JP2017139704A - Driving device for light emitting unit - Google Patents

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千尋 川端
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a driving device capable of changing a high voltage for driving a light emitting unit at high speed.SOLUTION: The driving device of a light emitting unit includes: a first generating unit capable of generating a first voltage; an acquiring unit that acquires charging information related to a charging period and discharging information indicating a timing of starting discharge; and a capacitor which is charged to a second voltage lower than the first voltage by the first voltage on the basis of the charge information and supplies the second voltage to the light emitting unit on the basis of the discharge information.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、レーザの出力を制御する技術に関する。   The present invention relates to a technique for controlling the output of a laser.

車両から対象物までの距離を測定するレーザレーダ装置が知られている。特許文献1は、レーザレーダ装置の電源回路を開示している。具体的に、特許文献1では、まず直流電源からインダクタに電流を供給し、その後インダクタに蓄積された磁気エネルギーにてコンデンサを充電する。コンデンサが予め定められた電圧値(VR:回路の抵抗値R7,R8で決まる設計値:段落0094参照)まで充電された後にインダクタを直流電源から切り離したのち、コンデンサを放電してLDに電流を供給する。コンデンサが放電し切るとLDに流れる電流が0になるため、LDにはパルス状の電流が流れ、その結果LDからはパルス状のレーザ光が出射される(段落0013参照)。   Laser radar devices that measure the distance from a vehicle to an object are known. Patent Document 1 discloses a power supply circuit for a laser radar device. Specifically, in Patent Document 1, first, a current is supplied from a DC power supply to an inductor, and then a capacitor is charged with magnetic energy accumulated in the inductor. After the capacitor is charged to a predetermined voltage value (VR: design value determined by circuit resistance values R7 and R8: see paragraph 0094), the inductor is disconnected from the DC power supply, and then the capacitor is discharged to supply current to the LD. Supply. When the capacitor is completely discharged, the current flowing through the LD becomes 0, so that a pulsed current flows through the LD, and as a result, a pulsed laser beam is emitted from the LD (see paragraph 0013).

特開2010−139295号公報JP 2010-139295 A

近年のライダ(LiDAR:Light Detection And Ranging)においては、レーザダイオード(LD)の出力を、例えば周囲の環境等によって変化させたいケースが存在する。しかし、特許文献1では、LDの出力値は、回路定数によって決定される、予め定められた設計値に固定されているため、上記のようなケースにおいて、周囲環境に応じてLDの出力を変更することができない。   In a recent lidar (LiDAR: Light Detection And Ranging), there is a case where the output of a laser diode (LD) is desired to be changed depending on, for example, the surrounding environment. However, in Patent Document 1, since the output value of the LD is fixed to a predetermined design value determined by circuit constants, in the above case, the output of the LD is changed according to the surrounding environment. Can not do it.

また、LDの出力を変化させる場合に、大本の電源電圧を変化させることも考えられるが、ライダのような高電圧が必要となる電源の電圧を高速に変化させるのは設計に困難を伴う。   In addition, when changing the output of the LD, it may be possible to change the power supply voltage of a large book, but it is difficult to design to change the voltage of a power supply that requires a high voltage such as a lidar at high speed. .

本発明の解決しようとする課題としては、上記のものが一例として挙げられる。本発明は、発光部を駆動する高電圧を高速に変化させることが可能な駆動装置を提供することを目的とする。   Examples of the problem to be solved by the present invention include the above. An object of this invention is to provide the drive device which can change the high voltage which drives a light emission part at high speed.

請求項1に記載の発明は、発光部の駆動装置であって、第1の電圧を発生可能な第1生成部と、充電期間に関連する充電情報と、放電を開始するタイミングを示す放電情報とを取得する取得部と、前記充電情報に基づいて、前記第1生成部により前記第1の電圧よりも低い第2の電圧まで充電され、前記放電情報に基づいて、発光部に対して前記第2の電圧により充電された電荷を供給するキャパシタと、を備える。   The invention according to claim 1 is a driving device of the light emitting unit, the first generation unit capable of generating the first voltage, the charging information related to the charging period, and the discharging information indicating the timing to start discharging. Based on the charging information, the first generating unit is charged to a second voltage lower than the first voltage, and the light emitting unit is And a capacitor for supplying electric charges charged by the second voltage.

