JP2009170870A - レーザアレイ駆動回路 - Google Patents

Abstract

【課題】回路パターンのサイズを小さくすることができるレーザアレイ駆動回路を提供する。
【解決手段】各チャージ用コンデンサ１４に対して低オン抵抗で、かつ、大電流を高速スイッチングできるＬＤ駆動用スイッチング素子１６を共通化し、各駆動回路２２の各チャージ用コンデンサ１４に電荷を蓄積するためのチャージ用スイッチング素子２０を別途設ける。これにより、発光ボード５において、ＬＤアレイ１３とＬＤ駆動用スイッチング素子１６とを近づけて配置し、ＬＤアレイ１３と各チャージ用コンデンサ１４との配置関係のみを考慮してＬＤアレイ１３と各チャージ用コンデンサ１４とをレイアウトすることで、ＬＤ１７および各チャージ用コンデンサ１４を含んだ回路パターンのサイズを小さくする。
【選択図】図３

Description

本発明は、発光予定のレーザ・ダイオードに対応したチャージ用コンデンサに順番に電荷を蓄積し、レーザ・ダイオード駆動用スイッチング素子のオン／オフを繰り返すことで、複数のレーザ・ダイオードを順番に発光させてパルス光を照射するレーザアレイ駆動回路に関する。

従来より、半導体レーザ・ビーム・スキャナーが、例えば特許文献１で提案されている。具体的に、特許文献１では、複数のレーザ・ダイオードを一列に配置させた半導体レーザ・アレイと、この半導体レーザ・アレイにおけるレーザ・ビームの射出方向に配置された凸レンズとを備えた半導体レーザ・ビーム・スキャナーが提案されている。

この半導体レーザ・ビーム・スキャナーでは、半導体レーザ・アレイの発光点位置と凸レンズの焦点距離とにより決まる角度にレーザ・ビームを偏向させる電子スキャン方式が採用されている。また、各レーザ・ダイオードに個別に接続されている駆動回路によって、各レーザ・ダイオードに時間差が与えられて各レーザ・ダイオードが順次点灯させられる。レーザ・ダイオードによってスキャンできる範囲が決められているため、レーザ・ビームが半導体レーザ・アレイの一方の端から順に射出されると、半導体レーザ・ビーム・スキャナーの前方がスキャンされるようになっている。

一般に、単一のレーザ・ダイオードを駆動する駆動回路として、コンデンサに充電した電荷をＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子をオンさせることによって、急峻なパルス電流をレーザ・ダイオードに印加する方式が採用されている。この方式において、レーザ・ダイオードにて必要なパルス光を得るためには、各レーザ・ダイオードに数十アンペアの電流を数十ナノ秒で印加する必要がある。このため、低オン抵抗で、かつ、大電流を高速スイッチングできる能力を持つＭＯＳＦＥＴの選定が必要であり、上記能力を持つＭＯＳＦＥＴはチップサイズも大きく、例えば□３×３ｍｍ程度である。また、レーザ・ダイオードとコンデンサとＭＯＳＦＥＴを接続する回路パターンは太く短く配線することが必要である。
特開平１−１５２６８３号公報

しかしながら、上記サイズのＭＯＳＦＥＴを採用することにより、回路パターンのサイズを最小にすることが困難になってしまう。このことについて、図６を参照して説明する。

図６は、半導体レーザ・アレイ３０、ＭＯＳＦＥＴ３１、チップコンデンサ３２を回路基板３３にレイアウトした図である。上述のように、各レーザ・ダイオードを個別に駆動してレーザ・ビームをスキャンするために、各レーザ・ダイオードに個別のチップコンデンサ３２とＭＯＳＦＥＴ３１とを回路基板３３にレイアウトすることとなる。

この場合、レーザ・ダイオードやチップコンデンサ３２を接続する配線に生じる寄生抵抗や寄生インダクタンスの配線インピーダンスが同じ値になるように配線の長さをそれぞれ等しくして各チップコンデンサ３２や各ＭＯＳＦＥＴ３１をレイアウトする。しかし、図６に示されるように、上述のサイズのＭＯＳＦＥＴ３１を回路基板３３に並べると、回路基板３３に配置できるＭＯＳＦＥＴ３１の数が制限されてしまい、ひいてはレーザ・ダイオードの数も制限されてしまう。これにより、広範囲で高精度にスキャンできなくなる。

そこで、レーザ・ダイオードの数を多くし、これに伴ってＭＯＳＦＥＴ３１の数を増やすことが考えられる。しかし、回路基板３３のサイズが大きくなってしまい、ひいては回路パターンのサイズも大きくなってしまう。これにより、寄生抵抗や寄生インダクタンスの配線インピーダンスも大きくなり、パルス幅が広がる場合やパルスが複数に割れる場合、パルスが消失する場合があり、さらにはパルス波形が崩れたり波高値がさがったりしてしまい、急峻なパルス電流を流すことができなくなる。

本発明は、上記点に鑑み、回路パターンのサイズを小さくすることができるレーザアレイ駆動回路を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、光を発する複数のレーザ・ダイオード（１７）を備えたレーザ・ダイオード・アレイ（１３）と、電荷が蓄積されるチャージ用コンデンサ（１４）と、チャージ用コンデンサ（１４）に電荷を蓄積するためのチャージ用スイッチング素子（２０）と、チャージ用コンデンサ（１４）に蓄えられた電荷に相当する電流を、レーザ・ダイオード（１７）に流すレーザ・ダイオード駆動用スイッチング素子（１６）とを備え、チャージ用コンデンサ（１４）およびチャージ用スイッチング素子（２０）が、複数のレーザ・ダイオード（１７）と同数備えられ、レーザ・ダイオード（１７）、チャージ用コンデンサ（１４）、およびチャージ用スイッチング素子（２０）によって駆動回路（２２）が構成され、レーザ・ダイオード駆動用スイッチング素子（１６）は、複数のレーザ・ダイオード（１７）に対して共通化されており、発光予定のレーザ・ダイオード（１７）に対応したチャージ用コンデンサ（１４）に順番に電荷を蓄積し、レーザ・ダイオード駆動用スイッチング素子（１６）のオン／オフを繰り返すことで、レーザ・ダイオード駆動用スイッチング素子（１６）が共通化されている複数のレーザ・ダイオード（１７）を順番に発光させてパルス光（７）を発生させることを特徴とする。

これによると、レーザ・ダイオード駆動用スイッチング素子（１６）が共通化されて各レーザ・ダイオード（１７）が駆動されるため、各レーザ・ダイオード（１７）に対応した個別のレーザ・ダイオード駆動用スイッチング素子（１６）を必要としない。したがって、レーザ・ダイオード・アレイ（１３）と複数のチャージ用コンデンサ（１４）との配置関係のみを考慮すれば良いため、複数のレーザ・ダイオード（１７）および複数のチャージ用コンデンサ（１４）を含んだ回路パターンのサイズを小さくすることができる。

このように回路パターンのサイズを小さくできることで、配線インピーダンスを小さくでき、各レーザ・ダイオード（１７）から急峻なパルス光を発生させることができる。

請求項２に記載の発明のように、レーザ・ダイオード駆動用スイッチング素子（１６）が複数のレーザ・ダイオード（１７）に対して共通化されたものを複数備えることもできる。

請求項３に記載の発明では、チャージ用コンデンサ（１４）に電荷が蓄積されたか否かを、チャージ用スイッチング素子（２０）がオンしている時間で管理する手段（２１）を備えていることを特徴とする。

