JP2016046374A - 発光装置 - Google Patents
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Abstract
Description
(構成)
図3には、実施形態の発光装置のブロック図(A)と回路図(B)が示されている。図3には、発光装置100が示されている。発光装置100は、光源101、微分回路102、スイッチ103が直列に接続され、この直列接続された両端に電源電圧Vが加えられている。この例において、光源101は、レーザダイオード(LD)であり、微分回路102は、抵抗R(102a)とコンデンサC(102b)を並列に接続した回路であり、スイッチ103は、FETである。
FETがOFF(ソース・ドレイン間が非導通)の状態において、光源101と微分回路102には、電圧Vは加わらず、光源101は発光しない。制御信号をFETのゲート電極に加え、スイッチ103をONにすると、コンデンサ102bに電荷が流れ込み、突入電流が生じ、光源101に駆動電流が流れる。この駆動電流により、光源101が発光する。
上述した図2のΔtの期間だけ光源101に閾値以上の電圧が印加されるようにするには、微分回路102のCRの値の選択が重要となる。以下、どのようにして微分回路102のCRの値を選択すればよいのかについて説明する。
(1)Cの最小値 : LDに発振しきい値電流以上の電流が流せる容量値。
(小さ過ぎると、LD発振しない)
(2)Cの最大値 : 緩和振動の1番目のパルスのみを生成して2番目以降のパルスを抑
制するような電流を流せる容量値(Rとの依存性あり)。
(大き過ぎると、緩和振動が発生する)
(3)Rの最小値 : LD電流が発振しきい値電流と等しくなる抵抗値。
(小さ過ぎると、緩和振動が生じる)
(4)Rの最大値 : Rで発生する電圧降下と電源電圧との差が、LD順方向電圧と等し
くなる抵抗値(Cとの依存性あり)。
(大き過ぎると、次パルスまでの間の放電が間に合わなくなる)
・光パルスの強度を大きく ⇒ Cを大きく,Rを小さく
・光パルスの強度を小さく ⇒ Cを小さく,Rを大きく
ただし、CとRには相関があるため一意的には決まらない。また、緩和振動の抑制効果との関係も考慮して、CとRの値を決める必要がある。
上述した構成によれば、スイッチ103のON時間よりも光源101の発光時間(パルス発光の幅)を短くできる。すなわち、スイッチ103を駆動する制御信号のパルス幅が広く、スイッチ103のON時間が長くても、コンデンサ102bの充電が終了した段階で、抵抗102aで生じる電圧降下により、光源101に加わる電圧が、初期に比べ低下し、その閾値電圧を下回る状態となるので、その段階で光源101の発光を停止させることができる。すなわち、コンデンサ102bへの突入電流が生じる現象を利用して、光源101を発光させることで、スイッチ103がONとなる期間が長くても、光源101を極短時間だけ発光させることができる。
図3では、プラス電源を用いる例が示されているが、マイナス電源で動作する形態も可能である。マイナス光源を用いる場合は、光源101の側が接地され、スイッチ103の側にマイナス電源(-V)が接続される。また、図3では、スイッチ103として、FETを用いているが、バイポーラトランジスタやその他のスイッチング素子を用いることもできる。また、Cとして、通常のコンデンサ素子ではなく、コンデンサとして機能する素子を利用することができる。また、Rとして、通常の抵抗素子ではなく、抵抗として機能する素子(例えば、バイアスを加えたFET等)を利用することもできる。
レーザダイオード(LD)の発光強度には、温度依存性がある。ここでは、温度変化による光源の発光強度の変化を抑えた構成の一例を説明する。図11には、本実施形態のブロック図が示されている。図11には、発光装置200が示されている。発光装置200は、可変電圧電源105、温度センサ106、光源101、微分回路102およびスイッチ103を備えている。ここで、光源101、微分回路102およびスイッチ103は、図3に示す第1の実施形態と同じである。
図15(A)には、発光装置300が示されている。発光装置300は、スイッチ103の位置が図3の場合と異なっている。発光装置300では、スイッチ103が光源101と微分回路102との間に配置されている。発光装置300は、光源と微分回路とが直列に接続された一例である。発光装置300における光源101、微分回路102およびスイッチ103は、図3に関連して説明したものと同じである。
図16には、測距装置500が示されている。測距装置500は、レーザ光を用いて測定対象物までの距離の測定を行う装置である。測距装置500は、発光装置100、射出部501、受光部502、信号処理部503および表示部504を備えている。
Claims (13)
- 発光駆動のための通電直後に緩和振動が発生する光源と、
通電直後において低いインピーダンスである容量性リアクタンス特性回路部および通電後所定時間経過以後に前記容量性リアクタンス特性回路部に充電された電荷を放電するレジスタンス特性回路部が並列接続されている微分回路と、
スイッチング素子と
を備え、
前記光源と前記微分回路とは直列に接続され、
前記スイッチング素子は、前記光源および前記微分回路に対する電圧印加のON/OFFを行うスイッチであり、
前記容量性リアクタンス特性回路部および前記レジスタンス特性回路部は、前記緩和振動における一部の発振を得られる特性が選択されることを特徴とする発光装置。 - 前記容量性リアクタンス特性回路部および前記レジスタンス特性回路部は、前記緩和振動における最初の振動を生じさせ、他の振動を抑制する特性が選択されることを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
- 前記容量性リアクタンス特性回路部への突入電流により、前記最初の振動が生じ、
前記突入電流による前記容量性リアクタンス特性回路部への充電後に前記レジスタンス特性回路部に電流が流れることで、前記他の振動が抑制されることを特徴とする請求項2に記載の発光装置。 - 前記最初の振動を生じさせ、前記他の振動を抑制することで、前記光源に単パルス発光を生じさせることを特徴とする請求項3に記載の発光装置。
- 環境温度を計測する温度計測部と、
前記温度計測部の出力に基づき、前記光源と前記微分回路に加わる電圧を可変する電源部と
を備えることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の発光装置。 - 前記容量性リアクタンス特性回路部がコンデンサであり、
前記レジスタンス特性回路部が抵抗器であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の発光装置。 - 前記コンデンサが容量可変コンデンサであることを特徴とする請求項6に記載の発光装置。
- 前記抵抗器が可変抵抗器であることを特徴とする請求項6に記載の発光装置。
- 前記レジスタンス特性回路部はサーミスタをさらに有し、光源特性の温度変化を補正することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の発光装置。
- 前記容量性リアクタンス特性回路部および/または前記レジスタンス特性回路部は、それぞれ異なる特性値を持つ複数の素子およびそれらを選択的に接続するスイッチング素子からなり、それら素子を選択的に接続することで微分回路の特性を選択可能なことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載の発光装置。
- 前記スイッチング素子による通電時間よりも前記光源の発光期間が短いことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一項に記載の発光装置。
- 前記スイッチング素子のON/OFFにおけるON状態の期間が閉回路であり、OFF状態で開回路となることを特徴とする請求項11に記載の発光装置。
- 請求項1乃至請求項12のいずれか1つに記載の発光装置から生成され、前記光源の緩和振動の最初の発振による光を測定対象物に向け射出する射出部と、
前記測定対象物から反射した反射光を受光する受光部と、
前記受光部の出力信号に基づいて前記測定対象物までの距離の算出を行う信号処理部と
を備えることを特徴とする距離測定装置。
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