JP2022022184A - 光源システム - Google Patents

Abstract

【課題】本開示は、光源駆動システム、例えば、レーザ駆動システムに関する。【解決手段】システムは、光源をオンにするために、電流駆動信号の初期部分を駆動するための非常に低いインダクタンスの電流ループを含むように構成されている。非常に低いインダクタンスの電流ループを有するようにシステムを実装することによって、光源に対して非常に速いオン時間を達成することができ、これは、光源からの非常に速いオン応答を必要とする飛行時間システムに特に有用であり得る。【選択図】図１Ａ

Description

本開示は、例えば、飛行時間カメラシステムにおける光源として使用され得る光源システムに関する。

飛行時間（ＴｏＦ）カメラシステムは、ＴｏＦカメラシステムから発せられる光信号の往復時間を測定することによって、カメラと対象物との間の距離を分解するレンジ撮像システムである。システムは、典型的には、光源（レーザまたはＬＥＤなどの）、光源からの発光を制御する光源ドライバ、被写体によって反射された光を撮像する画像センサ、画像センサの動作を制御する画像センサドライバ、光源から発せされた光を整形し、被写体によって反射された光を画像センサに集光させる光学系、および光源からの発光と対象物からの対応する反射との間の時間量を決定することによって、対象物までの距離を決定するように構成されている演算ユニットを含む。

ＴｏＦカメラシステムは、数センチメートルから数百または数千メートルの範囲の距離を測定し得る。高光速を考えると、発光と反射受光との間のわずか１６．６６ｎｓの時間差は、カメラシステムからの対象物２．５ｍに相当する。したがって、ＴｏＦカメラシステムは、距離を正確に測定するために、高いレベルの時間的精度および制御を必要とする。

本開示は、光源駆動システム、例えば、レーザ駆動システムに関する。システムは、電流駆動信号の初期部分を駆動して、光源をオンおよびオフにするための非常に低いインダクタンスの電流ループを含むように構成されている。非常に低いインダクタンスの電流ループを有するようにシステムを実装することによって、光源に対して非常に速いオン時間を達成することができ、これは、光源からの非常に速いオン応答または変調周波数を必要とする飛行時間システムに特に有用であり得る。

本開示の第１の態様では、基板と、基板の表面に取り付けられた光源であって、光源が、上側端子を有する上面、および基板の表面に導電的に固定され、下側端子を有する取り付け面であって、光源が上側端子と下側端子との間を流れる電流によってオンになるように構成されている、取り付け面、を含む、光源と、光源を駆動するために電流の第１の部分を供給するための縦型キャパシタであって、縦型キャパシタが、縦型キャパシタの第１のプレートへの上側端子を含む上面であって、縦型キャパシタの上側端子が上側端子光源に電気的に結合されている、上面、および基板の表面に導電的に固定され、縦型キャパシタの第２のプレートへの下側端子を含む取り付け面、を含む、縦型キャパシタと、基板の表面に取り付けられ、光源の動作を制御するために、縦型キャパシタから光源への電流の流れを制御するための、光源および縦型キャパシタに結合される電流ドライバと、を含み、基板が、光源を駆動するために必要な電流の第２の部分を供給するために、縦型キャパシタに電気的に結合された電圧端子を含む、光源システムが提供される。

基板の電圧端子は、第１のインターコネクタによって、縦型キャパシタの上側端子に電気的に結合され得る。

基板の表面と光源の上側端子との間の距離は、基板の表面と縦型キャパシタの上側端子との間の距離と実質的に同じである（例えば、２５％以内）。

光源は、基板の表面と光源の上側端子との間の距離が、基板の表面と縦型キャパシタの上側端子との間の距離と実質的に同じであるような厚さを有する導電性台座を使用して、基板の表面上に取り付けられ得る。

電流ドライバは、低側ドライバであり得、光源の下側端子は、電流ドライバによって縦型キャパシタの下側端子に電気的に結合し得、縦型キャパシタの上側端子は、光源の上側端子と第２のインターコネクタによって電気的に結合されており、それにより、光源がオンのときに、電流が、縦型キャパシタの上側端子から光源の上側端子に流れ、その後、光源の下側端子から電流ドライバを介して縦型キャパシタに戻る。

第１のインターコネクタは、１つ以上のボンドワイヤを含み得る。

基板は、光源の下側端子および電流ドライバの第１の端子が導電的に固定される第１の導電路（例えば、第１の導電トレース）であって、それにより、光源がオンのときに、電流が、第１の導電路を通って光源の下側端子から電流ドライバの第１の端子まで流れる、第１の導電路と、縦型キャパシタの下側端子および電流ドライバの第２の端子が導電的に固定される第２の導電路（例えば、第２の導電トレース）であって、それにより、光源がオンのときに、電流が、第２の導電路を通ってドライバの第２の端子から縦型キャパシタの下側端子に流れる、第２の導電路と、を含み得る。

第２の導電路は、接地などの参照電位に保持され得る。

電流ドライバは、高側ドライバであり得、縦型キャパシタの上側端子は、電流ドライバによって光源の上側端子に電気的に結合され得る。

基板は、光源の下側端子および縦型キャパシタの下側端子が導電的に固定される参照電圧導電路であって、それにより、光源がオンのときに、電流が、第１の導電路を通って光源の下側端子から縦型キャパシタの下側端子まで流れる、参照電圧導電路を含み得る。

参照電圧導電路の一部が、電流ドライバの下を通過し得、それにより、光源がオンのときに、電流が、参照電圧導電路を通って光源の下側端子から縦型キャパシタの下側端子に流れ、縦型キャパシタの上側端子から光源の上側端子に電流が流れるのと実質的に反対方向に電流ドライバの下を流れる。

高側電流ドライバは、第３の端子および第４の端子を有する第１の表面と、基板の表面に固定された第２の表面と、を含んでよく、縦型キャパシタの上側端子が、第３のインターコネクタによって電流ドライバの第３の端子に結合され、電流ドライバの第４の端子が、第４のインターコネクタによって光源の上側端子に結合される。

そこでは、第３のインターコネクタは１つ以上のボンドワイヤを含んでよく、第４のインターコネクタは１つ以上のボンドワイヤを含んでよい。

光源の上側端子、縦型キャパシタの上側端子、および電流ドライバの第３および第４の端子は、すべて、基板の表面から実質的に同じ距離にあり得る。

本開示のすべての態様では、第１のインターコネクタは、電圧端子に導電的に固定された取り付け面、および基板の表面から縦型キャパシタの上側端子と実質的に同じ距離にある上面、を有する、導電プラットフォームと、導電プラットフォームの上面および縦型キャパシタの上側端子に固定された少なくとも１つの導電素子と、を含み得る。

本開示のすべての態様では、基板は、ＰＣＢの非導電基板であり得る。

光源システムは、光源を駆動するために電流の第３の部分を供給するためのさらなるキャパシタをさらに含み、さらなるキャパシタは、縦型キャパシタよりも大きな静電容量を有し、縦型キャパシタ、光源、および電流ドライバは、一緒に結合されて、第１の電流ループを形成し、さらなるキャパシタ、光源、および電流ドライバは、一緒に結合されて、第２の電流ループを形成する。

光源システムは、第２の縦型キャパシタをさらに含み得、第２の縦型キャパシタは、第２の縦型キャパシタの第１のプレートへの上側端子を含む上面であって、第２の縦型キャパシタの上側端子が、光源の第２の上側端子に電気的に結合され、光源の第１の上側端子が、光源の上面の第１の側面に位置決めされ、光源の第２の上側端子が、光源の上面の第２の対向する側面に位置決めされる、上面と、基板の表面に導電的に固定され、縦型キャパシタの第２のプレートへの下側端子を含む取り付け面と、を含み、第２の縦型キャパシタが、基板の電圧端子に電気的に結合され、第１の縦型キャパシタの位置に対して光源の反対側に位置決めされ、それにより、光源がオンのときに、電流が、第２の縦型キャパシタから光源に流れる電流と実質的に反対方向に、第１の縦型キャパシタから光源に流れる。

本開示の第２の態様では、光源システムであって、電流ドライバを含むドライバＩＣと、ドライバＩＣの表面に取り付けられた光源であって、光源が、第１の端子、および光源の取り付け面上の第２の端子であって、光源の第２の端子が、ドライバＩＣの表面上の電流ドライバの第１の端子に導電的に接合されている、第２の端子、を含む、光源と、ドライバＩＣの表面に取り付けられたキャパシタと、を含み、キャパシタが、キャパシタの第１のプレートへの第１の端子であって、第１の端子が、光源がオンのときに、キャパシタの第１のプレートから光源の第１の端子へ電流が流れるように、供給電圧および光源の第１の端子に導電的に結合される、第１の端子と、キャパシタの第２のプレートへの第２の端子であって、キャパシタの第２の端子が、キャパシタの取り付け面上にあり、ドライバＩＣの表面上の電流ドライバの第２の端子に導電的に接合され、それにより、光源がオンのときに、電流が、電流ドライバを介して、光源の第２の端子からキャパシタの第２のプレートへ流れる、第２の端子と、を含む、光源システムが提供される。

キャパシタは、縦型シリコンキャパシタであり得、キャパシタの第１の端子は、キャパシタの上面にある。キャパシタの第１の端子は、ボンドワイヤを使用して光源の第１の端子に結合され得る。

キャパシタは、横型シリコンキャパシタであり得、キャパシタの第２の端子は、キャパシタの取り付け面上にあり、光源の第１の端子に電気的に結合されたドライバＩＣ導電路に導電的に接合される。光源の第１の端子は、光源の上面、およびボンドワイヤを使用して光源の第１の端子に電気的に結合されたドライバＩＣ導電路上にあり得る。または、光源の第１の端子は、光源の取り付け面、および導電接合を使用して光源の第１の端子に電気的に結合されたドライバＩＣ導電路上にあり得る。

本開示の第３の態様では、レーザ駆動回路であって、レーザと、レーザを駆動するために、電流を供給するためのレーザに結合された第１のキャパシタであって、第１のキャパシタが第１の静電容量を有する、第１のキャパシタと、レーザを駆動するために、電流を供給するためのレーザに結合された第２のキャパシタであって、第２のキャパシタが、第１の静電容量よりも大きい第２の静電容量を有する、第２のキャパシタと、レーザと第１および第２のキャパシタとの間の電流の流れを制御するために、レーザ、第１のキャパシタ、および第２のキャパシタに結合された電流ドライバと、を含み、レーザ、電流ドライバ、および第１のキャパシタは、一緒に、第１の電流回路を形成し、レーザ、電流ドライバ、および第２のキャパシタは、一緒に、第２の電流回路を形成し、第１の電流回路のインダクタンスは、第２の電流回路のインダクタンスよりも比較的低い、レーザ駆動回路が提供される。

