の第2の実施の形態における二次元面発
レーザアレイの駆動方法を示すタイミングチャート
(離れた素子を同時駆動)。
【図10】本発明の第2の実施の形態における二次元面
発光レーザアレイの駆動方法を示すタイミングチャート
(1素子づつを駆動)。
【図11】従来のマトリックス配線の二次元面発光レー
ザアレイの斜視的な説明図。
【図12】従来のマトリックス配線の二次元面発光レー
ザアレイの平面的な説明図。
【図13】従来のマトリックス配線の二次元面発光レー
ザアレイの駆動装置を示すブロック図(1行すべての素
子を同時駆動)。
【図14】従来のマトリックス配線の二次元面発光レー
ザアレイの駆動方法を示すタイミングチャート(1行す
べての素子を同時駆動)。
【図15】従来のマトリックス配線の二次元面発光レー
ザアレイの駆動装置を示すブロック図(離れた素子を同
時駆動)。
【図16】従来のマトリックス配線の二次元面発光レー
ザアレイの駆動方法を示すタイミングチャート(離れた
素子を同時駆動)。
【図17】従来のマトリックス配線の二次元面発光レー
ザアレイの駆動装置を示すブロック図(1素子づつを駆
動)。
【図18】従来のマトリックス配線の二次元面発光レー
ザアレイの駆動方法を示すタイミングチャート(1素子
づつを駆動)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂本 朗 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼ ロックス株式会社 海老名事業所内 (56)参考文献 特開 平6−155054(JP,A) 特開 平3−289618(JP,A) 特開 昭49−128745(JP,A) 特開 平4−93921(JP,A) 実開 昭60−125677(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/44 B41J 2/45 B41J 2/455 G09G 3/32 H04N 5/66

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 並列に配置され、複数の信号配線を有し
    た列配線群と、 前記列配線群と交差するように並列に配置され、複数の
    信号配線を有した行配線群と、 前記列および行配線群の交点に位置し、アノードおよび
    カソードが前記列および行配線群の各信号配線にそれぞ
    れ接続され、前記アノードと前記カソード間に供給され
    る電流により発光する複数の二次元面発光レーザを備
    え、 前記列あるいは行配線群を少なくとも2群に分割して複
    数の分割列あるいは行配線群を形成するための電気的断
    続部を有する構成を備え 前記複数の二次元面発光レーザは、前記二次元面発光レ
    ーザへの熱の影響が減るように離れた位置の前記二次元
    面発光レーザが前記列および行配線群を構成する前記複
    数の信号配線を介して駆動される ことを特徴とする二次
    元面発光レーザアレイ。
  2. 【請求項2】 並列に配置され、複数の信号配線を有し
    た列配線群と、前記列配線群と交差するように並列に配
    置され、複数の信号配線を有した行配線群と、前記列お
    よび行配線群の交点に位置し、アノードおよびカソード
    が前記列および行配線群の各信号配線にそれぞれ接続さ
    れ、前記アノードと前記カソード間に供給される電流に
    より発光する複数の二次元面発光レーザを備え、前記列
    あるいは行配線群を少なくとも2群に分割して複数の分
    割列あるいは行配線群を形成するための電気的断続部を
    有する構成を備えた二次元面発光レーザアレイを駆動す
    るための駆動方法において、 前記複数の分割列あるいは行配線群に対し、前記複数の
    分割列あるいは行配線群に発光パターンを少なくとも2
    つに分割した複数の分割発光パターンのデータを並列に
    供給し、 前記データが前記複数の分割列あるいは行配線群に供給
    されているとき、前記複数の分割列あるいは行配線群に
    対応する複数の行あるいは列配線群からそれぞれ選択さ
    れた1本ずつの信号配線に配線信号を供給して前記二次
    元面発光レーザへの熱の影響が減るように離れた位置の
    前記二次元面発光レーザが駆動されることを特徴とする
    二次元面発光レーザアレイの駆動方法。
  3. 【請求項3】 並列に配置され、複数の信号配線を有し
    た列配線群と、前記列配線群と交差するように並列に配
    置され、複数の信号配線を有した行配線群と、前記列お
    よび行配線群の交点に位置し、アノードおよびカソード
    が前記列および行配線群の各信号配線にそれぞれ接続さ
    れ、前記アノードと前記カソード間に供給される電流に
    より発光する複数の二次元面発光レーザを備え、前記列
    あるいは行配線群を少なくとも2群に分割して複数の分
    割列あるいは行配線群を形成するための電気的断続部を
    有する構成を備えた二次元面発光レーザアレイと、 前記複数の分割列あるいは行配線群に対応し、前記複数
    の分割列あるいは行配線群を発光パターンに応じて駆動
    する複数のドライバー回路と、 前記複数の分割列あるいは行配線群に対応した複数の行
    あるいは列配線群から各1本ずつの信号配線を順に選択
    する複数のセレクター回路を備え 前記複数のドライバ回路および前記複数のセレクター回
    路は、前記二次元面発光レーザへの熱の影響が減るよう
    に離れた位置の前記二次元面発光レーザを駆動する こと
    を特徴とする二次元面発光レーザアレイの駆動装置。
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