この手段（２１）により、発光予定のレーザ・ダイオード（１７）に対応したチャージ用コンデンサ（１４）に十分な電荷を蓄積することができる。

請求項４に記載の発明では、板状の発光ボード（５）を備え、レーザ・ダイオード・アレイ（１３）および複数のチャージ用コンデンサ（１４）は、レーザ・ダイオード・アレイ（１３）に備えられる複数のレーザ・ダイオード（１７）とこれら複数のレーザ・ダイオード（１７）にそれぞれ対応する複数のチャージ用コンデンサ（１４）とを接続する配線の長さがそれぞれ同じになるように発光ボード（５）に配置されていることを特徴とする。

これにより、各レーザ・ダイオード（１７）と各チャージ用コンデンサ（１４）との間の寄生抵抗や寄生インダクタンス等の配線インピーダンスを揃えることができる。つまり、各レーザ・ダイオード（１７）から波形や強度の揃った同様のパルス光を発することができる。

請求項５に記載の発明では、発光ボード（５）は、一面（５ａ）および他面（５ｂ）を有し、レーザ・ダイオード・アレイ（１３）およびチャージ用コンデンサ（１４）は発光ボード（５）の一面（５ａ）に配置され、レーザ・ダイオード駆動用スイッチング素子（１６）は発光ボード（５）の他面（５ｂ）に配置されており、レーザ・ダイオード・アレイ（１３）とレーザ・ダイオード駆動用スイッチング素子（１６）とが発光ボード（５）の一面（５ａ）に垂直な方向でオーバーラップしていることを特徴とする。

これによると、レーザ・ダイオード・アレイ（１３）とレーザ・ダイオード駆動用スイッチング素子（１６）とが互いに近づけられるため、レーザ・ダイオード・アレイ（１３）に備えられた各レーザ・ダイオード（１７）とレーザ・ダイオード駆動用スイッチング素子（１６）との間の配線インピーダンスを揃えると共に配線インピーダンスを小さくすることができる。

請求項６に記載の発明では、複数のチャージ用コンデンサ（１４）は、レーザ・ダイオード・アレイ（１３）の中心点とレーザ・ダイオード駆動用スイッチング素子（１６）の中心点との中間点を中心に円弧状に配置されていることを特徴とする。

これにより、レーザ・ダイオード（１７）またはレーザ・ダイオード駆動用スイッチング素子（１６）に対して、各チャージ用コンデンサ（１４）を最小の配線長さでレイアウトすることができる。

請求項７に記載の発明では、複数のレーザ・ダイオード（１７）と同数の逆流防止素子（２３）が備えられ、駆動回路（２２）は、レーザ・ダイオード（１７）、チャージ用コンデンサ（１４）、チャージ用スイッチング素子（２０）、および逆流防止素子（２３）によって構成され、チャージ用コンデンサ（１４）に蓄えられた電荷に相当する電流がチャージ用コンデンサ（１４）からレーザ・ダイオード（１７）に流れるように、チャージ用コンデンサ（１４）、逆流防止素子（２３）、レーザ・ダイオード（１７）によるループ回路が複数のレーザ・ダイオード（１７）ごとにそれぞれ構成されており、各ループ回路は、共通の配線に接続されることで各々が電気的に接続され、さらに共通の配線を介してレーザ・ダイオード駆動用スイッチング素子（１６）にそれぞれ接続されており、逆流防止素子（２３）は、該逆流防止素子（２３）を含んだループ回路とは異なるループ回路から共通の配線を介してチャージ用コンデンサ（１４）に流れようとする電流を阻止するように、レーザ・ダイオード（１７）に接続されていることを特徴とする。

これによると、発光予定のレーザ・ダイオード（１７）に対応したチャージ用コンデンサ（１４）の充電中は、各ループ回路は共通の配線を介して各々が電気的に接続されていることから、発光を予定していないレーザ・ダイオード（１７）に逆電圧が印加されることになる。これにより該レーザ・ダイオード（１７）にリーク電流が流れようとする。しかしながら、発光を予定していないレーザ・ダイオード（１７）を含んだループ回路では、逆流防止素子（２３）によって、レーザ・ダイオード（１７）からチャージ用コンデンサ（１４）に流れようとするリーク電流を阻止することができる。したがって、発光を予定していないレーザ・ダイオード（１７）に対応したチャージ用コンデンサ（１４）がリーク電流によって充電されてしまうことを防止することができる。

以上により、発光を予定していないレーザ・ダイオード（１７）が発光してしまうことを防止することができる。また、発光予定のレーザ・ダイオード（１７）に逆電圧耐圧を超えた電圧を印加できるため、チャージ用コンデンサ（１４）の充電量が制限されないようにすることができる。したがって、レーザ・ダイオード（１７）の発光強度の限界をなくすことができる。さらに、リーク電流によって、発光を予定しないループ回路のコンデンサがチャージされないように、充電時間を短くしなくて済むようにすることができる。

請求項８に記載の発明では、板状の発光ボード（５）を備え、ループ回路の配線の長さがループ回路ごとにそれぞれ同じになるように、複数のレーザ・ダイオード（１７）を備えたレーザ・ダイオード・アレイ（１３）、複数のチャージ用コンデンサ（１４）、複数の逆流防止素子（２３）、およびレーザ・ダイオード駆動用スイッチング素子（１６）が発光ボード（５）に配置されていることを特徴とする。

これにより、各ループ回路において寄生抵抗や寄生インダクタンス等の配線インピーダンスを揃えることができる。したがって、各ループ回路の各レーザ・ダイオード（１７）から波形や強度の揃った同様のパルス光を発することができる。

請求項９に記載の発明では、発光ボード（５）は、一面（５ａ）および他面（５ｂ）を有し、レーザ・ダイオード・アレイ（１３）は発光ボード（５）の一面（５ａ）に配置され、レーザ・ダイオード駆動用スイッチング素子（１６）は発光ボード（５）の他面（５ｂ）に配置されており、レーザ・ダイオード・アレイ（１３）とレーザ・ダイオード駆動用スイッチング素子（１６）とが発光ボード（５）の一面（５ａ）に垂直な方向でオーバーラップしていることを特徴とする。

これにより、レーザ・ダイオード・アレイ（１３）とレーザ・ダイオード駆動用スイッチング素子（１６）とを互いに近づけることができる。すなわち、レーザ・ダイオード・アレイ（１３）に備えられた各レーザ・ダイオード（１７）とレーザ・ダイオード駆動用スイッチング素子（１６）との間の配線インピーダンスを揃えると共に配線インピーダンスを小さくすることができる。

請求項１０に記載の発明では、複数のチャージ用コンデンサ（１４）は発光ボード（５）の他面（５ｂ）に配置されると共に、レーザ・ダイオード・アレイ（１３）の中心点とレーザ・ダイオード駆動用スイッチング素子（１６）の中心点との中間点を中心に円弧状に発光ボード（５）の他面（５ｂ）に配置され、複数の逆流防止素子（２３）は発光ボード（５）の一面（５ａ）に配置されると共に、レーザ・ダイオード・アレイ（１３）の中心点とレーザ・ダイオード駆動用スイッチング素子（１６）の中心点との中間点を中心に円弧状に発光ボード（５）の一面（５ａ）に配置されていることを特徴とする。

これにより、レーザ・ダイオード駆動用スイッチング素子（１６）に対して、複数のチャージ用コンデンサ（１４）や複数の逆流防止素子（２３）を最小の配線長さでレイアウトすることができる。したがって、各ループ回路に生じる寄生抵抗や寄生インダクタンスを小さくすることができ、大出力短パルスの発光を行えるようにすることができる。