実施例に係るライダの送受信部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the transmission / reception part of the lidar which concerns on an Example. トランスミッタの構成を示す。The configuration of the transmitter is shown. レーザダイオードの駆動波形を示す。The drive waveform of a laser diode is shown. レーザダイオードLDの出力パワーを変化させた場合の駆動波形を示す。The drive waveform when the output power of the laser diode LD is changed is shown. 高圧生成回路及びトランスミッタの回路構成例を示す。A circuit configuration example of a high voltage generation circuit and a transmitter is shown. 図5に示す回路の駆動波形を示す。6 shows drive waveforms of the circuit shown in FIG. 充電期間と充電電圧との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a charging period and a charging voltage. 充電期間と、出力電圧及びピーク電圧との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a charging period, an output voltage, and a peak voltage. 図5に示す回路の変形例における駆動波形を示す。6 shows drive waveforms in a modification of the circuit shown in FIG.

本発明の好適な実施形態では、発光部の駆動装置は、第1の電圧を発生可能な第1生成部と、充電期間に関連する充電情報と、放電を開始するタイミングを示す放電情報とを取得する取得部と、前記充電情報に基づいて、前記第1生成部により前記第1の電圧よりも低い第2の電圧まで充電され、前記放電情報に基づいて、発光部に対して前記第2の電圧により充電された電荷を供給するキャパシタと、を備える。   In a preferred embodiment of the present invention, the driving device of the light emitting unit includes a first generation unit capable of generating the first voltage, charging information related to the charging period, and discharging information indicating timing to start discharging. Based on the acquisition information to be acquired and the charging information, the first generation unit is charged to a second voltage lower than the first voltage, and based on the discharge information, the second light is supplied to the light emitting unit. And a capacitor for supplying an electric charge charged by the voltage.

上記の発光部の駆動装置は、第1生成部から電荷が供給されるとともに、充電情報と放電情報とが入力される。駆動装置のキャパシタは、充電情報に基づいて第2の電圧まで充電され、放電情報に基づいて充電された電荷を発光部に供給する。これにより、発光部が駆動される。   The driving device for the light emitting unit is supplied with electric charge from the first generation unit, and receives charging information and discharging information. The capacitor of the driving device is charged to the second voltage based on the charging information, and supplies the electric charge charged based on the discharging information to the light emitting unit. As a result, the light emitting unit is driven.

上記の発光部の駆動装置の一態様は、前記発光部の目標出力パワーに応じて前記充電情報を変化させる第2生成部を備える。これにより、目標出力パワーに応じたパワーで発光部を発光させることができる。   One aspect of the driving device of the light emitting unit includes a second generation unit that changes the charging information according to a target output power of the light emitting unit. Thereby, a light emission part can be light-emitted with the power according to target output power.

上記の発光部の駆動装置の他の一態様は、前記発光部に印加されるべき電圧情報と、前記キャパシタの容量と、前記第1の電圧とに基づいて、前記充電情報を生成する第3生成部を備える。この態様では、発光部に供給されるべき電圧情報と、キャパシタの容量と、第1の電圧とに基づいて、充電期間に関連する充電情報が生成される。好適な例では、前記第1生成部はチャージポンプ回路とされる。   According to another aspect of the driving device for the light emitting unit, the charging information is generated based on voltage information to be applied to the light emitting unit, a capacitance of the capacitor, and the first voltage. A generation unit is provided. In this aspect, charging information related to the charging period is generated based on the voltage information to be supplied to the light emitting unit, the capacitance of the capacitor, and the first voltage. In a preferred example, the first generator is a charge pump circuit.

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。
[送受信部の構成]
図1は、実施例に係るライダの送受信部の構成を示すブロック図である。本実施例に係るライダは、水平方向の全方位における物体の測距を行う。ライダは、例えば先進運転システムの一部として、車両の周辺環境認識補助の目的で用いられる。具体的に、ライダの送受信部は、出射方向を変えながら水平方向の全方位にパルスレーザを出射し、ターゲットにより反射されたパルスレーザの反射光を受光して、その信号を信号処理部(DSP)へ供給する。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Configuration of transceiver unit]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a transmission / reception unit of a rider according to an embodiment. The rider according to the present embodiment performs distance measurement of an object in all horizontal directions. The rider is used, for example, as a part of an advanced driving system for the purpose of assisting recognition of the surrounding environment of the vehicle. Specifically, the transmission / reception unit of the lidar emits a pulse laser in all horizontal directions while changing the emission direction, receives the reflected light of the pulse laser reflected by the target, and receives the signal as a signal processing unit (DSP). ).

図1に示すように、ライダの送受信部は、制御部10と、高圧生成回路11と、トランスミッタ12と、電源13と、スキャナ14と、電源16と、レシーバ17と、高圧電源18と、A/Dコンバータ19とを備える。   As shown in FIG. 1, the transmission / reception unit of the rider includes a control unit 10, a high voltage generation circuit 11, a transmitter 12, a power supply 13, a scanner 14, a power supply 16, a receiver 17, a high voltage power supply 18, and A / D converter 19.