第１のキャパシタは、基板の表面上の導電トレースに導電的に接合された下面を有する縦型シリコンキャパシタであってもよい。

レーザは、基板の表面上に取り付けられてもよく、第１のキャパシタの上面上の上側端子は、レーザがオンのときに、駆動電流が第１のキャパシタの上側端子からレーザの上側端子に流れるように、レーザの上面上の上側端子に電気的に結合される。

電流ドライバが形成されている集積回路の表面上に、第１のキャパシタを取り付け、第１のキャパシタの端子を集積回路の表面上の第１の端子に導電的に接合することによって、第１のキャパシタは電流ドライバに結合され得る。集積回路の表面上に、レーザを取り付け、レーザの端子を集積回路の表面上の第２の端子に導電的に接合することによって、レーザは電流ドライバに結合され得る。

本開示の態様は、以下の図面を参照して説明される。
図１Ａは、パッケージ化された光源モジュールの例示的な表現を示す。 図１Ａは、パッケージ化された光源モジュールの例示的な表現を示す。

図１Ｃは、ＰＣＢ上に取り付けられた、図１Ａおよび図１Ｂのパッケージ化された光源モジュールを示す。

図１Ｄは、図１Ａおよび図１Ｂの光源モジュールを表す回路図を示す。

図１Ｅは、光源のための理想的な駆動電流信号および理想的な光パワー信号の表現を示す。

図２Ａは、本開示の態様による光源システムを示す。

図２Ｂは、図２Ａのシステムの構成の回路図表現を示す。

図３Ａは、図２Ａのシステムの第１のキャパシタおよび光源の表現の側面を示す。

図３Ｂは、光源の高さを上げるために使用される台座を備えた、図２Ａのシステムの第１のキャパシタおよび光源の表現のさらなる側面を示す。

図３Ｃは、電圧端子の高さを上げるための追加の台座を備えた、図２Ａのシステムの第１のキャパシタおよび光源の表現のさらなる側面を示す。

図３Ｄは、導電性ブリッジが電気結合を形成するために使用される、図２Ａのシステムの第１のキャパシタおよび光源の表現のさらなる側面を示す。

図４Ａは、本開示の態様による、さらなる光源システムを示す。

図４Ｂは、図４Ａのシステムの回路図表現を示す。

図５Ａは、本開示の態様による、さらなる光源システムを示す。

図５Ｂは、図５Ａのシステムの回路図表現を示す。

図６は、本開示の態様による、さらなる光源システムを示す。

図７Ａは、本開示の態様による、さらなる光源システムを示す。

図７Ｂは、図７Ａのシステムの側面図を示す。

図８Ａは、本開示の態様による、さらなる光源システムを示す。

図８Ｂは、図８Ａのシステムの回路図表現を示す。

図９は、本開示の態様による、さらなる光源システムを示す。

図１０Ａは、本開示の態様による、さらなる光源システムを示す。

図１０Ｂは、図１０Ａのシステムの回路図表現を示す。

図１０Ｃは、図１０Ａのシステムの側面図を示す。

図１１Ａは、本開示の態様による、さらなる光源システムを示す。

図１１Ｂは、図１１Ａのシステムの回路図表現を示す。

図１２は、本開示の態様による、さらなる光源システムを示す。

図１３Ａは、本開示の態様による、さらなる光源システムを示す。

図１３Ｂは、図１３Ａのシステムの側面図を示す。

図１３Ｃは、本開示の態様による、さらなる光源システムを示す。

図１３Ｄは、図１３Ｃのシステムの第１のキャパシタの側面図を示す。

図１３Ｅは、図１３Ｃのシステムの側面図を示す。

図１３Ｆは、本開示の態様による、さらなる光源システムを示す。

図１３Ｇは、図１３Ｆのシステムの側面図を示す。

図１４Ａは、第１のキャパシタを供給電圧端子に結合するために使用され得る導電性クリップの表現を示す。 図１４Ｂは、第１のキャパシタを供給電圧端子に結合するために使用され得る導電性クリップの表現を示す。

多くの要因は、ＴｏＦカメラシステムが対象物までの距離を測定することができる精度に影響を及ぼし得る。これらの要因の１つは、光源から発せられる光の性質である。例えば、周囲光の干渉は、距離／深度の決定の精度に影響を与える可能性がある。典型的には、比較的高い周波数変調信号で発せられた光を変調すると、周囲光の干渉を低減することができる。しかしながら、達成可能な最大周波数は、光源を駆動する信号の立ち上がりおよび立ち下がり時間によって制限され得る。

さらに、正確な距離／深度測定の範囲は、発光のピーク電力によって制限され得る。目の安全性限界内に留まりながら発光のピーク電力を増大させることで、システムで正確に測定することができる最大深度を増大させることができる。

深度測定におけるノイズ、光源の変調周波数、および検出された信号光子の数の間の関係は、以下より見ることができる。

式中、
σ＝深度ノイズ
ｃ＝光速
Ａ_{ｓｉｇｎａｌ}＝検出された信号光子の平均数
Ｂ_{ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ}＝検出された背景光子の平均数
ｆ_ｍｏｄ＝変調周波数
ＭＣ＝変調コントラスト

発光のピーク電力を上げることで、Ａ_{ｓｉｇｎａｌ}が増大するはずである。発光の変調周波数を上げれば、全体的な深度ノイズの不確実性も減少するはずである。ほんの一例として、本発明者らは、光源が垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）である場合、良好な深度測定範囲が達成され得、σ光源駆動信号が４Ａの領域のピーク電流を送達することができ、６００ｐｓの領域の立ち上がりおよび立ち下がり時間を有する場合、望ましいレベル内に維持され得ることを認識した。数メートルの範囲内の対象物を撮像する場合、変調周波数は、５０～４００ＭＨｚ程度であり得、複数の周波数を複数の捕捉フレームにわたって使用して、異なる距離での位相アンラッピングを処理することができる。変調された光は、フレームごとに数１０マイクロ秒（ｕＳ）程度、近距離では１～２ｍＳごとに１０ｕＳ程度、遠距離では数１００マイクロ秒（ｕＳ）程度の周期でバーストされる。しかしながら、本明細書に開示される態様は、これらの特定のパラメータに限定されず、システムは、他のレベルのピーク電流、立ち上がり／立ち下がり時間、変調周波数、およびバースト期間を送達するように構成され得ることを理解されたい。

したがって、精度および測定範囲の両方を改善するために、比較的高い周波数変調信号で変調される高ピーク電力光信号を光源から発することが望ましい。これは、比較的短い立ち上がりおよび立ち下がり時間で高ピーク電流を達成する光源に、高電流駆動信号を送達することを必要とする。

しかしながら、比較的高い電流、ならびに比較的短い立ち上がりおよび立ち下がり時間で光源を駆動することには多くの課題がある。特に、光源ドライバ回路における固有の抵抗およびインダクタンスは、電気的損失の原因となるだけでなく（それにより、光源から特定の光パワー出力を達成するのに必要な電流量が増加する）、電流レベル間の回路遷移が遅くなるため、ターンオンおよびターンオフが遅くなる。

この課題を念頭に置き、本発明者らは、ＴｏＦカメラシステムでの使用に好適な様々なＮ光源システムの設計を考案した。これらの設計において、システムは、非常に短い立ち上がりおよび／または立ち下がり時間で光源駆動電流の第１の部分を供給するように設計された低インダクタンス電流ループ／回路を含む。低インダクタンスループは、光源に近接して位置決めされ、光源およびドライバ回路に結合される第１のキャパシタを含む。近接した結果、第１のキャパシタ、光源、および光源ドライバによって形成される電流ループ／回路のサイズは、インダクタンスを最小限に抑えるように非常に小さい。第１のキャパシタは、光源をオンにするための初期電流を供給し、ループの低インダクタンスの結果として、初期電流の立ち上がり時間は非常に短くなり得る。加えて、ドライバ電流および電源に必要なヘッドルームは、より低くすることができ、より効率的な電力ソリューションが許容される。

任意選択で、第２のより高いインダクタンスループも存在してよく、第２のループは、第１のキャパシタよりも大きく、第１のキャパシタ上の電荷を補充し、および／または初期ターンオン後に光源を駆動し得る第２のキャパシタを含む。第２のキャパシタは、光源および光源ドライバにそれほど接近して結合されない。したがって、第２のキャパシタ、光源、および光源ドライバによって形成される電流ループ／回路のインダクタンスは、第１のキャパシタ、光源、および光源ドライバによって形成されるインダクタンスよりも大きい。代わりのものでは、第２のキャパシタは省略され得、第１のキャパシタは補充され得、光源は、供給電圧による初期ターンオンの後に駆動され得る。このようにして、光源は、最初により低いインダクタンス電流ループ内の電流を供給され得、それによって電流信号立ち上がり時間を改善させ、次いで、駆動信号の「定常状態」期間中に、より高いインダクタンス電流ループ内の電流を供給され、高ピーク電流が駆動信号継続時間の間維持されることを可能にし得る。達成された立ち上がり時間は、最初に駆動回路のインダクタンスによって最も影響を受けるため、速い立ち上がり時間と高ピーク電流とが達成され得る。供給電圧は、両方のキャパシタを再充電し、より長い電流のバースト期間を維持するために必要な電流を提供し得る。

第１の電流ループのインダクタンスを最小限に抑えるための様々な設計の詳細も開示される。例えば、第１のキャパシタを縦型キャパシタとして実装することにより、コンポーネントが取り付けられる基板の面と、光源の上側端子が置かれる面との間の電流の垂直方向の移動の一部が、第１のキャパシタによって実施される。これにより、導電性ビアなど、これらの２つの平面間の電流を伝導することのみに特化したいずれかの特徴の必要性を低減／排除し、それによってさらにインダクタンスが低減する。さらなる例では、光源および第１のキャパシタは、ドライバ回路を含む集積回路（ＩＣ）の表面に取り付けられてもよく、それによって、形成される電流ループの物理的サイズを最小限に抑え、それはさらにインダクタンスを低減する。