請求項１１に記載の発明では、逆流防止素子（２３）は、発光ボード（５）においてチャージ用コンデンサ（１４）の反対側に位置していることを特徴とする。このような配置により、各ループ回路の配線の長さを小さくするようにすることができる。

請求項１２に記載の発明のように、逆流防止素子（２３）をダイオードとすることができる。

請求項１３に記載の発明のように、逆流防止素子（２３）をレーザ・ダイオードとすることができる。

請求項１４に記載の発明では、逆流防止素子（２３）としてのレーザ・ダイオードは複数個多段に接続されていることを特徴とする。

これにより、レーザ・ダイオード（１７）の発光の際に逆流防止素子（２３）であるレーザ・ダイオード自身も発光するため、該ループ回路からの発光量を向上させることができる。

請求項１５に記載の発明のように、複数のチャージ用スイッチング素子（２０）およびレーザ・ダイオード駆動用スイッチング素子（１６）としてＭＯＳＦＥＴを用いることができる。

請求項１６に記載の発明では、複数のチャージ用スイッチング素子（２０）は、レーザ・ダイオード駆動用スイッチング素子（１６）よりもスイッチング速度が遅く、電流容量が小さく、オン抵抗が大きく、さらにサイズが小さいものであることを特徴とする。

このように、レーザ・ダイオード駆動用スイッチング素子（１６）に対して性能およびサイズが小さいものをチャージ用コンデンサ（１４）として用いることができる。これによると、例えば複数のチャージ用スイッチング素子（２０）を１つのチップに内蔵することができる。

請求項１７に記載の発明のように、複数のチャージ用スイッチング素子（２０）を、１つの機能を実現するためのロジックＩＣ（１９）に設けることもできる。

請求項１８に記載の発明のように、複数のチャージ用スイッチング素子（２０）を、１つの機能を実現するためのロジックＩＣ（１９）を複数含んだシーケンサに設けることもできる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態では、レーザアレイ駆動回路を距離検出装置に適用する場合について説明する。距離検出装置は、例えば車両に搭載され、車両前方の先行車等を検出する車載用レーザレーダとして用いられるものである。

図１は、本発明の第１実施形態に係る距離検出装置の内部構成の斜視図である。この図に示されるように、距離検出装置は、光を発する発光モジュール１と、車両前方の物体で反射した光を受光する受光モジュール２とを備えている。

また、受光モジュール２の上に発光モジュール１が配置され、発光モジュール１および受光モジュール２の側面が、図示しない回路パターンが作り込まれた２枚の回路基板３で挟み込まれている。このような内部構造のものが、図示しないケースに収納されることで距離検出装置が構成されている。

図２は、図１に示される発光モジュール１と受光モジュール２とを分解した分解斜視図である。図２（ａ）は発光モジュール１の斜視図、図２（ｂ）は受光モジュール２の斜視図である。

図２（ａ）に示されるように、発光モジュール１は、板部材４と、板状の発光ボード５と、レンズ６とを備えている。発光ボード５は、複数のレーザ・ダイオード（以下、ＬＤと記す、後述する図４参照）１７からパルス光７を発するものであり、両面セラミック基板で構成されている。レンズ６は、発光ボード５から発せられたパルス光７を車両前方に導くコリメート用樹脂レンズ（トロイダルレンズ）であり、直方体の一端面に対して反対側の端面が湾曲面になっている。そして、レンズ６の湾曲面が板部材４の外縁側に向けられてレンズ６と発光ボード５とが板部材４の一面に一直線上に配置されている。

また、図２（ｂ）に示されるように、受光モジュール２は、板部材８と、受光レンズ９と、受光ボード１０とを備えている。受光レンズ９は、板状のものであり、中心に面が湾曲したレンズ部分が設けられた形態になっている。受光ボード１０は、反射光１１を受光するものであり、受光レンズ９で集光された反射光１１の焦点位置に受光素子１２や回路を有している。受光素子１２として、受光ダイオードを用いることができる。そして、受光レンズ９が板部材８の一面の端に垂直に固定され、受光ボード１０が受光レンズ９に平行に板部材８の一面に固定されている。

このような内部構造の距離検出装置のうち、発光ボード５について説明する。図３（ａ）は、発光ボード５および発光ボード５に電気的に接続される回路基板３の概略平面図である。また、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ矢視図である。なお、図３（ｂ）では、チャージ用コンデンサ１４やコネクタ１５を省略してある。

図３（ａ）に示されるように、発光ボード５の一面５ａに、ＬＤアレイ１３、電荷が蓄積されるチャージ用コンデンサ１４、コネクタ１５が配置されている。また、図３（ｂ）に示されるように、発光ボード５の他面５ｂに、ＬＤ駆動用スイッチング素子１６が配置されている。

ＬＤアレイ１３は、パルス光７を発する複数のＬＤ１７を備えたものである。本実施形態では、ＬＤアレイ１３に１６個のＬＤ１７が一方向に並べられている。図１に示される距離検出装置のように、車載用レーザレーダ等においては、先行車等の検知エリア内の様子を正確に把握するために、細かい方位分解能が求められるため、ＬＤアレイ１３で車両前方を電子スキャンする場合には必然的に多アレイ化が望まれる。このため、本実施形態では、ＬＤ１７の数を１６としている。もちろん、ＬＤ１７の数は１６に限らず、他の数であっても良い。ＬＤアレイ１３は、発光ボード５の一面５ａの外縁部に配置されている。

このようなＬＤアレイ１３は、１つの半導体チップに１６個のＬＤ１７が半導体プロセスによって形成され、各ＬＤ１７の光射出部に光をビームとして射出するためのマイクロプリズムが配置された構成になっている。各マイクロプリズムは、各ＬＤ１７からパルス光７がそれぞれ特定の角度に照射されて距離検出装置の前方の一方向にビームが照射されるように、異なる射出角度でそれぞれ配置されている。

チャージ用コンデンサ１４は、発光ボード５にＬＤ１７と同数配置され、ＬＤ１７それぞれに接続されている。そして、各チャージ用コンデンサ１４は、ＬＤアレイ１３に備えられる各ＬＤ１７とこれら各ＬＤ１７にそれぞれ対応する各チャージ用コンデンサ１４とを接続する図示しない配線の長さがそれぞれ同じになるように発光ボード５に配置されている。

他方、図３（ｂ）に示されるように、発光ボード５の他面５ｂにＬＤ駆動用スイッチング素子１６が配置されている。ＬＤ駆動用スイッチング素子１６は、各チャージ用コンデンサ１４に蓄えられた電荷に相当する電流をＬＤ１７に流す役割を果たすものであり、各ＬＤ１７すべてに対して共通化されている。つまり、ＬＤ駆動用スイッチング素子１６に各ＬＤ１７がそれぞれ接続されている。

そして、発光ボード５の一面５ａに垂直な方向から発光ボード５を見たとき、ＬＤアレイ１３とＬＤ駆動用スイッチング素子１６とがオーバーラップしている。すなわち、発光ボード５の一面５ａを見たとき、ＬＤアレイ１３の外形とＬＤ駆動用スイッチング素子１６の外形とが少なくとも重なるように、ＬＤアレイ１３が発光ボード５の一面５ａに、ＬＤ駆動用スイッチング素子１６が発光ボード５の他面５ｂに配置されている。