制御部10には、レーザの出力指示信号が入力される。出力指示信号は、後述するレーザLtの出力強度、出射方向及び出射タイミングを指示する信号である。ライダによるレーザの出射方法としては各種の方法が想定され、その方法に応じてレーザの出力強度が決定される。例えば、地図データなどに基づいて、およその位置が既知となっているターゲットを測定する場合には、そのターゲットが存在すると推定される範囲に、そのターゲットまでの距離に応じた強度でレーザを出力する。一方、未知のターゲットの有無をサーチするような場合には、広範囲にわたって、例えば複数のレベルで強度を変更しつつレーザを出射する。制御部10には、このような種々の状況に応じて決定された出力指示信号が入力される。そして、制御部10は、高圧生成回路11へ外部信号(イネーブル信号)Enを出力するとともに、トランスミッタ12へトリガパルスTpを出力する。   The control unit 10 receives a laser output instruction signal. The output instruction signal is a signal that instructs an output intensity, an emission direction, and an emission timing of a laser Lt described later. Various methods are assumed as the laser emission method by the lidar, and the output intensity of the laser is determined according to the method. For example, when measuring a target whose approximate position is known based on map data, etc., a laser is output with an intensity corresponding to the distance to the target within the estimated range of the target. To do. On the other hand, when searching for the presence or absence of an unknown target, the laser is emitted over a wide range, for example, while changing the intensity at a plurality of levels. The control unit 10 receives an output instruction signal determined according to such various situations. Then, the control unit 10 outputs an external signal (enable signal) En to the high voltage generation circuit 11 and outputs a trigger pulse Tp to the transmitter 12.

高圧生成回路11は、高電圧Vhを生成してトランスミッタ12へ供給する。これに加えて、トランスミッタ12には、電源13から電圧Vccが供給されている。トランスミッタ12は、レーザダイオード(LD)と、LDドライバとを備える。トランスミッタ12は、高圧生成回路11から供給される高電圧Vh及び制御部10から供給されるトリガパルスTpに基づいて、パルスレーザLtをスキャナ14へ出力する。トランスミッタ12の詳細については後述する。   The high voltage generation circuit 11 generates a high voltage Vh and supplies it to the transmitter 12. In addition to this, the transmitter 12 is supplied with the voltage Vcc from the power supply 13. The transmitter 12 includes a laser diode (LD) and an LD driver. The transmitter 12 outputs the pulse laser Lt to the scanner 14 based on the high voltage Vh supplied from the high voltage generation circuit 11 and the trigger pulse Tp supplied from the control unit 10. Details of the transmitter 12 will be described later.

スキャナ14は、送出光学系及び受信光学系を含み、トランスミッタ12から出力されたパルスレーザLtを所定範囲に走査するとともに、出射されたパルスレーザLtがターゲットで反射されてなる反射光Lrを受信してレシーバ17へ導く。スキャナ14は、光学系と、光学系を回転させるためのモータとを備える。   The scanner 14 includes a transmission optical system and a reception optical system, scans the pulse laser Lt output from the transmitter 12 within a predetermined range, and receives the reflected light Lr obtained by reflecting the emitted pulse laser Lt at the target. To the receiver 17. The scanner 14 includes an optical system and a motor for rotating the optical system.

レシーバ17には、電源16から電源電圧Vccが供給されるとともに、高圧電源18から高電圧VHが供給される。レシーバ17は、例えばアバランシェフォトダイオード(Avalanche Photodiode)などの受光素子と、トランスインピーダンスアンプ(Transimpedance Amplifier)などの電流電圧変換回路とを備える。受光素子は、スキャナ14により導かれた反射光Lrの光量に応じた微弱電流を生成する。電流電圧変換回路は、受光素子から供給された微弱電流を増幅して電圧信号に変換し、A/Dコンバータ19へ出力する。   The receiver 17 is supplied with a power supply voltage Vcc from a power supply 16 and a high voltage VH from a high-voltage power supply 18. The receiver 17 includes, for example, a light receiving element such as an avalanche photodiode and a current-voltage conversion circuit such as a transimpedance amplifier. The light receiving element generates a weak current corresponding to the amount of the reflected light Lr guided by the scanner 14. The current-voltage conversion circuit amplifies the weak current supplied from the light receiving element, converts it into a voltage signal, and outputs it to the A / D converter 19.