図１Ａおよび図１Ｂは、比較的高いインダクタンス駆動回路、したがって比較的遅い立ち上がりおよび立ち下がり時間に悩まされている、以前のパッケージ化された光源モジュール１１０の例示的な表現を示す。光源はＶＣＳＥＬであり、パッケージ化された光源モジュール１１０は、ＶＣＳＥＬ１２０およびフォトダイオード１３０（目の安全性のために光パワーを測定するのに使用されることがある）を含む。ＶＣＳＥＬ１２０のアノード端子１２２は、ワイヤボンド１４２を介してボンドパッド１４０に結合され、カソード端子は、ＶＣＳＥＬ１１０の下面上にある（したがって、見えない）。

図１Ｃは、ＰＣＢ１６０に取り付けられたパッケージ化された光源モジュール１１０を示す。光源モジュール１１０のボンドパッド１４０およびカソード端子は、ＰＣＢ１６０を介してドライバＩＣ１５０に結合される。

図１Ｄは、寄生インダクタンス、抵抗、および容量の表現を含む、システム１００を表す回路図を示す。パッケージ化されたＶＣＳＥＬモジュール１１０内に比較的高い等価直列インダクタンスが存在し、ＰＣＢルーティング寄生体と組み合わせることにより、電流駆動信号の立ち上がり時間が阻害され得ることが理解されるであろう。また、望ましくない電気的共鳴を引き起こす可能性もある。電流の急激な変化があるとき、駆動中のインダクタンスの降下により、ドライバの利用可能な電圧コンプライアンス／ヘッドルームを低減させるインダクタンス全体での電圧降下が引き起こされる。これを補うために、電源電圧を増加させることができるが、これによりレーザ駆動期間中の消費電力が増加する。したがって、回路インダクタンスの低減は、レーザの動作中の消費電力を最小限に抑えるのに望ましい。

図１Ｅは、理想的な駆動電流信号および理想的な光パワー信号、ならびに図１Ｃおよび図１Ｄの配置によって実現される実際の光パワーおよびドライバ電流の表現を示す。図に示すように、ドライバ電流の立ち上がりおよび立ち下がり時間、ひいてはＶＣＳＥＬ１２０からの光パワーは、理想的なものよりも遅くなっている。ＶＣＳＥＬへの駆動信号は、方形波のみではなくそれ以上のものからなることができる。特に、プリエンファシスまたは波形成形を加えることで、光学エッジスピードまたはスペクトル成分の制御および改善を図ることができるが、それらはすべてループインダクタンスと競い合うことになる。

図２Ａは、本開示の態様による光源システム２００を示す。システム２００は、光源２１０、この場合はＶＣＳＥＬ、光源ドライバ２２０、第１のキャパシタ２３０、および第２のキャパシタ２４０を含む。この例における第１のキャパシタ２３０は、低インダクタンスワイヤ結合された縦型キャパシタである。これは、例えば、Ｍｕｒａｔａ製のワイヤ接合可能縦型Ｓｉキャパシタなどのシリコンキャパシタであってもよい。https://www.murata.com/-/media/webrenewal/products/capacitor/siliconcapacitors/pdf/silicon-capacitors-cataloguev15murata.ashx?la=en&cvid=20200227020954000000

これらの縦型シリコンキャパシタは、所与のエリアのキャパシタンスの有効表面を増加させるための何らかの形のトレンチ加工を施したシリコンで作製されることができる。トレンチは、１つの電極を並べ、絶縁体でコーティングし、次に第２の電極でコーティングすることができる。次いで、第１の電極は、重ドープされたシリコンを通してキャパシタの底面に接続することができ、次いで、良好な金属導体でコーティングされ、はんだまたは同等のものを通して、システム内での取り付けに好適であり得るように端子を形成する。上部電極は、ワイヤ接合または他の接続方法を許容するために、同様の方法でキャパシタの上面に形成され得る。しかしながら、そのようなキャパシタを作製する他の方法がある。

第１のキャパシタ２３０の上面は、第１のキャパシタ２３０の第１の（上部）プレートに接続を行うための上側端子を備える。上側端子は、電圧端子に結合され、この例では、これは、ボンドワイヤ２３２によって供給電圧トレース（いずれかの好適な電圧、例えば３．３Ｖ、または５Ｖ、または１１Ｖなどなどであり得る）である。第１のキャパシタ２３０の上側端子もまた、ボンドワイヤ２３４によってＶＣＳＥＬ２１０の上面の上側端子（この場合、アノード端子）に結合され、それにより、２つの異なる接続が第１のキャパシタ２３０の上側端子に対して行われる。この場合、ＶＣＳＥＬがオンのとき、電流は、（後述するように）第１のキャパシタ２３０および供給電圧からアノード端子に供給され得る。

第１のキャパシタ２３０の取り付け（下側）表面は、第１のキャパシタ２３０の第２の（底部）プレート（図２Ａでは見えない）への接続を行うための下側端子を含む。第１のキャパシタの取り付け面は、参照電圧導電路に導電的に接合され、この場合、これは、はんだ／バンプ接合または導電性接着剤などのようないずれかの好適な手段によるＰＣＢの接地トレースである。ＶＣＳＥＬ２１０の取り付け（下側）表面は、下側端子（この場合、カソード端子）を含む。下側端子は、金属間接合または導電性接着剤などのようないずれかの好適な手段によって、カソード導電路（この例ではＰＣＢのトレース）に導電的に接合される。ＶＣＳＥＬ２１０および第１のキャパシタ２３０の下側端子は、ＶＣＳＥＬがオンのときに、ドライバ２２０を駆動するＶＣＳＥＬカソードドライブから電流が流れ、その上部プレートが同じＶＣＳＥＬ２１０のアノードに電流を送達している第１のキャパシタ２３０の底部プレートに戻るように、ドライバ２２０の第１の（電流入力）端子をカソードトレースに導電的に接合（例えば、はんだ／バンプ接合、導電性接着剤など）し、ドライバ２２０の第２の（電流出力）端子を参照電圧トレースに導電的に接合（例えば、ダイボンディング、はんだ／バンプ接合、導電性接着剤など）することによって、電流ドライバ２２０によって互いに結合される。

この実施例では、表されるすべてのコンポーネント／要素は、ＰＣＢの侮辱的な基板上に取り付けられる。しかしながら、この例示的な実装形態および以下のすべての他の例示的な実装形態では、他の非ＰＣＢタイプの基板、例えば、セラミック基板を使用してもよいことが理解されるであろう。導電路（例えば、トレース）はすべて、導電性ビアなどの相互接続が必要とされないように、基板の同じ側にあり、それにより、回路の回路長およびインダクタンスを低減するのに役立つことが分かる。

図２Ｂは、システム２００の構成の回路図表現を示す。ドライバ２２０は、電流源／シンクを含むように表されるが、簡略化のために、ドライバ２２０の他のコンポーネント（ＶＣＳＥＬ駆動電流をオンおよびオフにするためのスイッチ／トランジスタなど）は表されない。ドライバ２２０は、トランジスタが電流源／シンクとして動作するように、バイアスをかけるために制御されたゲート電圧を有するＦＥＴなどのトランジスタデバイスを含み得る。そのトランジスタはまた、回路電流をオンおよびオフにするスイッチとして動作し得、それによってＶＣＳＥＬ２１０を制御する。代替的に、ドライバ２２０は、回路電流をオンまたはオフにするスイッチとして動作され得る電流源のいずれかの側に、電流源およびＶＣＳＥＬと直列に提供され得る第２のトランジスタデバイスを含み得る。任意選択で、デジタル制御電流を形成するために複数の駆動トランジスタが存在してもよく、ドライバ電流のオンとオフとの間だけではなく、複数の駆動トランジスタによって、または他の手段によって、あるレベルから別のレベルへの光源の必要な変調を生成するために、ある非ゼロレベルから別の非ゼロレベルへ電流を変調することができる。この例では、ドライバ２２０がＶＣＳＥＬ２１０のカソード側に位置決めされているため、低側ドライバとして動作していることが分かる。そのため、ドライバ／電流ドライバ２２０は、代替的に、回路内の電流のオンおよびオフ切り替えまたは変調を制御するように構成されているコントローラ／電流コントローラと呼ばれることがあり得ることを理解されたい。

第１のキャパシタ２３０は、ＶＣＳＥＬ２１０およびドライバ２２０の非常に近くに位置決めされる。その結果、第１のキャパシタ２３０、ＶＣＳＥＬ２１０、およびドライバ２２０によって形成される電流ループは、比較的短い。第１のキャパシタ２３０およびＶＣＳＥＬ２１０は、１００μｍ、２００μｍ、５００μｍ、１ｍｍ、または２ｍｍ程度離れて位置決めされ得る。さらに、第１のキャパシタ２３０は、シリコン縦型キャパシタなど、低インダクタンス設計のものであるように選択され得る縦型キャパシタである。第１のキャパシタ２３０の高さがＶＣＳＥＬ２１０に近いほど、コンポーネントを一緒に位置決めすることができ、接続方法を短くして、ループを少なくすることができる。したがって、第１のキャパシタ２３０、ＶＣＳＥＬ２１０、およびドライバ２２０によって形成される電流ループは、比較的短く、比較的低いインダクタンスである。しかしながら、非常にコンパクトな設計を望む結果、第１のキャパシタ２３０の容量値、したがって、第１のキャパシタ２３０がＶＣＳＥＬ２１０に送達することができるエネルギーの量（短時間にわたる電流）は、比較的小さくてもよい。第２のキャパシタ２４０は、ＶＣＳＥＬ２１０およびドライバ２４０からさらに離れて位置決めされ、（縦型キャパシタと比較して）比較的高いインダクタンス設計のものであってもよい。結果として、第２のキャパシタ２４０、ＶＣＳＥＬ２１０およびドライバ２２０によって形成される電流ループは、（第１のループと比べて）比較的長く、かつ比較的高いインダクタンスであり得る。しかしながら、第２のキャパシタ２４０は、第１のキャパシタ２３０と比べて比較的高いキャパシタンスを有し得、したがって、高周波数の要求が第１のキャパシタ２３０によって満たされているため、電流の変化率が比較的低いＶＣＳＥＬ２１０に比較的大きな電流を送達することができる。第２のキャパシタ２４０は、セラミックキャパシタ、ポリマーキャパシタ、および／または複数のタイプのキャパシタの組み合わせなど、いずれかの好適な設計もしくはタイプ、またはキャパシタの組み合わせであってもよい。一例では、ＶＣＳＥＬ２１０が取り付けられている基板上に取り付けられたＳＭＤキャパシタであってもよいか、または他の場所に取り付けられ、ケーブルまたはフレックスによって接続されていてもよい。