このような配置関係より、ＬＤアレイ１３とＬＤ駆動用スイッチング素子１６とが互いに近づけられるため、各ＬＤ１７とＬＤ駆動用スイッチング素子１６との間の配線インピーダンスを揃え、配線インピーダンスを小さくすることが可能となる。

本実施形態では、ＬＤアレイ１３の中心点を中心に各チャージ用コンデンサ１４を円弧状に配置している。なお、ＬＤ駆動用スイッチング素子１６の中心点を中心に各チャージ用コンデンサ１４を円弧状に配置しても良い。

コネクタ１５は、配線部材であるフラットワイヤ１８が接続されるものである。図３（ａ）に示されるように、回路基板３にもコネクタ１５が設けられており、発光ボード５と回路基板３とがフラットワイヤ１８を介して電気的に接続されている。

回路基板３には、１つの機能を実現するためのロジックＩＣ１９が実装されており、この他に図示しない他の電気回路等やディスクリート部品が実装されたものである。なお、ロジックＩＣ１９は図示しない配線によって他の部品やコネクタ１５に電気的に接続されている。

ロジックＩＣ１９には、チャージ用コンデンサ１４に電荷を蓄積するためのチャージ用スイッチング素子２０（後述する図４参照）が設けられている。チャージ用スイッチング素子２０は、ロジックＩＣ１９にＬＤ１７と同数備えられている。本実施形態では、ロジックＩＣ１９は、チャージ用スイッチング素子２０のみが内蔵された単独機能ＩＣになっている。

そして、各チャージ用スイッチング素子２０は、ＬＤ駆動用スイッチング素子１６よりもスイッチング速度が遅く、電流容量が小さく、オン抵抗が大きく、さらにサイズが小さいものである。このため、ロジックＩＣ１９にすべてのチャージ用スイッチング素子２０を内蔵することができる。

本実施形態では、各チャージ用スイッチング素子２０としてｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴが採用され、ＬＤ駆動用スイッチング素子１６としてｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴが採用される。

また、回路基板３には、マイクロコンピュータ（以下、マイコンという）２１が実装されている。マイコン２１は、ＬＤ１７を発光させたいタイミングでＬＤ駆動用スイッチング素子１６をオン／オフするためのトリガ信号を生成する機能や、チャージ用コンデンサ１４に電荷が蓄積されたか否かを、チャージ用スイッチング素子２０がオンしている時間で管理する機能を備えている。

マイコン２１で生成されたトリガ信号は、フラットワイヤ１８を介して発光ボード５に取り付けられたＬＤ駆動用スイッチング素子１６に入力されるようになっている。また、マイコン２１は、上記チャージ用スイッチング素子２０がオンしている時間を有し、当該時間を用いて各チャージ用スイッチング素子２０のオン／オフを制御する。チャージ用スイッチング素子２０がオンしている時間に、チャージ用コンデンサ１４に電荷が十分に蓄積される。

図４は、図３に示される発光ボード５およびロジックＩＣ１９の等価回路を示したものである。この図に示されるように、チャージ用スイッチング素子２０のドレインが一定電位ＶＣＣとされ、チャージ用スイッチング素子２０のソースにＬＤ１７のアノードとチャージ用コンデンサ１４とが接続されている。これらＬＤ１７、チャージ用コンデンサ１４、およびチャージ用スイッチング素子２０によって駆動回路２２が構成されている。

本実施形態では、ＬＤアレイ１３に１６個のＬＤ１７が並べられているので、１６個の駆動回路２２が並列に接続された回路形態になっている。各駆動回路２２は、例えば、ｃｈ１というように名付けられる。したがって、１６個の駆動回路２２は、ｃｈ１〜ｃｈ１６とされる。

そして、各駆動回路２２のうち、ＬＤ１７のカソードがＬＤ駆動用スイッチング素子１６のドレインにそれぞれ接続され、チャージ用コンデンサ１４がＬＤ駆動用スイッチング素子１６のソースにそれぞれ接続されている。ＬＤ駆動用スイッチング素子１６のソースはＧＮＤに接続されている。

チャージ用スイッチング素子２０のゲートには、マイコン２１からチャージ用スイッチング素子２０をオン／オフさせるゲート信号が入力される。また、図示しないドライバを介して、マイコン２１で生成されたトリガ信号がＬＤ駆動用スイッチング素子１６のゲートに入力される。

このような回路構成では、ＬＤ駆動用スイッチング素子１６が各ＬＤ１７で共通化されているため、ＬＤ駆動用スイッチング素子１６がオンされると、各駆動回路２２のうち、ＬＤ１７とチャージ用コンデンサ１４と共通化されたＬＤ駆動用スイッチング素子１６とによるループ回路が構成される。

そして、ループ回路が構成される前に、チャージ用スイッチング素子２０がオンされることでチャージ用コンデンサ１４に電荷が蓄積されていれば、ループ回路が構成された際にチャージ用コンデンサ１４に蓄積された電荷に相当する電流がループ回路に流れる。ループ回路には、例えば３０Ａの電流が流れる。これにより、ループ回路に流れる電流に相当するパルス光７がＬＤ１７から射出される。パルス光７の半値幅は、例えば２７ｎｓ〜３０ｎｓである。

すなわち、発光予定のＬＤ１７に対応したチャージ用コンデンサ１４に順番に電荷を蓄積し、ＬＤ駆動用スイッチング素子１６のオン／オフを繰り返すことで、ＬＤ駆動用スイッチング素子１６が共通化されている各ＬＤ１７を順番に発光させることができる。

上記ループ回路において、ＬＤ１７には数十アンペアの電流を数十ナノ秒で印加する必要があるので、ＬＤ１７、チャージ用コンデンサ１４、ＬＤ駆動用スイッチング素子１６をできるだけ直近にコンパクトに接続し、ループ回路に付随する抵抗分やインダクタンス分を最小にする必要がある。これら抵抗分やインダクタンス分が大きいと、ＬＤ１７の大出力短パルスの発光が妨げられる。したがって、ＬＤ１７に係る配線はそれぞれ同等の長さや太さになるようにし、各ＬＤ１７の特性のバラツキを抑えるように留意してレイアウトを行う。

本実施形態では、ＬＤアレイ１３とＬＤ駆動用スイッチング素子１６とを発光ボード５の同じ位置の一面５ａおよび他面５ｂに配置し、ＬＤアレイ１３を中心にチャージ用コンデンサ１４を放射状に配置して、各ループ回路に均等な配線を行う。

すなわち、ＬＤ駆動用スイッチング素子１６を共通化したことで、ループ回路における寄生抵抗や寄生インダクタンスの配線インピーダンスを最小にするために、ＬＤアレイ１３と各チャージ用コンデンサ１４との配置関係のみを考慮すれば良い。したがって、ＬＤアレイ１３の位置が決まれば、各ループ回路の配線インピーダンスが最小となるように各チャージ用コンデンサ１４をレイアウトすることができる。

また、本実施形態では、１６個のチャージ用コンデンサ１４を用いているが、図３に示されるように、各チャージ用コンデンサ１４を円弧状に配置している。このため、各ＬＤ１７と各チャージ用コンデンサ１４との距離をそれぞれ同じすることができるので、各ループ回路の配線の長さや太さ等の形状が同じになるように回路パターンを形成することが可能になっている。

各ループ回路の配線の長さや太さ等の形状を同じにするのは、各ループ回路で配線インピーダンスが異なると、波形や強度が異なるパルス光７が各ＬＤ１７から発せられてしまうからである。波形が異なるパルス光７が車両前方に発せられると、物体を精度良く検知することができず、車両前方を一様にスキャンすることができなくなるためである。