A/Dコンバータ19は、レシーバ17から供給された電圧信号をデジタル信号に変換し、信号処理部(DSP)へ供給する。   The A / D converter 19 converts the voltage signal supplied from the receiver 17 into a digital signal and supplies it to the signal processing unit (DSP).

[トランスミッタの構成]
図2は、トランスミッタ12の構成を示す。図示のように、トランスミッタ12は、FETからなるスイッチM1と、抵抗Rchg、Rlim、Rmと、キャパシタCchgと、ダイオードDclpと、レーザダイオードLDとを備える。なお、実際には、スイッチM1を駆動するためにFETドライバが設けられ、電源13から供給される電源電圧VccはそのFETドライバに供給されるが、図2においてはFETドライバの図示を省略する。
[Transmitter configuration]
FIG. 2 shows the configuration of the transmitter 12. As illustrated, the transmitter 12 includes a switch M1 formed of an FET, resistors Rchg, Rlim, and Rm, a capacitor Cchg, a diode Dclp, and a laser diode LD. In practice, an FET driver is provided to drive the switch M1, and the power supply voltage Vcc supplied from the power supply 13 is supplied to the FET driver, but the FET driver is not shown in FIG.

トランスミッタ12は、基本的に高圧生成回路11から供給される高電圧Vhを印加してキャパシタCchgを充電し、キャパシタCchgに充電された電荷をスイッチM1を通じて瞬間的に放電してレーザダイオードLDに流すことによりパルスレーザLtを出射する。一例として、キャパシタCchgは数十〜百数十ボルトまで充電され、その後に数十アンペアで放電される。   The transmitter 12 basically applies the high voltage Vh supplied from the high voltage generation circuit 11 to charge the capacitor Cchg, and instantaneously discharges the charge charged in the capacitor Cchg through the switch M1 and flows it to the laser diode LD. As a result, the pulse laser Lt is emitted. As an example, the capacitor Cchg is charged to several tens to one hundred and several tens of volts, and then discharged at several tens of amperes.

詳細には、まず充電時においては、高圧生成回路11から高電圧Vhを供給するとともに、トリガパルスTpによりスイッチM1をオフ状態とする。これにより、破線の充電経路31に示すように、キャパシタCchgは抵抗Rchgを通じて高電圧Vhにより充電される。そして、放電時においては、トリガパルスTpによりスイッチM1をオン状態とする。これにより、キャパシタCchgに蓄えられた電荷が、破線の放電経路32に示すように瞬間的に放電され、レーザダイオードLDを発光させる。   Specifically, first, at the time of charging, the high voltage Vh is supplied from the high voltage generation circuit 11, and the switch M1 is turned off by the trigger pulse Tp. As a result, the capacitor Cchg is charged with the high voltage Vh through the resistor Rchg as indicated by the broken charging path 31. At the time of discharging, the switch M1 is turned on by the trigger pulse Tp. As a result, the electric charge stored in the capacitor Cchg is instantaneously discharged as indicated by the broken discharge path 32, and the laser diode LD emits light.

上記の構成において、高圧生成回路11は本発明の第1生成部に相当し、トランスミッタ12は本発明の取得部に相当し、レーザダイオードLDは本発明の発光部に相当し、キャパシタCchgは本発明のキャパシタに相当する。また、制御部10は本発明の第2生成部及び第3生成部に相当する。   In the above configuration, the high voltage generation circuit 11 corresponds to the first generation unit of the present invention, the transmitter 12 corresponds to the acquisition unit of the present invention, the laser diode LD corresponds to the light emitting unit of the present invention, and the capacitor Cchg This corresponds to the capacitor of the invention. The control unit 10 corresponds to the second generation unit and the third generation unit of the present invention.

[駆動方法]
次に、制御部10、高圧生成回路11及びトランスミッタ12によるレーザダイオードLDの駆動方法について説明する。図3は、レーザダイオードの駆動波形のタイミングチャートを示す。
[Driving method]
Next, a method of driving the laser diode LD by the control unit 10, the high voltage generation circuit 11, and the transmitter 12 will be described. FIG. 3 shows a timing chart of the driving waveform of the laser diode.