ドライバ２２０が駆動電流をオンにするとき、第１のループが比較的低いインダクタンスであるため、第１のキャパシタ２３０は、最初に駆動電流の第１の部分をＶＣＳＥＬ２１０に供給する必要がある。比較的低いループインダクタンスは、駆動電流の高周波コンポーネントが第１のキャパシタ２３０によって供給され得るように、その電流の短い立ち上がり時間をもたらすはずである。第２のキャパシタ２４０は、ＶＣＳＥＬに駆動電流の第２の部分を供給し、供給電圧は、ＶＣＳＥＬに駆動電流の第３の部分を供給し、第１のキャパシタ２３０および／または第２のキャパシタ２４０にも補充することが望ましい。第２のキャパシタ２４０および供給電圧を含む回路の比較的大きなループインダクタンス、および供給電圧のインピーダンスにより、立ち上がり時間は、第１のキャパシタ２３０によって供給される電流の第１の部分と比べて、比較的長くなり得る。しかしながら、第２のキャパシタ２４０および供給電圧によって供給され得る比較的大きな電流量により、駆動信号の継続時間の間、回路が大きなピーク電流を維持することができるはずである。したがって、この配置は、数１０μｓまたは数１００μｓの全体的な照明動作期間の間、（例えば、１０ＭＨｚ～５００ＭＨｚ以上のオーダーにおける）高変調周波数で、（例えば、４６０ｐｓまたは５２０ｐｓなどのような５００ｐｓのオーダーにおける）比較的速い切り替え／立ち上がり時間で、（例えば、３．５Ａまたは４．５Ａ以上などの４Ａのオーダーにおける）高い駆動電流を達成できることを意味する。

第１のキャパシタは、わずか数１００ｍＶのリップルで変調周波数の数サイクルの一部にわたって電流を送達するために、数１０～数１００ｎＦ程度であってもよく、一方、第２のキャパシタは、数１０または数１００ｕＳの電流送達を維持するために、および／またはバースト内の変調周波数の多くの期間にわたって電源からの電流引き込みを平滑化するために、かなり大きく（ｕＦｓ～数１００ｕＦ）てもよい。

任意選択で、第１のキャパシタ２３０の高さ（すなわち、第１のキャパシタ２３０の上面と、それが取り付けられている基板の表面との間の距離）は、ＶＣＳＥＬ２１０と実質的に同じ高さ（例えば、５％以内、または１０％以内、または２５％以内）（すなわち、ＶＣＳＥＬ２１０の上面と、それが取り付けられている基板の表面との間の距離）であるように選択されてよい。典型的には、ＶＣＳＥＬは、１００μｍまたは１２０μｍの範囲の厚さを有し得る。これらは典型的には、ＶＣＳＥＬからの熱伝導を改善し、直列インピーダンスを低減するために厚さを最小限にする一方で、取り扱いおよび信頼性に必要な剛性を維持する厚さを維持している。しかしながら、現在または将来、より薄い、またはより厚いＶＣＳＥＬおよび他の発光デバイスを有することが可能であり得る。また、この厚さは、５％または１０％程度の製造公差に従うことができる。したがって、「実質的に」という用語は、２つのコンポーネントが正確に同じ高さであることを意味しないことが理解されるであろう。代わりに、製造公差内、および／または物理的なデバイスの寸法の選択の制限を前提とした妥当な近似内で、少なくとも同じ高さに近いことを意味する。特に、デバイスの高さが、互いの２０～３０％以内、例えば２５％以内で同じである場合、著しい利点が実現され得る。例えば、ＶＣＳＥＬが１００μｍの公称厚さを有する場合、ＶＣＳＥＬの上側端子と基板からの高さが実質的に同じである上側端子を有する第１のキャパシタ２１０は、７０～１３０μｍの範囲内（すなわち、±３０％以内）のいずれか、または８０～１２０μｍの範囲内（すなわち、±２０％以内）のいずれかの公称厚さを有し得る。特に、ボンドワイヤ２３４の長さは、ボンドワイヤが垂直距離を移動する必要がないという理由だけでなく、第１のキャパシタ２３０およびＶＣＳＥＬ２１０を互いにより近くに位置決めすることを可能にするという理由からも、最小限に抑えることができる。これにより、ボンドワイヤに関連付けられる寄生インダクタンスおよび抵抗が最小限に抑えられる。さらに、ボンドワイヤ２３４の「ループ」の量を低減することができ、これにより、ボンドワイヤ２３４に関連付けられるインダクタンスがさらに低減する。これは、図３を参照してさらに理解することができる。さらに、キャパシタは、ＶＣＳＥＬ２１０を最初に駆動するために必要な電流の垂直方向の移動のすべてではないが、大部分を実施することができ、そのため、電流の垂直方向の伝導のみに特化したコンポーネントは必要なく、それによってインダクタンスがさらに低減される。

上述の縦型キャパシタ２３０は、シリコン設計のものであるが、他のタイプの縦型キャパシタが代替的に使用され得る。例えば、基板の表面にコーティングされ、例えば、図２Ａの例の参照電圧トレースにコーティングされ、図２Ａを参照して上述したのと同じ方法でその２つのプレートに対して作製された３つの導電条件を有し得る縦型キャパシタがある。そのようなキャパシタは、それらが実質的に同じ高さにないように、ＶＣＳＥＬ２１０と比べて比較的薄くてもよい。しかしながら、このような設計は、基板表面からＶＣＳＥＬ上側端子への電流の垂直方向の移動の一部が、第１のキャパシタ２３０によって実施されることを意味し、垂直方向の移動のすべてが、ビアなどの電流伝導のみを実施するコンポーネントによって行われる配置と比べて、インダクタンスの低減に役立つ。さらに、設計は、第１のキャパシタ２３０がＶＣＳＥＬ２１０に非常に近接して位置決めされることを可能にし、それによって電流ループのサイズを最小限に抑え、インダクタンスを低減する。したがって、第１のキャパシタ２３０が、ＶＣＳＥＬ２１０の高さと実質的に同じではない高さを有する縦型キャパシタである場合でも、システムは、縦型キャパシタが必要な垂直方向の電流の移動の一部を実施すること、および／またはよりコンパクトな回路配置を可能にすることによって、インダクタンスを低減し、したがって電流遷移／変化のより速度を達成し得る。

さらに、任意選択で、第１のキャパシタ２３０およびＶＣＳＥＬ２１０の寸法に応じて、台座（「スラッグ」とも呼ばれる）を使用して、第１のキャパシタ２３０および／またはＶＣＳＥＬ２１０の上面を立ち上がりさせ、それらの上面を実質的に同一平面にすることができる。

図３Ａは、第１のキャパシタ２３０の上面とＶＣＳＥＬ２１０の上面との間に高さ差Δｈが存在する配置を示す。ＶＣＳＥＬ２１０は、銅などの導電材料に取り付けられ、ＶＣＳＥＬ２１０のカソードとＰＣＢの導電性トレースとの間に導電性カップリングを形成し得る。第１のキャパシタ２３０およびＶＣＳＥＬ２１０は、それらの間に存在し得るいずれか高さ差Δｈが、それらが実質的に同じ高さにあると見なされ得るほど十分に小さくなるように、選択され得る。しかしながら、高さ差Δｈが比較的大きい場合、台座またはスラッグを使用して、コンポーネントの高さ（すなわち、ＰＣＢの表面とコンポーネントの上側端子との間の距離）を実質的に同じにすることができる。

図３Ｂは、台座３１０（または「スラッグ」または「シム」）が、その上面が第１のキャパシタ２３０の上面と実質的に同じ高さになるように、ＶＣＳＥＬ２１０の第１のキャパシタ２３０の高さを上げるために使用される例を示す。台座は、銅などのいずれかの好適な導電材料で作製され得、したがって、図３Ａを参照して上述した導電材料と同様であるが、高さ差Δｈを低減または排除するために特に選択される高さを有する。台座３１０の表面エリアは、基板の表面とＶＣＳＥＬ２１０との間の基板の表面上に位置決めされた台座を用いて、立ち上がりしているコンポーネント、この場合ＶＣＳＥＬ２１０の表面エリアと同様であってよい。結果として、ワイヤボンド２３４の長さは低減され得、これにより、寄生インダクタンスまたは抵抗を低減させる。さらに、図３Ｂのボンドワイヤ２３４は、図３Ａのボンドワイヤ２３４よりも「ループ」が少なく（すなわち、ボンドワイヤ２３４によって形成されるループの半径が効果的に低減される）、したがって、さらに低減されたインダクタンスを有することが分かる。

第１のキャパシタ２３０およびＶＣＳＥＬ２１０の形状に応じて、台座３１０は、代替的に第１のキャパシタの高さを上げるように使用され得、例えば、ＶＣＳＥＬ２１０の高さが第１のキャパシタ２３０の高さよりも高い場合に、台座３１０が、その上面をＶＣＳＥＬ２１０の上面と実質的に同平面になるように立ち上がりさせて第１のキャパシタ２３０の下に位置決めされ得ることが理解されるであろう。いずれにしても、図３Ｂの３１０のような台座を本明細書に開示されている態様のいずれかで使用して、ボンドワイヤ２３４と一緒に結合されている第１のキャパシタ２３０およびＶＣＳＥＬ２１０の端子を実質的に同一平面高さにすることができることを理解されたい。

図３Ｃは、さらなる構成を示し、追加の導電性台座３２０を使用して、ボンドワイヤ２３２とＰＣＢの導電性トレースとの間のボンドワイヤ結合点の高さを上げている。導電性台座３２０は、銅などのいずれかの好適な導電材料で作製され得る。ボンドワイヤ２３２がＰＣＢの供給トレースに電気的に結合される点の高さを上げることにより、ボンドワイヤ２３２の「ループ」の量を減少させ、それによってボンドワイヤ２３２のインダクタンスをさらに低減させることができる。台座３２０は、台座３１０に追加して、またはその代替として使用され得る。