そして、共通化されたＬＤ駆動用スイッチング素子１６は、発光ボード５においてＬＤアレイ１３の反対側に配置されている。このため、各チャージ用コンデンサ１４とＬＤ駆動用スイッチング素子１６との配線長さをそれぞれ同じにすることができる。

以上のことから、１６個という数のチャージ用コンデンサ１４を用いたとしても、ＬＤ駆動用スイッチング素子１６を共通化することで、ＬＤアレイ１３と各チャージ用コンデンサ１４との配置関係のみによって回路パターンを形成することができる。これにより、回路パターンのサイズを小さくすることができる。

次に、上記距離検出装置における物体検出の作動について、図４および図５を参照して説明する。図５は、図４に示される回路のタイミングチャートである。

まず、図５に示される時点Ｔ１で、マイコン２１で生成されたトリガ信号が図示しないドライバを介してＬＤ駆動用スイッチング素子１６に入力される。これにより、ＬＤ駆動用スイッチング素子１６はオンされて、各駆動回路２２でループ回路がそれぞれ形成されるが、この時点Ｔ１では、各駆動回路２２の各チャージ用コンデンサ１４に電荷が蓄積されていないため、各ループ回路に電流は流れない。

この後、マイコン２１によってｃｈ１の駆動回路２２を構成するチャージ用スイッチング素子２０が一定期間オンされる。これにより、ｃｈ１の駆動回路２２のチャージ用コンデンサ１４に電荷が蓄積されていくため、チャージ用コンデンサ１４の電圧が上昇する。チャージ用コンデンサ１４への充電は、例えば数十〜数百ｍＡの電流で数十〜数百μｓの時間を掛けて行う。

そして、一定期間が経過した後、マイコン２１によってチャージ用スイッチング素子２０がオフされる。チャージ用スイッチング素子２０がオンされている期間にチャージ用コンデンサ１４が十分に充電される。この場合、１６個の駆動回路２２のうちｃｈ１の駆動回路２２のチャージ用コンデンサ１４のみが充電される。

続いて、時点Ｔ２で、トリガ信号がＬＤ駆動用スイッチング素子１６に入力される。これにより、ｃｈ１の駆動回路２２のループ回路にのみ、ｃｈ１の駆動回路２２のチャージ用コンデンサ１４に蓄積された電荷に相当する電流が数ｎｓ〜数十ｎｓで流れる。すなわち、図５に示されるように、パルス状の電流が流れる。これに伴い、ループ回路に流れるパルス状の電流に相当するパルス光７がｃｈ１の駆動回路２２のＬＤ１７から発せられる。ＬＤ１７から発せられたパルス光７は、図２（ａ）に示されるように、レンズ６を通過してレンズ６の湾曲面から照射される。

次に、時点Ｔ２後にＬＤ駆動用スイッチング素子１６がオフされると、マイコン２１によってｃｈ２の駆動回路２２を構成するチャージ用スイッチング素子２０が一定期間オンされ、当該チャージ用コンデンサ１４に電荷が蓄積される。そして、ｃｈ２の駆動回路２２を構成するチャージ用スイッチング素子２０がオフされる。

そして、時点Ｔ３でトリガ信号がＬＤ駆動用スイッチング素子１６に入力されると、ｃｈ２の駆動回路２２のループ回路にのみ、ｃｈ２の駆動回路２２のチャージ用コンデンサ１４に蓄積された電荷に相当する電流が流れる。これに伴い、ｃｈ２の駆動回路２２のＬＤ１７からパルス光７が発せられ、レンズ６から照射される。

図５では、ｃｈ１およびｃｈ２の駆動回路２２のタイミングのみが示されているが、ｃｈ３以降の駆動回路２２についても、上記と同様に、順番にチャージ用コンデンサ１４の充電およびＬＤ１７の光照射が行われる。これによりｃｈ１〜ｃｈ１６の各駆動回路２２の各ＬＤ１７が順に発光させられることで、一方向がスキャンされる。

上記では、一列に配置されたＬＤ１７の端から順にパルス光７を発することになるため、車両前方をスキャンすることになる。しかし、各駆動回路２２の各チャージ用スイッチング素子２０のオン／オフをマイコン２１によって自由に制御できるため、一列に配置されたＬＤ１７の端から順にではなく、各ＬＤ１７から任意の順にパルス光７を発するようにすることも可能である。

すなわち、「順番に」とは、一列に配置されたＬＤ１７の「端から順に」と、一列に配置されたＬＤ１７を「任意の順に」との両方の意味が含まれる。このような「順番」の概念によると、発光予定のＬＤ１７に対応したチャージ用コンデンサ１４に順番に電荷を蓄積し、ＬＤ駆動用スイッチング素子１６のオン／オフを繰り返すことで、ＬＤ駆動用スイッチング素子１６が共通化されているＬＤ１７を順番に発光させていくこととなる。これをｃｈ１６分だけ繰り返し、一方向をスキャンする。

なお、「発光予定」とは、次にＬＤ駆動用スイッチング素子１６がオンになったときにＬＤ１７を発光させる予定という意味であり、未だ発光していないすべてのＬＤ１７を指すのではない。

上記のように、各ＬＤ１７から順番にパルス光７を照射した場合、物体が存在する場所でパルス光７が反射し、図２（ｂ）に示されるように反射光１１が受光ボード１０にて受信される。マイコン２１にてチャージ用スイッチング素子２０をオン／オフするタイミングが管理されているので、受信した反射光１１のタイミングによってｃｈ１〜ｃｈ１６の各駆動回路２２のどのＬＤ１７から発せられたものであるかを照合することにより、車両前方のどの場所からの反射光１１であるかを判定することができる。そして、パルス光７を照射してから受信するまでの時間を測定することで、距離検出装置と物体（障害物）までの距離を算出することができる。他方、反射光１１を受光しなければ、車両前方に先行車や看板等が存在しないと判定できる。

以上説明したように、本実施形態では、各駆動回路２２に対してＬＤ駆動用スイッチング素子１６を共通化し、各駆動回路２２の各チャージ用コンデンサ１４に電荷を蓄積するためのチャージ用スイッチング素子２０を別途設けることが特徴となっている。

これにより、発光ボード５において、ＬＤアレイ１３とＬＤ駆動用スイッチング素子１６とを近づけて配置することができる。また、ＬＤアレイ１３と各チャージ用コンデンサ１４との配置関係のみを考慮すれば良いため、ＬＤ１７および各チャージ用コンデンサ１４を含んだ回路パターンのサイズを小さくすることができ、ループ回路の配線インピーダンスを小さくすることができる。

以上のように、回路パターンのサイズを小さくできるため、回路が大型化しないようにすることができる。また、チャージ用コンデンサ１４と同じ数のＬＤ駆動用スイッチング素子１６は必要ない。したがって、距離検出装置のコストを抑制できる。

（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。上記第１実施形態で示された図４の回路では、発光させるＬＤ１７への充電電圧が、発光させないＬＤ１７に逆電圧としてかかり、その電圧に応じたリーク電流が発生する。さらに、ＬＤ１７をより大きな出力で発光させるべく、発光予定のＬＤ１７に接続されたチャージ用コンデンサ１４に大きな電圧を印加すると、該電圧がＬＤ１７の逆電圧耐圧を超える場合には発光させないＬＤ１７が破壊される。

