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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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JP3279464B2
JP3279464B2 JP28956995A JP28956995A JP3279464B2 JP 3279464 B2 JP3279464 B2 JP 3279464B2 JP 28956995 A JP28956995 A JP 28956995A JP 28956995 A JP28956995 A JP 28956995A JP 3279464 B2 JP3279464 B2 JP 3279464B2
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column
surface emitting
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将央 山本
泉 岩佐
茂行 大竹
朗 坂本
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Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
Fujifilm Business Innovation Corp
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/42—Arrays of surface emitting lasers
    • H01S5/423—Arrays of surface emitting lasers having a vertical cavity
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
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    • H10H29/10—Integrated devices comprising at least one light-emitting semiconductor component covered by group H10H20/00
    • H10H29/14—Integrated devices comprising at least one light-emitting semiconductor component covered by group H10H20/00 comprising multiple light-emitting semiconductor components
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  • Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)

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Ｗ1 Ｗ1 ＝ｐＩ2 Ｒ1 (ロ) 行配線１０４の消費電力Ｗ2 Ｗ2 ＝（ｐＩ）2 ・Ｒ2 (ハ) 消費電力Ｗ1 とＷ2 の和Ｗ Ｗ＝ｐＩ2 Ｒ1 ＋（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 Ｒ1 ＋（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Ｗ1 Ｗ1 ＝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
光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
光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
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４】本発明の第１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
（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
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
光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
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９】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
（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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