高圧生成回路11は、外部信号(イネーブル信号)Enに基づいて、出力を切り替える機能を有する。具体的には、高圧生成回路11は、外部信号Enがハイ(High)レベル(以下、単に「H」と記す。)の期間はトランスミッタ12に電荷を供給し、外部信号Enがロー(Low)レベル(以下、単に「L」と記す。)の期間はトランスミッタ12に電荷を供給しない。即ち、高圧生成回路11は、外部信号Enが「H」の期間のみトランスミッタ12に電荷を供給する。このため、図3に示すように、外部信号Enが「H」の期間のみトランスミッタ12のキャパシタCchgが充電される。なお、図2に示すように、充電電圧VcはキャパシタCchgの充電電圧を示す。   The high voltage generation circuit 11 has a function of switching the output based on an external signal (enable signal) En. Specifically, the high voltage generation circuit 11 supplies charges to the transmitter 12 during a period in which the external signal En is at a high level (hereinafter simply referred to as “H”), and the external signal En is low. No charge is supplied to the transmitter 12 during the level (hereinafter simply referred to as “L”) period. That is, the high voltage generation circuit 11 supplies electric charges to the transmitter 12 only when the external signal En is “H”. For this reason, as shown in FIG. 3, the capacitor Cchg of the transmitter 12 is charged only during the period when the external signal En is “H”. As shown in FIG. 2, the charging voltage Vc indicates the charging voltage of the capacitor Cchg.

トリガパルスTpは、キャパシタCchgを放電するためのトリガ信号であり、放電するタイミングにおいてのみ「H」となる。よって、図3に示すように、制御部10は、トリガパルスTpを「L」とし、外部信号Enを「H」とすることにより、キャパシタCchgを充電する。そして、制御部10は、所望の電荷が蓄積されたタイミングで外部信号Enを「L」にするとともに、トリガパルスTpを「H」にすることにより、レーザダイオードLDを発光させ、レーザパルスLtを出力させる。   The trigger pulse Tp is a trigger signal for discharging the capacitor Cchg, and becomes “H” only at the discharge timing. Therefore, as shown in FIG. 3, the control unit 10 charges the capacitor Cchg by setting the trigger pulse Tp to “L” and the external signal En to “H”. Then, the control unit 10 sets the external signal En to “L” at the timing when the desired charge is accumulated, and sets the trigger pulse Tp to “H”, thereby causing the laser diode LD to emit light, and causing the laser pulse Lt to be emitted. Output.

図3の充電電圧Vcの波形に示すように、外部信号Enが「H」であり、かつ、トリガパルスTpが「L」である充電期間tcにおいて、キャパシタCchgは高電圧Vhに向けて充電されていく。そして、放電タイミングにおける放電量はその時のキャパシタCchgの充電量(充電されている電荷量)により決まる。よって、レーザダイオードLDの出力パワーを変化させるには、キャパシタCchgの充電量、即ち、充電期間tcを変化させればよい。   As shown in the waveform of the charging voltage Vc in FIG. 3, the capacitor Cchg is charged toward the high voltage Vh in the charging period tc in which the external signal En is “H” and the trigger pulse Tp is “L”. To go. The discharge amount at the discharge timing is determined by the charge amount (charge amount charged) of the capacitor Cchg at that time. Therefore, in order to change the output power of the laser diode LD, the charge amount of the capacitor Cchg, that is, the charging period tc may be changed.

図4は、レーザダイオードLDの出力パワーを変化させた例を示す。図4(A)は、レーザダイオードLDの出力パワーを強くした場合の駆動波形のタイミングチャートであり、図4(B)はレーザダイオードLDの出力パワーを弱くした場合の駆動波形のタイミングチャートである。図4(A)に示すように、充電期間tc、即ち、外部信号Enを「H」とする期間を長くすると、キャパシタCchgの充電電圧Vc(=V1)は大きくなり、その結果、レーザダイオードLDの出力パワーP1も大きくなる。一方、充電期間tcを短くすると、キャパシタCchgの充電電圧Vc(=V2<V1)は小さくなり、その結果、レーザダイオードLDの出力パワーP2(<P1)も小さくなる。よって、制御部10は、外部信号Enを制御することにより充電期間tcを制御して、レーザダイオードLDの出力パワーを変化させることができる。   FIG. 4 shows an example in which the output power of the laser diode LD is changed. 4A is a timing chart of the drive waveform when the output power of the laser diode LD is increased, and FIG. 4B is a timing chart of the drive waveform when the output power of the laser diode LD is decreased. . As shown in FIG. 4A, when the charging period tc, that is, the period in which the external signal En is set to “H” is lengthened, the charging voltage Vc (= V1) of the capacitor Cchg increases, and as a result, the laser diode LD The output power P1 increases. On the other hand, when the charging period tc is shortened, the charging voltage Vc (= V2 <V1) of the capacitor Cchg is reduced, and as a result, the output power P2 (<P1) of the laser diode LD is also reduced. Therefore, the control unit 10 can change the output power of the laser diode LD by controlling the charging period tc by controlling the external signal En.