このため、発光を予定しているループ回路のチャージ用コンデンサ１４への充電が、発光を予定していないループ回路のＬＤ１７の逆耐圧に制限されてしまい、チャージ用コンデンサ１４に十分な充電を行えずにＬＤ１７の発光強度に限界が生じる。

また、該リーク電流が発光を予定していないループ回路に流れ込み、このループ回路を構成するチャージ用コンデンサ１４が充電される。これにより、発光を予定していないＬＤ１７も発光する可能性がある。これを防ぐためには、リーク電流によって発光を予定しないループ回路のチャージ用コンデンサ１４が充電される前に、発光を予定するループ回路のチャージ用コンデンサ１４の充電を完了させるべく、充電時間を短くする必要がある。

本実施形態では、ループ回路において上記のような問題を防止する構成とすることが特徴となっている。

図６は、本実施形態に係る発光ボード５およびロジックＩＣ１９の等価回路図である。この図に示される等価回路には、複数のＬＤ１７と同数のダイオード２３が備えられている。そして、ＬＤ１７、チャージ用コンデンサ１４、チャージ用スイッチング素子２０、およびダイオード２３によって駆動回路２２が構成されている。

また、チャージ用コンデンサ１４、ダイオード２３、ＬＤ１７によるループ回路がＬＤ１７ごとにそれぞれ構成されている。各ループ回路では、ＬＤ駆動用スイッチング素子１６がオンしたときに、チャージ用コンデンサ１４に蓄えられた電荷に相当する電流がチャージ用コンデンサ１４からＬＤ１７に流れるように各々が接続されている。

さらに、各ループ回路は、共通の配線に接続されて各々が電気的に接続され、該共通の配線を介してＬＤ駆動用スイッチング素子１６にそれぞれ接続されている。

このようなループ回路において、ダイオード２３はチャージ用コンデンサ１４とＬＤ１７との間に接続されている。これにより、ダイオード２３は、チャージ用スイッチング素子２０からＬＤ１７への電流の流れを許可する一方、ＬＤ１７からチャージ用スイッチング素子２０への電流の流れを阻止する役割を果たす。

つまり、ダイオード２３は、該ダイオード２３を含んだループ回路とは異なるループ回路から上記の共通の配線を介してチャージ用コンデンサ１４に流れようとする電流を阻止するように、ＬＤ１７に接続されている。

なお、図６では、ダイオード２３はＬＤ１７のアノードに接続されているが、カソードに接続されていても良い。各ループ回路に共通の配線を介して他のループ回路から流れ込んでくる電流がチャージ用コンデンサ１４に流れ込まないようにすることができれば良いため、ＬＤ１７に対するダイオード２３の接続はアノードまたはカソードのどちらでも良い。

図７は発光ボード５の概略平面図であり、図７（ａ）は発光ボード５の一面５ａの平面図、図７（ｂ）は発光ボード５の他面５ｂの平面図である。また、図８は、図７（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。なお、図７および図８では、各々を接続する配線を省略してある。

図７（ａ）に示されるように、発光ボード５の一面５ａには、ＬＤアレイ１３およびダイオード２３が配置されている。一方、図７（ｂ）に示されるように、発光ボード５の他面５ｂにはＬＤ駆動用スイッチング素子１６およびチャージ用コンデンサ１４が配置されている。

これら複数のＬＤ１７を備えたＬＤアレイ１３、複数のチャージ用コンデンサ１４、複数のダイオード２３、およびＬＤ駆動用スイッチング素子１６は、ループ回路の配線の長さがループ回路ごとにそれぞれ同じになるように、発光ボード５にそれぞれ配置されている。これにより、各ループ回路において寄生抵抗や寄生インダクタンス等の配線インピーダンスが揃うので、各ＬＤ１７から同じ強度の光が発せられるようになっている。

また、第１実施形態と同様に、発光ボード５の一面５ａに配置されたＬＤアレイ１３と、発光ボード５の他面５ｂに配置されたＬＤ駆動用スイッチング素子１６とが発光ボード５の一面５ａに垂直な方向でオーバーラップしている。これにより、ＬＤアレイ１３とＬＤ駆動用スイッチング素子１６とが互いに近づくため、配線インピーダンスが小さくなる。

本実施形態では、図７（ａ）に示されるように、ダイオード２３は発光ボード５の一面５ａに配置されている。そして、各ダイオード２３は、ＬＤアレイ１３の中心点とＬＤ駆動用スイッチング素子１６の中心点との中間点を中心に円弧状に発光ボード５の一面５ａに配置されている。これにより、ＬＤアレイ１３と各ダイオード２３とを最小の配線長さでレイアウトすることが可能となる。

一方、図７（ｂ）に示されるように、各チャージ用コンデンサ１４は発光ボード５の他面５ｂに配置されている。そして、各チャージ用コンデンサ１４は、ＬＤアレイ１３の中心点とＬＤ駆動用スイッチング素子１６の中心点との中間点を中心に円弧状に発光ボード５の他面５ｂに配置されている。これにより、ＬＤ駆動用スイッチング素子１６と各チャージ用コンデンサ１４とを最小の配線長さでレイアウトすることが可能となる。

また、上記のような各ダイオード２３や各チャージ用コンデンサ１４の円弧状の配置により、各ループ回路に生じる寄生抵抗や寄生インダクタンスが小さくなり、大出力短パルスの発光が可能となる。

さらに、図８に示されるように、ダイオード２３は発光ボード５においてチャージ用コンデンサ１４の反対側に位置している。すなわち、ダイオード２３およびチャージ用コンデンサ１４によって発光ボード５が挟まれている。このような配置により、ＬＤアレイ１３のＬＤ１７、ダイオード２３、チャージ用コンデンサ１４、ＬＤ駆動用スイッチング素子１６で構成されるループ回路の配線の長さを小さくすることが可能となる。また、ダイオード２３の素子面積を大きくしてもチャージ用コンデンサ１４の配置に影響を及ぼさない。このため、ダイオード２３の素子面積を大きくしてダイオード２３の抵抗が小さくなるようにすることができる。

次に、ループ回路にダイオード２３を追加したことによって、他のループ回路から流れ込んだリーク電流を阻止する作動について、図を参照して説明する。図９は、各ループ回路のうち、発光予定のＬＤ１７を含んだループ回路と、発光を予定していないループ回路とを抜き出した回路図である。

第１実施形態で説明したように、発光予定のＬＤ１７を発光させるべく、該ＬＤ１７を含んだループ回路のチャージ用コンデンサ１４に充電を行う。これにより、図９の実線矢印で示された電流がループ回路に流れ込み、該チャージ用コンデンサ１４が充電される。

このような、チャージ用コンデンサ１４の充電中に、上述のように、各ループ回路は共通の配線を介して各々が電気的に接続されているため、発光を予定していないＬＤ１７に逆電圧として印加され、リーク電流が発生する。もちろん、リーク電流は、図示しない他のループ回路にも発生する。

このような状況になっても、発光を予定していないＬＤ１７を含んだループ回路では、ダイオード２３が設けられているため、該ダイオード２３によってＬＤ１７からチャージ用コンデンサ１４に流れようとするリーク電流が阻止される。したがって、発光を予定していないＬＤ１７に対応したチャージ用コンデンサ１４が、発光を予定しているＬＤ１７を含んだループ回路への印加電圧に起因したリーク電流によって充電されないようにすることができる。これに伴い、発光を予定していないＬＤ１７が発光してしまうことも防止できる。