図３Ｄは、供給端子、第１のキャパシタ２３０およびＶＣＳＥＬ２１０との間の結合にボンドワイヤを使用するのではなく、導電性「ブリッジ」３３０、例えば、銅などのいずれかの好適な伝導性材料のシートを使用して、導電結合を達成するために使用し得る代替構成を示す。ブリッジ３３０は、導電性接着剤を使用して、第１のキャパシタ２３０およびＶＣＳＥＬ２１０アノード端子に固定され得る。そうすることによって、第１のキャパシタ２３０およびＶＣＳＥＬ２１０の表面が実質的に同一平面であるために、電流ループが可能な限り小さくなるだけでなく、それによってループのインダクタンスを低減し、ボンドワイヤに関連付けられる他のインダクタンス（それらの「ループ」形状によって引き起こされるインダクタンスなど）を低減または排除し得る。さらに、結合のインピーダンスは、増加した導電エリアによって、ボンドワイヤと比べて低減され得る。ボンドワイヤの使用に代替の他の例は、後述する。

図４Ａは、本開示の態様による、さらなる光源システム４００を示す。第１のシステム２００と同様であるが、第１のキャパシタ２３０と同じ設計のものである第３のキャパシタ４３０と、第２のキャパシタ４２０と同じ設計のものである第４のキャパシタ４４０と、を含む。ＶＣＳＥＬ２１０は、その上面に２つの上側端子を有し、第１のキャパシタ２３０は、ボンドワイヤ２３４によってこれらの端子の１つに結合され、第３のキャパシタ４３０は、ボンドワイヤ４３４によって他の端子に結合される。第３のキャパシタ４３０はまた、ボンドワイヤ４３２によって、供給電圧導電路に結合される。

図４Ｂは、システム４００の構成の回路図表現を示す。図に示すように、第１のキャパシタ２３０および第３のキャパシタ４３０は、比較的より低いインダクタンス電流ループ（第１のループおよび第３のループ）の各一部分である。第２のキャパシタ２４０および第４のキャパシタ４４０は、比較的より高いインダクタンス電流ループ（第２のループおよび第４のループ）の各一部分である。システム４００の動作は、システム２００の動作と非常に類似している。しかしながら、システム２００と比べて、ＶＣＳＥＬ２１０上のボンドパッドの接続の数を２倍にすることによって、ボンドワイヤインダクタンスをおよそ半分に低減させ、それによって、電流ループのインダクタンスをさらに低減させ、駆動電流の立ち上がり時間を改善し得る。さらに、より多くのキャパシタを使用することによって、より多くの電流を送達することができ、および／またはより小さいキャパシタで同じ電流を送達することができ、これは次いで、ＶＣＳＥＬ２１０およびドライバ２２０に物理的に近くなり得、それによって、電流ループのインダクタンスをさらに低減し、電流の立ち上がり／立ち下がり時間をさらに低減する。加えて、レイアウトの対称性のために、電流は、第３のループと比べて第１のループにおいて、および第４のループと比べて第２のループにおいて、実質的に反対方向に流れる。その結果、電磁放射を低減させ、システムの各部分によって見られる有効インダクタンスを低減させることができる、いくつかの磁界キャンセルがあり得る。

図５Ａは、本開示の態様による、さらなる光源システム５００を示す。システム４００と非常に類似しているが、第４のキャパシタ４４０を含まない。図５Ｂは、システム５００の構成の回路図表現を示す。この例では、システム４００に関して説明したように、ボンドパッド接続を２倍にするのと同じ利点が達成され得る。図５Ａまたは図５Ｂから理解されるように、レイアウトの対称性により、電流は、第３のループと比べて、第１のループにおいて反対方向に流れる。さらに、実質的に反対方向に電流が流れる第２および第４のループが再び存在するように、第２のキャパシタ２４０と回路の他のコンポーネントとの間に、効果的に２つの電流ループが形成される。その結果、電磁放射を低減させ、システムの各部分によって見られる有効インダクタンスを低減させることができる、いくつかの磁界キャンセルがあり得る。

図６は、本開示の態様によるさらなる光源システム６００を示す。システム６００は、システム５００と非常に類似しているが、第３のキャパシタ４３０を含まず、代わりに、ＶＣＳＥＬ６１０の第２の上側端子を供給電圧に結合するためのボンドワイヤ６１０を含む。したがって、第２のキャパシタ２４０は、第１のキャパシタ２３０の第１のプレートを介した１つのルートと、ボンドワイヤ６１０を介した第２のルートの２つのルートを介して、ＶＣＳＥＬ２１０に結合されている。任意選択で、導電プラットフォームを使用して、ボンドワイヤ６１０の両端が、コンポーネントがすべて取り付けられている基板の表面から実質的に同じ距離になるように、ボンドワイヤ６１０が供給電圧トレースに結合する点を上昇させてもよい（図３Ｄと同様）。

図７Ａは、本開示の態様による、さらなる光源システム７００を示す。システム７００は、上述のシステムと非常に類似しているが、第１のＶＣＳＥＬ２１０と同じドライバ２２０によって駆動されるが、第３のキャパシタ４３０および第４のキャパシタ４４０によって形成される別個の低インダクタンスおよび高インダクタンス電流ループを有する第２のＶＣＳＥＬ７１０を含む。任意選択で、ドライバ２２０は、光出力パワーを増加させるために両方のＶＣＳＥＬを同時に駆動するように構成されてもよいか、または例えば、２つの異なる機能（図７Ｂを参照して説明されるような）を実施するように構成されている場合に、一度に１つのみ駆動するように構成されてもよい。

図７Ｂは、２つの異なる光源が異なる機能を実施するように構成されているシステム７００の側面図を示す。任意選択で、２つの異なる光学素子を２つのＶＣＳＥＬに使用してもよい。この例では、光学素子７２０はディフューザであり、光学素子７３０は、パターン化された光源を作成するための回折光学素子である。各ＶＣＳＥＬについて、いずれかの好適な／所望の光学素子を使用してもよいか、または光学素子を全く使用しなくてもよいことが理解されるであろう。

図８Ａは、本開示の態様による、さらなる光源システム８００を示す。図８Ｂは、システム８００の構成の回路図表現を示す。システム８００は、ＶＣＳＥＬバイパス８１０を含み、ドライバ２２０がバイパス回路を含むことを除いて、前述のシステム２００と非常に類似している。この構成では、ドライバ２２０は、ＶＣＳＥＬ２１０をオンおよびオフにするために、バイパスループとＶＣＳＥＬ２１０駆動ループとの間を切り替える、連続した電流の流れを維持し得る。そうすることによって、いくつかの寄生インダクタンスを通る電流の連続的な流れが維持され得、それによって、それらの寄生インダクタンスの影響を低減し、ＶＣＳＥＬ駆動電流の立ち上がりおよび立ち下がり時間を低減する。図８Ａから分かるように、第１のキャパシタ２３０の上側端子は、バイパス８１０にワイヤボンディングされている。

上記の例の各々において、第１のキャパシタ２３０は、縦型キャパシタである。光源システムにおいて縦型キャパシタを使用することは、他の形態のキャパシタを使用する以前の回路と比べて、ループインダクタンスを著しく低減し得る。特に、ＶＣＳＥＬは、オンのときに、上面および下面の端子間に電流が流れる垂直構造であることが理解されるだろう。結果として、回路はまた、反対方向の電流を流すための第２の戻り経路が必要になる。

多くの従来のシステムでは、ＶＣＳＥＬは、多層基板上に取り付けられ得、接地端子用の層、カソード電圧用の別の層、および供給端子を担持する別の層の３つの層が存在し得るように、各電位ごとに１つの垂直層を設けることができる。回路のコンポーネントは、基板の下面に適切な垂直接続を提供する導電性ビアを備えた基板の上面に取り付けられ得る。しかしながら、これらのビアは、回路の全体的なインダクタンスに寄与する。

図３Ａ～図３Ｄから分かるように、本開示では、第１のキャパシタ２３０に縦型キャパシタを使用することによって、第１のキャパシタ２３０は、ＶＣＳＥＬ２１０を通る電流の流れと反対方向に、必要な垂直方向の電流移動の少なくとも一部、すなわち、ＶＣＳＥＬ２１０のアノード端子のレベルまで電流を運ぶことを実施し得る。その結果、第１のキャパシタ２３０は、一部の駆動電流の供給および垂直方向の電流移動の提供の２つの機能を効果的に実施する。結果として、ビアなどの垂直方向の電流移動の目的のみを果たすコンポーネントの特徴を避け、ループインダクタンスを低減することができる。

この特性は、図３Ｂ～図３Ｄの「台座」の実装形態で特に有益であり得る。これらの図から分かるように、ＶＣＳＥＬ２１０のアノード表面における１つのより高い電圧面と、カソード端子および接地のためのＰＣＢにおける１つのより低い電圧面とを含む、２つの横方向または水平方向の平面がすでに効果的に存在する。また、横方向の平面間には、効果的に２つの垂直または移動電流経路も存在し、１つは、より高い電圧レベル／平面からより低電圧レベル／平面に電流を運ぶために、ＶＣＳＥＬ２１０および台座２１０によって形成され、他方は、より低い電圧レベル／平面からより高い電圧レベル／平面に電流を運ぶ第１のキャパシタ２３０によって形成されている。これにより、システムの異なるレベル／層間を移動するためにビアなどの導電のみの経路が必要となる他のソリューションと比べて、全体の電流ループが大幅により短くなり、インダクタンスも低減する。

図３Ａ～図３Ｄに示した電流経路は、ＰＣＢに取り付けられたドライバ２２０も通って電流が流れるという点で単純化されているが、単純化のために図には示していないことが理解されるであろう。しかしながら、ドライバ２２０がシステムの低電圧面であるＰＣＢに取り付けられているので、電流は、ＶＣＳＥＬ２１０が取り付けられているＰＣＢのカソードトレースから、ドライバ２２０を通ってＰＣＢの接地トレースに、次いで第１のキャパシタ２３０を介してシステムの高電圧面に流れることが理解されるであろう。その結果、電流は、第１のキャパシタ２３０を介して低電圧面から高電圧面に移動され、それによって、その機能を実施するために提供される導電路の必要性を排除する。

代替の構成では、第１のキャパシタ２３０（および任意選択で第３のキャパシタ４３０）は、縦型キャパシタではなく、横型キャパシタであり得る。例えば、それは、相互嵌合シリコン横型キャパシタであり得る。このタイプのキャパシタは、多くの場合、トレンチまたはピラーなどの他の手段を利用して、電極および絶縁体の層を用いてキャパシタの有効表面密度を増加させるという点で、前述の縦型キャパシタと構造が類似している。しかしながら、縦型キャパシタとは対照的に、両方の端子は、キャパシタの２つのプレートへの接続を容易にするために同じ表面に通される。これらのキャパシタは、寄生抵抗およびインダクタンスを低減するために、任意選択で電極接続の行に相互嵌合することができる。

