JP2008112950A - Lasar diode luminescent circuit - Google Patents
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Description
本発明はレーザーダイオードの発光回路に関し、特に直流で安定した発光を得るレーザーポインタなどに利用するための回路に関する。 The present invention relates to a light emitting circuit of a laser diode, and more particularly to a circuit for use in a laser pointer or the like that obtains stable light emission by direct current.
図3は従来のレーザーダイオード発光回路の一例を示す回路図である。 FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of a conventional laser diode light emitting circuit.
図3は、特許第2134067(特公平08−031649)の従来例として掲載された回路であり、1がレーザーダイオード、2がレーザーダイオードの光出力を検出するフォトダイオード、3がパルス信号源、4、5が正電源である。抵抗器11はフォトダイオード2の信号を電圧に換えるものである。6は演算増幅器であり、フォトダイオードの抵抗器11で作った電圧信号と、7のデューティ比較器で作った電圧との差を入力して、差分を増幅してレーザーダイオード1の駆動電流を得る構成となっている。 FIG. 3 is a circuit described as a conventional example of Japanese Patent No. 2340667 (Japanese Patent Publication No. 08-031649), in which 1 is a laser diode, 2 is a photodiode for detecting the optical output of the laser diode, 3 is a pulse signal source, 4
この従来のレーザーダイオード発光回路はパルス信号源3の出力信号をデューティ比較器7が受け、ここで得られたパルス幅での交流信号がレーザーダイオード1を駆動する基準信号となっている。したがって、発光量は主にパルス幅で決まっており、駆動電流は交流特有の脈動を有している。 In this conventional laser diode light emitting circuit, the output signal of the pulse signal source 3 is received by the duty comparator 7, and the AC signal with the pulse width obtained here is a reference signal for driving the laser diode 1. Therefore, the light emission amount is mainly determined by the pulse width, and the drive current has a pulsation peculiar to alternating current.
上述したレーザーダイオード回路は、パルス信号発生器を基準電圧源としており、交流駆動となっているため、レーザーポインタへのこの回路を利用すると明るさの脈動が生じるという欠点があった。従来の回路構成で、直流駆動回路に代えるため、パルス信号発生器3を直流電圧源に代え、デューティ比較器8を電圧比較器に代えても、安定した直流駆動動作は得られない。従来のパルス幅での制御から振幅での制御に代えるには、振幅の安定を得ることが必要であるからで、レーザーダイオード動作点の温度変化や発光時の過渡現象などでの異常状態を検出し、動作へ帰還する回路が必要である。 The laser diode circuit described above uses a pulse signal generator as a reference voltage source and is driven by alternating current, so that there is a drawback that brightness pulsation occurs when this circuit is used as a laser pointer. Since the conventional circuit configuration is replaced with a DC drive circuit, a stable DC drive operation cannot be obtained even if the pulse signal generator 3 is replaced with a DC voltage source and the duty comparator 8 is replaced with a voltage comparator. Switching from conventional pulse width control to amplitude control requires that the amplitude be stable, and therefore detects abnormal conditions such as temperature changes at laser diode operating points and transient phenomena during light emission. However, a circuit that returns to the operation is necessary.
本発明の目的は、レーザーダイオードを直流駆動で安定した動作を得ることである。具体的には過大な光出力の発生時の駆動電流の抑制とフォトダイオードでの検出信号が途絶えた際にレーザーダイオード駆動電流を増やし続けてレーザーダイオードの破損に至ることをなくす回路を提供することにある。 An object of the present invention is to obtain a stable operation of a laser diode by direct current drive. Specifically, to provide a circuit that suppresses the drive current when excessive light output occurs and prevents the laser diode from being damaged by continuously increasing the laser diode drive current when the detection signal at the photodiode stops. It is in.