また、逆電圧の大部分をダイオード２３がうけ、ＬＤ１７にかかる逆電圧が軽減されることから、発光を予定しているＬＤ１７に逆電圧耐圧を超えた電圧を印加することができる。このため、チャージ用コンデンサ１４の充電量の制限を大きく緩和することができ、ＬＤ１７の発光強度の限界を上げることができる。さらに、リーク電流を発生させない対策として、チャージ用コンデンサ１４の充電時間を短くするということを行わなくても良い。

なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、ダイオード２３が特許請求の範囲の逆流防止素子に対応する。

（他の実施形態）
図１および図２に示される距離検出装置の内部構造については、一例を示すものであって、他の構成であっても良い。また、上記各実施形態で示した距離検出装置は、レーザアレイ駆動回路を適用した一例を示したものであって、レーザアレイ駆動回路を距離検出装置以外の他の用途に用いることもできる。

上記第１実施形態では、発光ボード５の一面５ａにＬＤアレイ１３およびチャージ用コンデンサ１４が配置され、発光ボード５の他面５ｂにＬＤ駆動用スイッチング素子１６が配置されているが、この配置関係は一例を示すものであって、他の配置方法であっても構わない。

各チャージ用コンデンサ１４を、ＬＤアレイ１３の中心点とＬＤ駆動用スイッチング素子１６の中心点との中間点を中心に円弧状に配置しても良い。これにより、ＬＤ１７およびＬＤ駆動用スイッチング素子１６と各チャージ用コンデンサ１４との間の配線長さを最小にすることができる。

上記各実施形態では、各ＬＤ１７すべてに対してＬＤ駆動用スイッチング素子１６を共通化しているが、複数のＬＤ１７にＬＤ駆動用スイッチング素子１６を共通化したものが複数備えられていても良い。この場合、共通化されたＬＤ駆動用スイッチング素子１６が発光ボード５の他面５ｂに複数備えられることになる。

上記各実施形態では、ＬＤアレイ１３とＬＤ駆動用スイッチング素子１６とが発光ボード５の一面５ａに垂直な方向にオーバーラップしている配置関係について説明したが、これは一例を示すものであって、ＬＤアレイ１３とＬＤ駆動用スイッチング素子１６とがオーバーラップしていない配置関係になっていても良い。

上記各実施形態では、各チャージ用コンデンサ１４は、ＬＤアレイ１３の中心点とＬＤ駆動用スイッチング素子１６の中心点との中間点を中心に円弧状に配置されているが、これは一例を示すものであって、各チャージ用コンデンサ１４の配置は円弧状ではなく他の配置になっていても良い。

上記各実施形態では、各チャージ用スイッチング素子２０およびＬＤ駆動用スイッチング素子１６として、ＭＯＳＦＥＴを用いていたが、これに限らず、他のトランジスタ等を用いても構わない。

上記各実施形態では、チャージ用スイッチング素子２０をロジックＩＣ１９に設け、マイコン２１で各チャージ用コンデンサ１４を制御していたが、複数のチャージ用スイッチング素子２０を、１つの機能を実現するためのロジックＩＣ１９を含めたシーケンサに設けることもできる。シーケンサではなく、ドライバＩＣを用いても良い。もちろん、他の制御手段によって制御しても良い。

上記各実施形態では、ＬＤアレイ１３および複数のチャージ用コンデンサ１４は、ＬＤアレイ１３に備えられる各ＬＤ１７とこれら各ＬＤ１７にそれぞれ対応する各チャージ用コンデンサ１４とを接続する配線の長さがそれぞれ同じになるように発光ボード５に配置されていることが示されているが、これは配線の長さを同じにして配線インピーダンスを同じにすることを目的としているものであって、配線インピーダンスを考慮しなければ、各配線の長さが同じになっていなくても良い。配線の長さがそれぞれ同じであれば、配線インピーダンスを揃えることができるため、配線の長さを揃えることが好ましい。

上記各実施形態では、各チャージ用スイッチング素子２０として、ＬＤ駆動用スイッチング素子１６よりもスイッチング速度が遅く、電流容量が小さく、オン抵抗が大きく、さらにサイズが小さいものを用いていたが、これらを全て満たす必要はなく、他のパラメータを有するものであっても構わない。

第２実施形態では、発光ボード５の一面５ａにＬＤアレイ１３とダイオード２３とが配置され、発光ボード５の他面５ｂにＬＤ駆動用スイッチング素子１６と各チャージ用コンデンサ１４とが配置された例について説明した。しかし、これは各配置の一例を示したものであり、他の配置であっても良い。例えば、発光ボード５の一面５ａに各ダイオード２３と各チャージ用コンデンサ１４とを配置させても良い。この場合であっても、各ダイオード２３と各チャージ用コンデンサ１４とをそれぞれ円弧状に配置することができる。

第２実施形態では、逆流防止素子としてダイオード２３を例に説明したが、該逆流防止素子としてレーザ・ダイオードを用いても良い。また、レーザ・ダイオード１つでは耐圧が低いことが一般的であるため、レーザ・ダイオードを複数個多段に接続したものを逆流防止素子としても用いることもできる。この場合、ＬＤ１７の発光の際に逆流防止素子である複数のレーザ・ダイオードもそれぞれ発光するため、該ループ回路からの発光量を向上させることができるという効果が得られる。

本発明の第１実施形態に係る距離検出装置の内部構成の斜視図である。 （ａ）は発光モジュールの斜視図、（ｂ）は受光モジュールの斜視図である。 （ａ）は、発光ボードおよび発光ボードに電気的に接続される回路基板の概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図である。 図３に示される発光ボードおよびロジックＩＣの等価回路図である。 図４に示される回路のタイミングチャートである。 本発明の第２実施形態に係る発光ボードおよびロジックＩＣの等価回路図である。 （ａ）は第２実施形態に係る発光ボードの一面の平面図、（ｂ）は該発光ボードの他面の平面図である。 図７（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 第２実施形態において、ダイオードによるリーク電流を阻止する作動を説明するための回路図である。 課題を説明するための図である。

符号の説明

５ 発光ボード
５ａ 発光ボードの一面
５ｂ 発光ボードの他面
１３ レーザ・ダイオード・アレイ
１４ チャージ用コンデンサ
１６ レーザ・ダイオード駆動用スイッチング素子
１７ レーザ・ダイオード
１９ ロジックＩＣ
２０ チャージ用スイッチング素子
２１ マイコン
２２ 駆動回路
２３ ダイオード

Claims (18)