図９は、システム２００に類似であるシステム９００内に実装されたそのようなキャパシタの例示的な表現を示す。図に示すように、第１のキャパシタ９３０の第１のプレート９３５は、ボンドワイヤ９３２によって供給電圧トレースにワイヤボンディングされ、ボンドワイヤ２３４によってＶＣＳＥＬ２１０アノードにワイヤボンディングされる。第１のキャパシタ９３０の第２のプレート９３６は、（前述の縦型キャパシタ設計に使用される下側ボンディングとは対照的に）第１のプレート９３５と相互嵌合され、ワイヤボンド９４２によって接地トレースにワイヤボンディングされる。結果として、縦型キャパシタの実装形態と同様に、２端子キャパシタには、３つの異なる接続が施されている。プレートを相互嵌合することで、それぞれのワイヤボンドも相互嵌合され、互いに反対方向に電流が流れるため、供給電圧へのワイヤボンド９３２と接地へのワイヤボンド９４２との間のインダクタンスを相殺するのに役立つ。したがって、供給電圧と第１のプレートとの間、および接地と第２のプレートとの間のボンドワイヤが相互嵌合するように、第１のキャパシタ９３０のプレートを配置することは、駆動回路のより低いインダクタンス電流ループのインダクタンスを低減するのに役立ち得る。

さらに、電流ループのインダクタンスは、実質的に同じ高さでループ内の異なる結合を有することによって、さらに低減され得る。例えば、第１のプレート９３５端子の高さは、ＶＣＳＥＬ２１０のアノード端子と実質的に同一平面であってもよく、ＰＣＢトレースは、ＶＣＳＥＬのカソード、駆動部、および接地トレースの間の結合が、すべて実質的に同一平面であるように、すべて１つの表面上にある。そのため、この場合も、低インダクタンスループの周りには、実質的に２つの電流面のみが存在し、電流は、ＶＣＳＥＬを通って、かつボンドワイヤ９３２、および９４２を通ってのみ２つの面の間を移動する。この場合も、必要に応じて、図３Ｂおよび図３Ｃを参照して説明したプラットフォームの一方または両方を使用することができる。

図１０Ａは、本開示の構成による、さらなる光源システム１０００を示す。図１０Ｂは、システム１０００の構成の回路図表現を示す。このシステムでは、ドライバ１０２０は、第１のキャパシタ２３０の上側端子がドライバ１０２０によってＶＣＳＥＬ２１０の上側端子に結合されるように、ＶＣＳＥＬ２１０の高側ドライバとして構成されている（したがって、ドライバ１０２０の駆動トランジスタは、典型的に低側ドライバに使用されるようなＮＭＯＳトランジスタではなく、ＰＭＯＳトランジスタであり得る）。特に、ＶＣＳＥＬ２１０の上側端子は、ボンドワイヤ１０５０によってドライバ１０２０の第２の（出力電流）端子（複数可）に結合され、第１のキャパシタ２３０の上側端子は、ボンドワイヤ１０１４によってドライバ１０２０の第１の（入力電流）端子（複数可）に結合され、これにより、ＶＣＳＥＬ２１０がオンのとき、電流が第１のキャパシタ２３０からドライバ１０２０の第１の端子に、次いでドライバ１０２０の第２の端子からＶＣＳＥＬ２１０に流れる。図１０Ａはまた、ＰＣＢの追加の端子に結合されたドライバのさらなる端子を示すが、これらは、ドライバを制御するなどの目的のための単なる任意選択の接続であり、さらに説明することはない。ＶＣＳＥＬ２１０および第１のキャパシタ２３０の下側端子は、図９Ａの表現で見ることができない金属間の接合または導電接着剤などのいずれかの好適な形態の電気結合によって、それらをＰＣＢ１６０の参照電圧導電路（例えば、接地トレース）に導電的に固定することによって、互いに結合され得る。かかる配置は、接地ループインダクタンスを低減し、それによってＶＣＳＥＬ駆動電流の立ち上がり時間をさらに低減するのに役立ち得る。特に、電流ループのサイズは、ＰＣＢ基板の接地トレースである第１の平面と、第１のキャパシタ２３０、ドライバ１０２０、およびＶＣＳＥＬ２１０の上面上の端子が置かれた平面である第２の平面と、である、実質的に２つの平面で移動する電流を制約することによって最小限にすることができる。低インダクタンスループでは、電流は、第１のキャパシタ２３０を通して接地面から端子接続面に移動し、ＶＣＳＥＬ２１０を通して端子接続面から接地面に移動する。第１のキャパシタ２３０を電荷の供給としてだけでなく、接地面を端子接続面に接続するために使用することの利点が前述されている。さらに、この特定の配置では、ドライバは、ＶＣＳＥＬ２１０から第１のキャパシタ２３０に電流が戻る参照電圧トレースの部分の上で、基板上に取り付けられている。例えば、それは、電流がドライバ１０２０の下を通過できるように、絶縁して基板に固定され得る。これは、高および低インダクタンス電流ループの両方において、電流が接地面において実質的に一方向に、かつ端子接続面において反対方向に流れることを意味する。したがって、ある程度のループインダクタンスのキャンセルが達成され得、それにより、各ループのインダクタンスがさらに低減される。

図１０Ｃは、２つの電流平面内の電流の流れがより容易に理解され得る、システム１０００の表現の側面を示す。

任意選択で、第１のキャパシタ２３０、ドライバ１０２０、およびＶＣＳＥＬ２１０の上面は、基板の表面から実質的に同じ高さにあり得る。これは、コンポーネントの選択を通して、および／またはドライバ１０２０の高さを低減するために、ドライバ１０２０ＩＣを比較的薄くすることによって達成され得る。追加的に、または代替的に、１つ以上の導電プラットフォームを使用して、第１のキャパシタ２３０、ＶＣＳＥＬ２１０、および／またはドライバ１０２０のうちの１つ以上の高さを上げ、それらの端子をＰＣＢ表面から実質的に同じ高さにすることができる。追加的に、または代替的に、１つ以上の導電プラットフォームを使用して、供給電圧ボンドワイヤ端子の高さを上げ、これにより、ボンドワイヤ２３２を、第１のキャパシタ２３０の表面上のボンドワイヤ端子と実質的に同一平面である導電プラットフォームに接合することができる。先の説明から理解されるように、これらの特性は、ループインダクタンスをさらに低減するのに役立ち得る。

ＶＣＳＥＬ２１０の下側端子接続部がＰＣＢ基板１６０に結合され、ＶＣＳＥＬ２１０の放熱を改善し得る。この例における第１のキャパシタ２３０は、縦型キャパシタであるが、図９の横型キャパシタの実装形態もまた、高側ドライバと組み合わせて使用できることが理解されるであろう。

図１１Ａは、本開示の態様による、さらなる光源システム１１００を示す。図１１Ｂは、システム１１００の構成の回路図表現を示す。このシステムは、システム１０００と非常に類似しているが、ドライバＩＣ１１２０は、一体型フォトダイオード１１３０をさらに含む。フォトダイオード１１３０は、ドライバＩＣ１０２０の内部にある電気接続部と、ボンドワイヤとによって、ＶＣＳＥＬ２１０の上側端子に結合されている。代替的に、ドライバ１０２０内の参照電圧の第１のキャパシタ２３０および／または内部ルーティングに結合され得る。フォトダイオード１１３０は、目の安全性のためにＶＣＳＥＬ２１０から発せられる光の強度を測定するために使用され、ディフューザなどの光出力経路内のいずれかの光学コンポーネントから反射して戻ってきた光を取り込む。図に示すように、ドライバＩＣ１１２０は、光強度の測定に使用するためのバッファ／増幅器およびＡＤＣなど、さらなるコンポーネントを含む。フォトダイオード１１３０は、上向きであるため、ドライバＩＣ内に埋め込むことができ、これにより、余分なコンポーネントなしでより単純なより低いコストのソリューションを許容し得る。フォトダイオード１１３０を構成し、それをＶＣＳＥＬ２１０からの代表光の検出に使用するためのいくつかの異なる方法があり、例えば、それは、別の供給電圧を参照することができるか、または照明期間にわたってキャパシタを放電し、捕捉された光エネルギーの低域フィルタリングバージョンを作成するために使用され得ることにも留意されたい。この特定の例では、ドライバＩＣ１１２０はまた、光強度を測定することと、ＶＣＳＥＬ２１０アノード上の電圧を測定することとを切り替えるために使用することができるスイッチを含む。システム１１００の構成は、安全機能を組み込んだ、コンパクトな低寄生インダクタンスの設計をもたらす。

図１２は、本開示の構成による、さらなる光源システム１２００を示す。本例では、システム１２００は、さらなる安全監視ＩＣ１２１０に接合されたワイヤを含む。安全監視ＩＣ１２１０は、ＶＣＳＥＬ２１０から発せられる光の強度を測定するように構成されている一体型光検出器を含む。安全監視ＩＣ１２１０には、システム１２００に入ってくる電力供給を切断するか、またはドライバ１１２０への電圧を０Ｖに短絡するための一体型スイッチが含まれており、それにより、危険なレベルの発光が検出された場合には、システムを停止させることができる。２つの異なるダイに安全モニタを有することで、このシステム１２００では、安全監視ＩＣ１２１０またはドライバＩＣ１１２０内で監視するＰＤ１１３０のいずれかで検出された故障が、発光が停止するようにシステムを遮断することができるため、システムの安全監視に追加の冗長性を提供する。安全監視ＩＣ１２１０は、図１１Ａのシステム配置と組み合わせて使用されるが、それは、本明細書に開示される他のシステム設計のいずれかと組み合わせて使用され得ることを理解されたい。

図１３Ａは、本開示の構成による、さらなる光源システム１３００を示す。このシステムは、ＶＣＳＥＬ２１０、第１のキャパシタ２３０、および第３のキャパシタ４３０が直接取り付けられた、その上面にドライバＩＣ１３３０を有するモジュールまたはパッケージ１３５０（点線で表される）を含む。ＶＣＳＥＬ２１０のカソードは、ドライバ１３３０にダイボンドされ得る。第１のキャパシタ２３０および第３のキャパシタ４３０は、前述のタイプの縦型キャパシタである。ドライバＩＣ１３３０のダイを任意選択で薄くして、放熱性を改善することができる。モジュールまたはパッケージ１３５０を外部コンポーネント（例えば、ＳＤＡ、ＳＣＬなど）に結合するための多数の端子が表される。これらはドライバを構成、電力供給、および制御するための任意選択の制御であり、詳細は説明されていない。第２のキャパシタ２４０は、モジュールまたはパッケージ１３５０の外部にある。第４のキャパシタ４４０は、この図には表されていないが、第４のキャパシタ４４０は、任意選択で、光源システム１３００の一部として含まれ得ることが理解されるであろう。なお、この例では、ドライバＩＣ１３３０は、前述のように内部に埋め込まれたフォトダイオード１０３０を含む。