本発明は、レーザーダイオードと、これにつながる第1のNPNトランジスタと、このトランジスタを駆動する第1の演算増幅器と、この演算増幅器の入力端子に設定する第1の基準電圧と、前記第1のNPNトランジスタにつながり電流を検出する抵抗器と、第1の演算増幅器の出力と第1のNPNトランジスタの入力の間に位置する2本の抵抗分割回路からなるレーザーダイオード駆動回路部(以下、駆動回路部という)と、レーザーダイオードの発光を受けるフォトダイオードと、このフォトダイオードの信号を受け増幅し出力するフォトダイオード信号増幅回路部(以下、増幅回路部という)と、この増幅回路部の出力を受けて第2の基準電圧との大きさを比較判定する第2の演算増幅器からなる第1の比較判定回路部(以下、第1の比較判定回路部という)と、前記増幅回路部の出力を受けて第3の基準電圧と大きさを比較し、判定した信号を積分して出力する第3の演算増幅器を有する第2の比較判定部(以下、第2の比較判定回路部という)とで構成される。 The present invention includes a laser diode, a first NPN transistor connected to the laser diode, a first operational amplifier that drives the transistor, a first reference voltage that is set at an input terminal of the operational amplifier, and the first A laser diode driving circuit unit (hereinafter referred to as a driving circuit) comprising a resistor connected to an NPN transistor and detecting a current, and two resistance dividing circuits located between the output of the first operational amplifier and the input of the first NPN transistor A photodiode that receives the light emitted from the laser diode, a photodiode signal amplifier circuit section that receives and amplifies and outputs the signal of the photodiode (hereinafter referred to as an amplifier circuit section), and an output of the amplifier circuit section A first comparison / determination circuit unit (hereinafter referred to as a first comparison / determination circuit unit) comprising a second operational amplifier for comparing and determining the magnitude of the second reference voltage. A second comparison / determination having a third operational amplifier that receives the output of the amplifier circuit and compares the magnitude with a third reference voltage and integrates and outputs the determined signal. Part (hereinafter referred to as a second comparison / determination circuit part).
次に本発明について図面を参照して詳細に説明する。図1、図2は本発明の一実施例を示す回路図である。 Next, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 and 2 are circuit diagrams showing an embodiment of the present invention.
レーザーダイオード101は、第1のNPNトランジスタ102につながり駆動される。レーザーダイオード101を駆動する電流により抵抗器104の両端に電圧が発生し、この電圧を演算増幅器103が入力し、第1の基準電圧と比較する。基準電圧よりも低い場合は演算増幅器からより高い電圧が出力され、この出力電圧は抵抗器501と抵抗器502で電圧分割され、第1のNPNトランジスタ102のベース電極へ供給され、抵抗器104の両端の電圧が第1の基準電圧値に等しくなった時点でレーザーダイオード101の駆動電流が一定となる。図1は、抵抗器501と抵抗器502の接続点には制限回路部のNPNトランジスタ202がつながることで、レーザーダイオード101への供給電流に制限をかける構成である。すなわち、図1では第1の基準電圧でレーザーダイオード101への供給する電流値が決まり、フォトダイオード107でモニタしている光信号に異常が起きた際に、第2のNPNトランジスタ202が、第1のNPNトランジスタ102のベース遮断を行う。フォトダイオード107はレーザーダイオード101の光信号を検出して電気信号とし、抵抗器503によって電圧信号となる。この信号は微弱なため、一旦、増幅回路部で増幅する。本特許の一実施例を示す図1では、この増幅回路部の出力電圧を受けて第2の基準電圧との大きさを比較判定する第2の演算増幅器303からなる第1の比較判定回路部(以下、第1の比較判定回路部という)と、前記増幅回路部の出力を受けて第3の基準電圧と大きさを比較し、判定した信号を積分して出力する第3の演算増幅器を有する第2の比較判定部(以下、第2の比較判定回路部という)とで構成される。第2の比較判定回路分の積分器は抵抗器506とコンデンサー601で時定数が決まる。第1の比較判定回路部の出力と第2の比較判定回路部の出力は、ワイヤードOR接続して、第2のNPNトランジスタ202の入力をとなり、このNPNトランジスタ202は、駆動回路部の第1のNPNトランジスタのベースへ制御信号を出力する制限回路の役目を果たす。このNPNトランジスタ202は駆動回路部の抵抗器502と並列に入っており、NPNトランジスタ202が完全にONすると抵抗器502は短絡状態、すなわち、駆動電圧が0Vとなり、NPNトランジスタ102のベースが遮断される。このとき、抵抗器501は、演算増幅器の出力が直接地絡することを防いでいる。 The laser diode 101 is connected to and driven by the