次に、本実施例の駆動方法の特徴について説明する。上記のように、本実施例の駆動方法は、高圧生成回路11の立ち上がり特性を利用してキャパシタCchgの充電期間tcを変化させ、パルスレーザLtの出力パワーを変化させている点に特徴を有する。これは、トランスミッタ12内の駆動回路に対して、常に安定した高圧の直流電圧を印加しておく必要は無いという点に着眼したものである。即ち、パルスレーザを出力する瞬間に、キャパシタCchgに必要な電荷が蓄積されていればよいとの考えに基づいている。このため、本実施例では、必要とされる出力パワーに応じた充電期間tcだけキャパシタCchgを充電し、その後に放電して必要なパワーでパルスレーザを出力している。   Next, features of the driving method of this embodiment will be described. As described above, the driving method of the present embodiment is characterized in that the charging period tc of the capacitor Cchg is changed using the rising characteristics of the high voltage generation circuit 11 and the output power of the pulse laser Lt is changed. . This is because it is not necessary to always apply a stable high-voltage DC voltage to the drive circuit in the transmitter 12. That is, it is based on the idea that the charge necessary for the capacitor Cchg should be accumulated at the moment of outputting the pulse laser. For this reason, in this embodiment, the capacitor Cchg is charged for the charging period tc corresponding to the required output power, and then discharged to output the pulse laser with the required power.

また、キャパシタCchgを充電する際の立ち上がり特性(過渡特性)は、高圧生成回路11に対する負荷、即ち、駆動回路の定数により決まるが、本実施例では、高圧生成回路11に対する負荷は既知であり、基本的に充電用のキャパシタCchgのみであるため、キャパシタCchgを充電する際の立ち上がり特性を予め把握することが可能である。即ち、充電電圧Vcの過渡特性が既知であるので、レーザダイオードLDの目標出力パワーに基づいて充電期間tcを決定することができる。よって、制御部10は、所望のレーザパルスLtの出射タイミング(即ち、トリガパルスTpを「H」とするタイミング)から、目標出力パワーを得るために必要な充電期間tcだけ遡った時刻で外部信号Enを「H」とすればよく、単純な制御によりパルスレーザの出力を高速に変化させることが可能となる。   Further, the rising characteristic (transient characteristic) when charging the capacitor Cchg is determined by the load on the high voltage generation circuit 11, that is, the constant of the drive circuit. In this embodiment, the load on the high voltage generation circuit 11 is known. Since only the charging capacitor Cchg is basically used, it is possible to grasp in advance the rising characteristics when charging the capacitor Cchg. That is, since the transient characteristic of the charging voltage Vc is known, the charging period tc can be determined based on the target output power of the laser diode LD. Therefore, the control unit 10 outputs the external signal at a time that is back by the charging period tc necessary for obtaining the target output power from the emission timing of the desired laser pulse Lt (that is, the timing at which the trigger pulse Tp is set to “H”). En may be set to “H”, and the output of the pulse laser can be changed at high speed by simple control.

さらに、本実施例の駆動方法は以下のような特徴を有する。
・低コスト化
通常、高圧生成回路や高圧電源回路には、出力電圧を安定化させるための制御回路が必要となる。一般的に、電源として作られた回路には、負荷変動に対して出力電圧が変動しないように出力電圧をフィードバックして安定化させる回路を付加する。しかし、本実施例では、上述のように高圧生成回路11の負荷が変動しないため、出力電圧を安定化させるための制御回路が不要となり、低コスト化が可能となる。
Furthermore, the driving method of this embodiment has the following characteristics.
-Cost reduction Normally, a high voltage generation circuit and a high voltage power supply circuit require a control circuit for stabilizing the output voltage. In general, a circuit made as a power supply is added with a circuit that feeds back and stabilizes the output voltage so that the output voltage does not fluctuate with respect to load fluctuations. However, in this embodiment, since the load of the high voltage generation circuit 11 does not fluctuate as described above, a control circuit for stabilizing the output voltage becomes unnecessary, and the cost can be reduced.

・消費エネルギーの低減
通常、高圧生成回路や高圧電源回路はスイッチング回路で構成されるが、本実施例では、キャパシタCchgの非充電期間においては高圧生成回路11でスイッチングを行わないようにすることができるため、不要なスイッチング損失を抑えることができ、消費エネルギーを低減することが可能となる。
Reduction of energy consumption Normally, the high voltage generation circuit and the high voltage power supply circuit are configured by switching circuits, but in this embodiment, the high voltage generation circuit 11 should not be switched during the non-charging period of the capacitor Cchg. Therefore, unnecessary switching loss can be suppressed and energy consumption can be reduced.