1. 光を発する複数のレーザ・ダイオード（１７）を備えたレーザ・ダイオード・アレイ（１３）と、
   電荷が蓄積されるチャージ用コンデンサ（１４）と、
   前記チャージ用コンデンサ（１４）に電荷を蓄積するためのチャージ用スイッチング素子（２０）と、
   前記チャージ用コンデンサ（１４）に蓄えられた電荷に相当する電流を、前記レーザ・ダイオード（１７）に流すレーザ・ダイオード駆動用スイッチング素子（１６）とを備え、
   前記チャージ用コンデンサ（１４）および前記チャージ用スイッチング素子（２０）が、前記複数のレーザ・ダイオード（１７）と同数備えられ、前記レーザ・ダイオード（１７）、前記チャージ用コンデンサ（１４）、および前記チャージ用スイッチング素子（２０）によって駆動回路（２２）が構成され、
   前記レーザ・ダイオード駆動用スイッチング素子（１６）は、前記複数のレーザ・ダイオード（１７）に対して共通化されており、
   発光予定のレーザ・ダイオード（１７）に対応したチャージ用コンデンサ（１４）に順番に電荷を蓄積し、前記レーザ・ダイオード駆動用スイッチング素子（１６）のオン／オフを繰り返すことで、前記レーザ・ダイオード駆動用スイッチング素子（１６）が共通化されている前記複数のレーザ・ダイオード（１７）を順番に発光させてパルス光（７）を発生させることを特徴とするレーザアレイ駆動回路。
2. 前記レーザ・ダイオード駆動用スイッチング素子（１６）が前記複数のレーザ・ダイオード（１７）に対して共通化されたものが複数備えられていることを特徴とする請求項１に記載のレーザアレイ駆動回路。
3. 前記チャージ用コンデンサ（１４）に電荷が蓄積されたか否かを、前記チャージ用スイッチング素子（２０）がオンしている時間で管理する手段（２１）を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザアレイ駆動回路。
4. 板状の発光ボード（５）を備え、
   前記レーザ・ダイオード・アレイ（１３）および前記複数のチャージ用コンデンサ（１４）は、前記レーザ・ダイオード・アレイ（１３）に備えられる前記複数のレーザ・ダイオード（１７）とこれら複数のレーザ・ダイオード（１７）にそれぞれ対応する前記複数のチャージ用コンデンサ（１４）とを接続する配線の長さがそれぞれ同じになるように前記発光ボード（５）に配置されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のレーザアレイ駆動回路。
5. 前記発光ボード（５）は、一面（５ａ）および他面（５ｂ）を有し、
   前記レーザ・ダイオード・アレイ（１３）および前記チャージ用コンデンサ（１４）は前記発光ボード（５）の前記一面（５ａ）に配置され、前記レーザ・ダイオード駆動用スイッチング素子（１６）は前記発光ボード（５）の前記他面（５ｂ）に配置されており、
   前記レーザ・ダイオード・アレイ（１３）と前記レーザ・ダイオード駆動用スイッチング素子（１６）とが前記発光ボード（５）の前記一面（５ａ）に垂直な方向でオーバーラップしていることを特徴とする請求項４に記載のレーザアレイ駆動回路。
6. 前記複数のチャージ用コンデンサ（１４）は、前記レーザ・ダイオード・アレイ（１３）の中心点と前記レーザ・ダイオード駆動用スイッチング素子（１６）の中心点との中間点を中心に円弧状に配置されていることを特徴とする請求項５に記載のレーザアレイ駆動回路。
7. 前記複数のレーザ・ダイオード（１７）と同数の逆流防止素子（２３）が備えられ、
   前記駆動回路（２２）は、前記レーザ・ダイオード（１７）、前記チャージ用コンデンサ（１４）、前記チャージ用スイッチング素子（２０）、および前記逆流防止素子（２３）によって構成され、
   前記チャージ用コンデンサ（１４）に蓄えられた電荷に相当する電流が前記チャージ用コンデンサ（１４）から前記レーザ・ダイオード（１７）に流れるように、前記チャージ用コンデンサ（１４）、前記逆流防止素子（２３）、前記レーザ・ダイオード（１７）によるループ回路が前記複数のレーザ・ダイオード（１７）ごとにそれぞれ構成されており、
   前記各ループ回路は、共通の配線に接続されることで各々が電気的に接続され、さらに前記共通の配線を介して前記レーザ・ダイオード駆動用スイッチング素子（１６）にそれぞれ接続されており、
   前記逆流防止素子（２３）は、該逆流防止素子（２３）を含んだループ回路とは異なるループ回路から前記共通の配線を介して前記チャージ用コンデンサ（１４）に流れようとする電流を阻止するように、前記レーザ・ダイオード（１７）に接続されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のレーザアレイ駆動回路。
8. 板状の発光ボード（５）を備え、
   前記ループ回路の配線の長さが前記ループ回路ごとにそれぞれ同じになるように、前記複数のレーザ・ダイオード（１７）を備えた前記レーザ・ダイオード・アレイ（１３）、前記複数のチャージ用コンデンサ（１４）、前記複数の逆流防止素子（２３）、および前記レーザ・ダイオード駆動用スイッチング素子（１６）が前記発光ボード（５）に配置されていることを特徴とする請求項７に記載のレーザアレイ駆動回路。
9. 前記発光ボード（５）は、一面（５ａ）および他面（５ｂ）を有し、
   前記レーザ・ダイオード・アレイ（１３）は前記発光ボード（５）の前記一面（５ａ）に配置され、前記レーザ・ダイオード駆動用スイッチング素子（１６）は前記発光ボード（５）の前記他面（５ｂ）に配置されており、
   前記レーザ・ダイオード・アレイ（１３）と前記レーザ・ダイオード駆動用スイッチング素子（１６）とが前記発光ボード（５）の前記一面（５ａ）に垂直な方向でオーバーラップしていることを特徴とする請求項８に記載のレーザアレイ駆動回路。
10. 前記複数のチャージ用コンデンサ（１４）は前記発光ボード（５）の前記他面（５ｂ）に配置されると共に、前記レーザ・ダイオード・アレイ（１３）の中心点と前記レーザ・ダイオード駆動用スイッチング素子（１６）の中心点との中間点を中心に円弧状に前記発光ボード（５）の前記他面（５ｂ）に配置され、
    前記複数の逆流防止素子（２３）は前記発光ボード（５）の前記一面（５ａ）に配置されると共に、前記レーザ・ダイオード・アレイ（１３）の中心点と前記レーザ・ダイオード駆動用スイッチング素子（１６）の中心点との中間点を中心に円弧状に前記発光ボード（５）の前記一面（５ａ）に配置されていることを特徴とする請求項８または９に記載のレーザアレイ駆動回路。
11. 前記逆流防止素子（２３）は、前記発光ボード（５）において前記チャージ用コンデンサ（１４）の反対側に位置していることを特徴とする請求項８ないし１０のいずれか１つに記載のレーザアレイ駆動回路。
12. 前記逆流防止素子（２３）は、ダイオードであることを特徴とする請求項７ないし１１のいずれか１つに記載のレーザアレイ駆動回路。
13. 前記逆流防止素子（２３）は、レーザ・ダイオードであることを特徴とする請求項７ないし１１のいずれか１つに記載のレーザアレイ駆動回路。
14. 前記逆流防止素子（２３）としてのレーザ・ダイオードは複数個多段に接続されていることを特徴とする請求項１３に記載のレーザアレイ駆動回路。
15. 前記複数のチャージ用スイッチング素子（２０）および前記レーザ・ダイオード駆動用スイッチング素子（１６）としてＭＯＳＦＥＴが用いられることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか１つに記載のレーザアレイ駆動回路。
16. 前記複数のチャージ用スイッチング素子（２０）は、前記レーザ・ダイオード駆動用スイッチング素子（１６）よりもスイッチング速度が速く、電流容量が小さく、オン抵抗が大きく、さらにサイズが小さいものであることを特徴とする請求項１ないし１５のいずれか１つに記載のレーザアレイ駆動回路。
17. 前記複数のチャージ用スイッチング素子（２０）は、１つの機能を実現するためのロジックＩＣ（１９）に設けられていることを特徴とする請求項１ないし１６のいずれか１つに記載のレーザアレイ駆動回路。
18. 前記複数のチャージ用スイッチング素子（２０）は、１つの機能を実現するためのロジックＩＣ（１９）を複数含んだシーケンサに設けられていることを特徴とする請求項１ないし１６のいずれか１つに記載のレーザアレイ駆動回路。

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