ドライバＩＣ１３３０は、それが取り付けられる基板／ＰＣＢの参照電圧（接地（ＧＮＤ））トレースに導電的に接合され得る。追加的に、または代替的に、ドライバＩＣ１３３０の接地端子は、ボンドワイヤ１３４０などのインターコネクタによって接地トレースの端子に結合され得る。ドライバＩＣ１３３０の供給電圧端子はまた、ボンドワイヤ１３４０などのインターコネクタによって供給電圧トレースの端子に結合され得る。

図１３Ｂは、コンポーネントの配置または相互接続がより容易に理解され得るように、モジュールまたはパッケージ１３５０の一部の側面図を示す。図に示すように、第１のキャパシタ２３０および第３のキャパシタ４３０の上側端子は各々、ボンドワイヤ１３２０によって供給電圧に導電的に結合される。この例では、ボンドワイヤ１３２０は、キャパシタの上側端子を、ドライバＩＣ１３３０の上面の供給電圧端子に結合している。しかしながら、代替の配置では、ボンドワイヤ１３２０などのインターコネクタは、キャパシタの上側端子を、ドライバＩＣ１３３０が取り付けられている基板／ＰＣＢの表面上の供給電圧端子に直接結合することができる。

キャパシタ２３０および４３０の上側端子もまた、インターコネクタ１３１０、この例ではボンドワイヤによって、ＶＣＳＥＬ２１０の上側端子に電気的に結合される。図に示すように、この例では、キャパシタ２３０および４３０の上側端子ならびにＶＣＳＥＬはすべて、ドライバＩＣ１３２０の表面から実質的に同じ高さにあり、それによって、ボンドワイヤ１３１０の長さおよび「ループ」を最小限に抑え、また、キャパシタをＶＣＳＥＬ２１０のより近くに位置決めすることが可能になる。

キャパシタ２３０および４３０の下側端子ならびにＶＣＳＥＬ２１０はすべて、ＶＣＳＥＬ２１０の下側端子が（電流源記号によって図１３Ｂに表される）電流ドライバによってキャパシタ２３０および４３０の下側端子に結合されるように、導電接合１３６０を使用してドライバＩＣ１３１０の上面上の端子に導電的に接合される。特に、ＶＣＳＥＬがオンのときに、電流が、電流ドライバの第１の端子から、電流ドライバを通って電流ドライバの第２の端子に流れるように、ＶＣＳＥＬ２１０の下側端子は、電流ドライバの第１の（電流入力）端子、および電流ドライバの第２の（電流出力）端子に結合された第１および第３のキャパシタ２３０および４３０の下側端子に導電的に接合され得る。

図１３Ａおよび図１３Ｂから、第１および第３のキャパシタ２３０および４３０、ＶＣＳＥＬ２１０、ならびに電流ドライバによって形成される電流ループが、非常にコンパクトであることが理解されるであろう。さらに、電流は、キャパシタ２３０および４３０と、ＶＣＳＥＬ２１０との上側端子を含む第１の平面と、ドライバＩＣである第２の平面との、２つの平面において効果的に移動し、電流は、キャパシタ２３０および４３０を通って、かつＶＣＳＥＬ２１０を通って平面間で上下に移動する。その結果、回路のインダクタンスを最小限に抑えることができ、それにより、キャパシタ２３０および４３０に蓄えられた電流を使用して、非常に高速な初期ターンオン速度を可能にし得る。さらに、モジュールまたはパッケージ１３５０の物理サイズは非常に小さく作製されており、これにより光源システム１３００において使用することがより容易になった。

図１３Ｃは、第１および第３のキャパシタ２３０および４３０が横型シリコン設計キャパシタであることを除いて、図１３Ａに表されるものと非常に類似する光源システム１３００のさらなる代替の実装形態を示す。

図１３Ｄは、キャパシタの２つのプレートのための２つのバンプ端子接続を示す、横型のシリコン設計キャパシタの側面図を示す。２つのバンプ端子接続は、半導体処理によって、ドライバＩＣ回路内の好適な導電路に導電的に接合され得る。

図１３Ｅは、図１３Ｃに表される実装形態の側面図を示す。図に示すように、キャパシタ２３０および４３０の各々の端子の一方は、ＩＣ回路における参照電圧（この場合、接地）導電路に導電的に接合される。キャパシタ２３０および４３０の各々の他の端子は、ＩＣ回路内の供給電圧導電路に導電的に接合され、これはまた、ＶＣＳＥＬ２１０の上側端子に相互接続１３２０（この例では、ボンドワイヤ）によって結合される。

横型シリコンキャパシタは、比較的低インダクタンスのデバイスであり、第１および第３のキャパシタ２３０および４３０を、ドライバＩＣの表面上の端子に導電的に接合することによって、電流ドライバおよびＶＣＳＥＬ２１０に結合すると、電流ループにおけるインダクタンスを最小限に抑えることができる。したがって、ＶＣＳＥＬの非常に高速な初期のターンオン速度は、第１および第３のキャパシタ２３０および４３０に蓄えられた電流を使用して達成され得る。

図１３Ｆは、ＶＣＳＥＬ２１０のアノードおよびカソード端子の両方のみがＶＣＳＥＬ２１０の取り付け面上にある、図１３Ｃのものと非常に類似する光源システム１３００のさらなる代替の実装形態を示す。図１３Ｇは、この差がより容易に理解され得る側面図を示す。

この代わりのものでは、相互接続１３２０は必要とされず、代わりに、ＶＣＳＥＬ１３７０は、電流を取り付け面上のそのアノード端子からＶＣＳＥＬ１３７０の上面に送る内部ビア１３７０を含む。ＶＣＳＥＬ２１０のカソードおよびアノード端子は、導電性接合材料１３６０によって、ドライバＩＣの表面上の適切な端子に導電的に接合され得る。この場合も、図１３Ｃ～図１３Ｅの実装形態と同様に、この配置は、非常に低いループインダクタンスを有し得、それにより、第１および第３のキャパシタ２３０および４３０に蓄えられた電流を使用して、非常に速いＶＣＳＥＬ２１０のターンオン速度を可能にする。

このアプローチでは、ＶＣＳＥＬ２１０は貫通シリコンビアなどを使用して、アノード端子をカソード端子とは異なるエリアのＶＣＳＥＬ２１０の取り付け面に持ち込む一方で、ＶＣＳＥＬエミッタのアレイのエミッタ開口部は上面に残し、この面から光が発せられることを許容する。これを、裏面照明またはＢＳＩと呼ぶことがある。

図１３Ａ～図１３Ｇに表される特徴のいくつかは、任意選択であることが理解されるであろう。例えば、代わりのものにおいて、ＰＤ１０３０は、省略されてもよく、第３のキャパシタ４３０は、省略されてもよく、および／または第４のキャパシタ４４０が使用されてもよい。

任意選択で、基板１６０上の電圧供給端子および／または参照電圧（接地）端子の高さは、ドライバＩＣ１３３０の表面と実質的に同じ高さになるように効果的に上げることができる。このようにして、ボンドワイヤ１３４０は、可能な限り最小限のループで可能な限り短くすることができる。追加的に、または代替的に、ドライバＩＣ１３３０の上面とキャパシタ２３０および４３０の上面との間（図１３Ａおよび図１３Ｂなど）、またはドライバＩＣ１３３０の上面とＶＣＳＥＬ２１０の上面との間（図１３Ｃおよび図１３Ｅなど）に相互接続がある実装形態では、関連するドライバＩＣ端子の高さを、キャパシタ／ＶＣＳＥＬの高さと実質的に同じになるように上げることができる。これは、例えば、いずれかの好適な半導体処理技術を使用して、接合端子上のダイ表面上に導電層（銅など）を成長させることによって達成され得る。代替的に、導電材料（銅など）は、好適な導電エポキシを使用して、接合端子の上でダイの表面に固定することができる。いずれの場合も、図３Ｃに表したものと同様の結果を達成することができ、それにより、ＶＣＳＥＬ２１０をドライバ１３３０に結合するボンドワイヤの長さを低減させることができ、それらが有する「ループ」の量も低減させて、インダクタンスと抵抗とをさらに低減することができる。

上記の開示されたシステムのすべてにおいて、寄生インダクタンスが低く、したがって立ち上がり時間がより短い初期のドライバ電流を供給するように、ＶＣＳＥＬおよびドライバとともに比較的より低いインダクタンスのループを形成するように配置された１つ以上のキャパシタが存在する。ピーク電流をＶＣＳＥＬに供給し、それにより、比較的高いピーク駆動電流を達成するように（ただし、前述のように、１つ以上のさらなるキャパシタは省略されてもよく、ピーク電流は供給電圧のみによって供給されてもよい）、１つ以上のさらなるキャパシタはまた、比較的より高いインダクタンスのループでＶＣＳＥＬおよびドライバにも結合される。その結果、短い立ち上がりおよび立ち下がり時間、ならびに高頻度動作の両方を実現するシステムを実現することができ、光源システムを使用したＴｏＦシステムの精度および深度範囲を改善することができる。さらに、初期電流を送達するキャパシタに使用されるキャパシタ設計は、それらの容量／密度が小さい場合でも、非常に低い寄生インダクタンスを有するように選択することができる。後から電流を送達するキャパシタに使用されるキャパシタ設計は、そのインダクタンスが比較的高くても、高いピーク電流を送達するために、高容量／高密度を有するように選択することができる。したがって、短い立ち上がり時間と高いピーク電流とを送達するために、低インダクタンスおよび高容量の利点が、同じシステムで実現され得る。