・低ノイズ化
上記のように、キャパシタCchgの非充電期間においては高圧生成回路11でスイッチングを行わないようにすることができるため、その間スイッチングノイズの発生を抑制することができる。特に、パルスレーザの出力後はレシーバ17により反射光Lrを受光する期間となるため、レシーバ17に与えるスイッチングノイズの影響を低減できることは有益となる。
-Low noise As described above, during the non-charging period of the capacitor Cchg, switching can be prevented from being performed by the high-voltage generation circuit 11, and thus switching noise can be suppressed during that period. In particular, after the pulse laser is output, the receiver 17 receives the reflected light Lr. Therefore, it is beneficial to reduce the influence of switching noise on the receiver 17.

[回路構成例]
図5は、高圧生成回路11及びトランスミッタ12の回路構成例を示す。図5において、高圧生成回路11はチャージポンプ回路(Dickson Charge Pump)として構成されており、外部信号Enに加えてクロックCKが入力されている。また、トランスミッタ12は、抵抗Rin及びFETドライバ33が図示されている以外は基本的に図2に示す構成と同様である。
[Circuit configuration example]
FIG. 5 shows a circuit configuration example of the high voltage generation circuit 11 and the transmitter 12. In FIG. 5, the high voltage generation circuit 11 is configured as a charge pump circuit (Dickson Charge Pump), and a clock CK is input in addition to the external signal En. The transmitter 12 is basically the same as the configuration shown in FIG. 2 except that the resistor Rin and the FET driver 33 are shown.

図6は、図5に示す回路の駆動波形のタイミングチャートである。外部信号Enが「H」であり、かつ、トリガパルスTpが「L」の期間が充電期間tcとなる。その後、トリガパルスTpが「H」に立ち上がるとキャパシタCchgが放電され、レーザダイオードLDからパルスレーザLtが出力される。   FIG. 6 is a timing chart of drive waveforms of the circuit shown in FIG. The period in which the external signal En is “H” and the trigger pulse Tp is “L” is the charging period tc. Thereafter, when the trigger pulse Tp rises to “H”, the capacitor Cchg is discharged, and the pulse laser Lt is output from the laser diode LD.

図7(A)は、キャパシタCchgの充電期間tcを変えた場合の充電波形を示すグラフである。横軸は充電期間tcを示し、縦軸は充電電圧Vcを示す。充電期間tcが長いほど、キャパシタChgの充電電圧Vcは大きくなっている。図7(B)は、充電期間tcとキャパシタCchgの充電電圧Vcとの関係を示すグラフである。充電期間tcが長くなるにつれ、充電電圧Vcが大きくなっている。   FIG. 7A is a graph showing a charging waveform when the charging period tc of the capacitor Cchg is changed. The horizontal axis indicates the charging period tc, and the vertical axis indicates the charging voltage Vc. The longer the charging period tc, the higher the charging voltage Vc of the capacitor Chg. FIG. 7B is a graph showing the relationship between the charging period tc and the charging voltage Vc of the capacitor Cchg. The charging voltage Vc increases as the charging period tc increases.

図8(A)は、充電期間tcを変えた場合の、レーザダイオードLDから出射されるパルスレーザの光出力波形を示すグラフである。充電期間tcが長いほど、出力パワーが大きくなることがわかる。図8(B)は、充電期間tcと、レーザダイオードLDからの光出力のピークパワーとの関係を示すグラフである。充電期間tcが長くなると、レーザダイオードLDから出力されるパルスレーザのピークパワーが大きくなることがわかる。   FIG. 8A is a graph showing the optical output waveform of the pulse laser emitted from the laser diode LD when the charging period tc is changed. It can be seen that the output power increases as the charging period tc increases. FIG. 8B is a graph showing the relationship between the charging period tc and the peak power of the optical output from the laser diode LD. It can be seen that the peak power of the pulse laser output from the laser diode LD increases as the charging period tc increases.

図7及び図8より、この回路例において、トリガパルスTpと外部信号Enのタイミングを制御することにより、レーザダイオードLDからの光出力を制御できていることが確認できる。   7 and 8, it can be confirmed that in this circuit example, the light output from the laser diode LD can be controlled by controlling the timing of the trigger pulse Tp and the external signal En.

図5の回路例における高圧生成回路11(n段チャージポンプ回路)の出力電圧Vcの過渡特性は、充電期間をtcとすると、理想的には以下の式により得られる。   The transient characteristic of the output voltage Vc of the high voltage generation circuit 11 (n-stage charge pump circuit) in the circuit example of FIG. 5 is ideally obtained by the following equation, where the charging period is tc.