本発明では、比較判定回路を2つ、すなわち、定常状態での帰還系と瞬時的な状態での帰還系の2つを有していることで直流動作の安定を図っている。第1の比較判定回路部ではフォトダイオード107からの瞬時的な帰還系を構成しており、第2の比較判定回路部では定常状態での帰還系を構成している。例えば、フォトダイオード107の過大電圧を制限回路部に伝え、NPNトランジスタ202で駆動回路部の電流を制限し、同時に第2の比較判定回路部ではフォトダイオード107の断線検出を行う。通常、断線状態は不可逆で、一旦起きると保持されるため、積分器で制限回路部へ出力信号を遅らせることで、誤動作が起きにくくなる。フォトダイオード107の信号は通常小さな信号であり断線時にはこれが極端に小さくなる訳で、断線検出はノイズに埋もれやすいことから、積分器を入れることで時間変化するノイズを除去して、先の瞬時的な帰還系(第1の比較判定回路)と相まって安定した動作が得られる。 In the present invention, two comparison / determination circuits, that is, two feedback systems in a steady state and a feedback system in an instantaneous state, are provided to stabilize the DC operation. The first comparison / determination circuit unit constitutes an instantaneous feedback system from the
図2に示す本発明の実施例では、第1の比較判定回路部の出力と第2の比較判定回路部の出力を抵抗器507と508で分圧して駆動回路部の第1の基準電圧とする。図1の実施例ではレーザーダイオード101の駆動電流の最大値を第1の基準電圧で決めていたが、図2では、第1と第2の比較判定回路部の出力電圧値で駆動電流の最大値が決まる。定常状態では第2の比較判定部で決まり、過渡現象時の制限は第1の比較判定部が行うことは図1の動作と原理的には同じである。なお、図1および図2中のVccは演算増幅器の電源記号である。 In the embodiment of the present invention shown in FIG. 2, the output of the first comparison / determination circuit unit and the output of the second comparison / determination circuit unit are divided by
以上説明したように、本発明のレーザーダイオード発光回路は、比較判定回路を2つ、すなわち、定常状態での帰還系と瞬時的な状態での帰還系の2つを有し、定常状態の帰還系には積分器があることで時間変化するノイズを除去し、先の瞬時的な帰還系(第1の比較判定回路)との出力をひとつにして駆動回路部を制限することで直流駆動での安定した動作が得られるという効果がある。さらに、図1の実施例では第1の基準電圧で最大電流値が決まるため、この値を安全動作圏内とすることで、フォトダイオード107からの帰還系の誤動作等に関係なく、安全動作が確保できるという効果がある。図2の実施例ではこの効果についてはないが、部品点数が図1よりも少なくなるという効果があり、最大電流値を制限する場合には、演算増幅器の103の基準電圧側の入力端子と接地間にツェナーダイオード入れることで、図1と同等の効果を得ることが出来る。 As described above, the laser diode light emitting circuit of the present invention has two comparison / determination circuits, that is, a feedback system in a steady state and a feedback system in an instantaneous state. The system has an integrator to eliminate time-varying noise, and the drive circuit unit is limited to a single output from the previous instantaneous feedback system (first comparison / determination circuit). It is possible to obtain a stable operation. Further, in the embodiment of FIG. 1, the maximum current value is determined by the first reference voltage, and thus safe operation is ensured by setting this value within the safe operation range regardless of malfunction of the feedback system from the
1,101 レーザーダイオード
3 パルス信号源
2,102,202 NPNトランジスタ
6,103,203,303,403 演算増幅器
104,501,502,503, 抵抗器
504,505,506,507,
508,11
7 デューティ比較器
107 フォトダイオード
12,601 コンデンサー
4,5,110 正電源DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,101 Laser diode 3 Pulse signal source 2,102,202 NPN transistor 6,103,203,303,403 Operation amplifier 104,501,502,503, Resistor 504,505,506,507,
508,11
7
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006319255A JP2008112950A (en) | 2006-10-30 | 2006-10-30 | Lasar diode luminescent circuit |
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JP2006319255A JP2008112950A (en) | 2006-10-30 | 2006-10-30 | Lasar diode luminescent circuit |
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Family Applications (1)
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JP2006319255A Pending JP2008112950A (en) | 2006-10-30 | 2006-10-30 | Lasar diode luminescent circuit |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110207836A (en) * | 2019-05-17 | 2019-09-06 | 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 | A kind of single-photon detector and its high-voltage high-speed adjust circuit |
CN116660208A (en) * | 2023-05-30 | 2023-08-29 | 埃尔法(山东)仪器有限公司 | Laser gas detection circuit and gas detector |
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2006
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CN116660208A (en) * | 2023-05-30 | 2023-08-29 | 埃尔法(山东)仪器有限公司 | Laser gas detection circuit and gas detector |
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