式(1)からわかるように、チャージポンプ回路のスイッチング周波数を変化させることで、立ち上がり特性を制御することが可能である。   As can be seen from the equation (1), the rising characteristics can be controlled by changing the switching frequency of the charge pump circuit.

式(1)に基づいて、必要な充電電圧Vcを得るためには充電期間tcがどの程度必要かを算出し、予めテーブルなどを作成してメモリに記憶しておけばよい。制御部10は、そのテーブルを参照して、目標出力パワーを得るために必要な充電期間tcを求め、外部信号EnとトリガパルスTpを生成すればよい。なお、上記の理論式に基づくのではなく、実験などにより充電期間tcと充電電圧Vcとの関係を求めてテーブルを作成しても良い。   Based on the equation (1), in order to obtain the required charging voltage Vc, it is only necessary to calculate how much the charging period tc is necessary and to create a table or the like in advance and store it in the memory. The control unit 10 may refer to the table to obtain the charging period tc necessary for obtaining the target output power and generate the external signal En and the trigger pulse Tp. Note that the table may be created by obtaining the relationship between the charging period tc and the charging voltage Vc through experiments or the like, instead of based on the above theoretical formula.

なお、上記の回路例のように高圧生成回路11をチャージポンプ回路で構成することにより、(1)構成がシンプルとなる、(2)インダクタを用いないため、不要輻射が無く、低ノイズ化が可能となる、(3)インダクタを用いないため、実装面積を削減できる可能性がある、などの利点が得られる。   By configuring the high-voltage generation circuit 11 with a charge pump circuit as in the above circuit example, (1) the configuration is simplified, and (2) no inductor is used, so there is no unnecessary radiation and low noise is achieved. (3) Since an inductor is not used, advantages such as the possibility of reducing the mounting area can be obtained.

図9は、図5に示す回路の変形例における駆動波形のタイミングチャートを示す。図示のように、クロック信号CKxに外部信号(イネーブル信号)Enの機能を含めても良い。この場合、図5の高圧生成回路11のAND回路41を削除し、AND回路41の出力の代わりに、図10に示すクロック信号CKxを入力すればよい。この変形例では、外部信号Enを減らせるため、その分回路構成を簡素化することができる。   FIG. 9 shows a timing chart of drive waveforms in a modification of the circuit shown in FIG. As shown in the figure, the function of the external signal (enable signal) En may be included in the clock signal CKx. In this case, the AND circuit 41 of the high voltage generation circuit 11 of FIG. 5 may be deleted, and the clock signal CKx shown in FIG. 10 may be input instead of the output of the AND circuit 41. In this modification, since the external signal En can be reduced, the circuit configuration can be simplified accordingly.

10 制御部
11 高圧生成回路
12 トランスミッタ
14 スキャナ
17 レシーバ
19 A/Dコンバータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Control part 11 High voltage generation circuit 12 Transmitter 14 Scanner 17 Receiver 19 A / D converter

Claims (4)

第1の電圧を発生可能な第1生成部と、
充電期間に関連する充電情報と、放電を開始するタイミングを示す放電情報とを取得する取得部と、
前記充電情報に基づいて、前記第1生成部により前記第1の電圧よりも低い第2の電圧まで充電され、前記放電情報に基づいて、発光部に対して前記第2の電圧により充電された電荷を供給するキャパシタと、を備える発光部の駆動装置。
A first generator capable of generating a first voltage;
An acquisition unit that acquires charge information related to a charge period and discharge information indicating a timing to start discharging;
Based on the charging information, the first generator is charged to a second voltage lower than the first voltage, and the light emitting unit is charged with the second voltage based on the discharge information. A driving device for a light emitting unit, comprising a capacitor for supplying electric charge.
前記発光部の目標出力パワーに応じて前記充電情報を変化させる第2生成部を備えることを特徴とする請求項1に記載の発光部の駆動装置。   The driving device of the light emitting unit according to claim 1, further comprising a second generation unit that changes the charging information according to a target output power of the light emitting unit. 前記発光部に供給されるべき電圧情報と、前記キャパシタの容量と、前記第1の電圧とに基づいて、前記充電情報を生成する第3生成部を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の発光部の駆動装置。   3. A third generation unit that generates the charging information based on voltage information to be supplied to the light emitting unit, a capacitance of the capacitor, and the first voltage. 4. The drive unit of the light emission part as described in 2. 前記第1生成部はチャージポンプ回路であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の発光部の駆動装置。   4. The light emitting unit driving device according to claim 1, wherein the first generation unit is a charge pump circuit. 5.
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