上記の例の各々において、第１のキャパシタ２３０（および任意選択で第３のキャパシタ４３０）の少なくとも１つの結合端子は、それが結合されるデバイス（例えば、ＶＣＳＥＬ２１０またはドライバ）の端子と実質的に同一平面／同じ高さであり得る。場合によっては、これは、コンポーネント選択によって、または回路設計（図１３Ａに表されるものなど）によって達成され得る。他の例では、１つ以上の導電プラットフォームを使用して、第１のキャパシタ２３０および／またはそれが結合されるデバイスの高さを上げ、それらのそれぞれの端子が実質的に同一平面であるようにすることができる。任意選択で、第１のキャパシタ２３０（および任意選択で第３のキャパシタ４３０）への他の表面結合は、キャパシタが結合されている要素と実質的に同一平面／同じ高さであり得る。例えば、キャパシタの上面が、取り付け基板の供給トレースまたは接地トレースにワイヤボンディングされている場合、プラットフォームを使用して、キャパシタの上面と実質的に同一平面になるようにトレース接合面の高さを上げることができる。

第１のキャパシタ２３０（および任意選択で第３のキャパシタ４３０）が縦型キャパシタである、様々な例示的なシステムが上記で開示されている。これらの例では、（キャパシタの上側、または最上側における）キャパシタプレートの１つは、２つの結合、例えば、ボンドワイヤ結合または導電クリップを有する。典型的には、これらの結合のうちの１つは、キャパシタが取り付けられている基板上のパッド／トレース、例えば供給電圧に接触するためのものであり、それらの結合のうちの他方は、光源またはドライバなどのレーザ駆動回路のコンポーネントに接触するためのものである。（キャパシタの下側または底部側における）他のキャパシタプレートは、典型的には、キャパシタが取り付けられている基板上の接触パッド／トレース（例えば、接地）に導電的に固定される。この３つの結合配置でレーザ駆動回路内の縦型キャパシタを結合することにより、回路のループインダクタンスを低減し、それによってスイッチオン速度を改善することができる。図９の横型相互嵌合キャパシタと同様に、２つのキャパシタプレートを３つの異なる要素／コンポーネントに接続するために、ボンドワイヤ結合（または代替的に導電クリップ結合）が使用される。特に、１つのキャパシタプレートは、ＶＣＳＥＬに接合され、基板上の供給電圧トレースにも接合される。第２のキャパシタプレートは、基板上の接地トレースにワイヤボンディングされる。この場合も、この３つの結合配置は、回路のループインピーダンスを最小限に抑えるのに役立ち得る。

上記の例の各々において、ＶＣＳＥＬ、ドライバ、および第１のキャパシタ（および第３のキャパシタ）は、それらのコンポーネントによって形成される電流ループが小さく、小さなインダクタンスを有するように、単一のパッケージ／モジュールに含まれ得る。この速い立ち上がり時間のために、１つ以上の（例えば、２つ、３つ、４つなど）キャパシタを使用することができる。第２のキャパシタ（および第４のキャパシタ）は、パッケージ／モジュールの一部であってもよいか、またはパッケージ／モジュールの外部にあってもよく、パッケージ／モジュールは１つ以上の外部キャパシタを結合するように構成されている。この高ピーク電流のために、１つ以上の（例えば、２つ、３つ、４つなどの）キャパシタを使用することができる。さらに、上記の例の各々は、少なくとも１つの比較的低容量のキャパシタ（例えば、第１のキャパシタ２３０）および少なくとも１つの比較的高容量のキャパシタ（例えば、第２のキャパシタ２４０）を含むが、代わりのものにおいて、回路は、１つ以上の低容量のキャパシタのみを有し得る。この場合、第１のキャパシタ２３０は、ＶＣＳＥＬ２１０を迅速にオンにするために、駆動電流の初期の第１の部分を供給し得る。所望の継続時間の間、オン状態でＶＣＳＥＬを維持するために必要な駆動電流の残りは、電圧供給によって供給され得る。このような実装形態は、供給電圧が、必要な駆動電流の残りを供給することができるタイプのものである場合に特に有用であり得、その場合、第２のキャパシタ２４０を省略することによって、回路コストおよび物理的サイズを低減することができる。しかしながら、供給電圧が、必要とされる駆動電流の残りの全体を供給するのに好適ではない場合、第２のキャパシタ２４０を含み得、供給電圧および第２の容量２４０の両方によって、必要とされる駆動電流の残りを供給する。

当業者は、本開示の範囲から逸脱することなく、本開示の上述の態様に対して様々な変更または修正を行うことができることを容易に理解するであろう。

本明細書に記載の様々な態様は、ワイヤ接合を含む。ワイヤ接合が使用される場合、いずれかの他の好適な形態の表面電気的結合が使用され得る。例えば、リボン接合および導電クリップ結合を、代替的に使用することができる。図１４Ａは、ワイヤボンドを使用するのではなく、第１のキャパシタ２３０の第１のプレートをＰＣＢトレースに結合するのに使用される、銅クリップなどの導電クリップ１４１０の例示的な表現を示す。図１４Ｂは、第１のキャパシタ２３０の第１のプレートをＶＣＳＥＬ２１０に結合するために、導電クリップをどのように延ばせるかのさらなる例を示す。この例では、ワイヤボンドが使用されていない場合でも、電流経路の長さを低減するために、第１のキャパシタ２３０とＶＣＳＥＬ２１０との間の端子接続が実質的に同じ平面内にある（この例では、プラットフォーム／台座３１０を使用して達成される）ことが依然として有益であり得ることが分かる。導電クリップは、いずれかの好適な材料、例えば、導電性エポキシを使用して、第１のキャパシタ２３０および／またはＶＣＳＥＬ２１０に固定され得る。

上記の光源システムは、特にＴｏＦカメラシステムとの使用に関して説明されているが、光源システムは、この使用に限定されず、いずれかの他の目的のために使用され得る。さらに、上述の光源システムの各々は、光源としてＶＣＳＥＬを有するが、いずれかの好適なタイプの光源、例えば、いずれかの他のタイプのレーザまたはＬＥＤが代替的に使用され得る。

本明細書で与えられるほとんどの例では、光源２１０は、その上面にアノード端子を有し、その下面にカソード端子を有する。しかしながら、回路の残りの部分におけるコンポーネント接続を適切にわずかに再構成すれば、それは代替的に逆に反対になることもある。例えば、図２Ａの配置では、第１のキャパシタ２３０の上側端子は、供給電圧トレースに結合されるのではなく、相互接続部２３２によって参照電圧（ＧＮＤ）トレースに結合され得る。下側端子は、ドライバ２０２の端子とともに供給電圧トレースに導電的に接合することができ、ドライバ２２０の別の端子および光源２１０の下側アノード端子は、アノードトレースに導電的に接合することができる（図２Ａにおいて「カソード」とラベル付けされたトレースと実質的に同じ）。この場合、ドライバ２２０は、高側ドライバとなる。別の言い方をすれば、「供給電圧」とラベル付けされたトレースは、参照電圧トレース（アース）となり、「ＧＮＤ」とラベル付けされたトレースは、供給電圧トレースとなり、「カソード」とラベル付けされたトレースは、アノードトレースとなる。同様に、図１１Ａの構成について、「供給電圧」とラベル付けされたトレースは、参照電圧トレース（接地）となり、「ＧＮＤ」とラベル付けされたトレースは、供給電圧トレースとなり、ドライバ１１２０は、低側ドライバとなる。

本開示では、２つのコンポーネント／デバイス間の直接的な電気的接続と、２つのコンポーネント／デバイス間の電気的結合経路に１つ以上の中間コンポーネント／デバイスが存在する２つのコンポーネント／デバイス間の間接的な電気的結合との両方を包含するために、「結合する」および「結合された」という用語を使用する。

１１０ 光源モジュール
１３０ フォトダイオード
１４０ ボンドパッド
１４２ ワイヤボンド
１６０ ＰＣＢ基板
２００ 光源システム
２１０ ＶＣＳＥＬ
２２０ ドライバ
２３０ 第１のキャパシタ
２３２ ボンドワイヤ
２３４ ボンドワイヤ
２４０ 第２のキャパシタ
３１０ 台座
３２０ 導電性台座
３３０ ブリッジ
４００ 光源システム
４３０ 第３のキャパシタ
４３２ ボンドワイヤ
４３４ ボンドワイヤ
４４０ 第４のキャパシタ
５００ 光源システム
６００ 光源システム
６１０ ボンドワイヤ
７００ 光源システム
７２０ 光学素子
７３０ 光学素子
８００ 光源システム
８１０ バイパス
９００ システム
９３０ 第１のキャパシタ
９３２ ボンドワイヤ
９３５ 第１のプレート
９３６ 第２のプレート
９４２ ワイヤボンド
１０００ 光源システム
１０１４ ボンドワイヤ
１０２０ ドライバ
１０３０ フォトダイオード
１０５０ ボンドワイヤ
１１００ 光源システム
１１２０ ドライバ
１１３０ フォトダイオード
１２００ 光源システム
１３００ 光源システム
１３１０ インターコネクタ
１３２０ 相互接続
１３３０ ドライバ
１３４０ ボンドワイヤ
１３５０ パッケージ
１３６０ 導電性接合材料
１３７０ 内部ビア
１４１０ 導電クリップ

Claims (20)

1. 光源システムであって、
   基板と、
   前記基板の表面に取り付けられた光源であって、前記光源が、
   上側端子を有する上面、および
   前記基板の前記表面に導電的に固定され、下側端子を有する取り付け面であって、前記光源が前記上側端子と前記下側端子との間を流れる電流によってオンになるように構成されている、取り付け面、を含む、光源と、
   前記光源を駆動するために前記電流の第１の部分を供給するための縦型キャパシタであって、前記縦型キャパシタが、
   前記縦型キャパシタの第１のプレートへの上側端子を含む上面であって、前記縦型キャパシタの前記上側端子が前記上側端子光源に電気的に結合されている、上面、および
   前記基板の前記表面に導電的に固定され、前記縦型キャパシタの第２のプレートへの下側端子を含む取り付け面、を含む、縦型キャパシタと、
   前記基板の前記表面に取り付けられ、前記光源の動作を制御するために、前記縦型キャパシタから前記光源への電流の流れを制御するための、前記光源および前記縦型キャパシタに結合される電流ドライバと、を含み、
   前記基板が、前記光源を駆動するために必要な前記電流の第２の部分を供給するために、前記縦型キャパシタに電気的に結合された電圧端子を含む、光源システム。
2. 前記基板の前記電圧端子が、第１のインターコネクタによって、前記縦型キャパシタの前記上側端子に電気的に結合されている、請求項１に記載の光源システム。
3. 前記基板の前記表面と前記光源の前記上側端子との間の距離が、前記基板の前記表面と前記縦型キャパシタの前記上側端子との間の距離と実質的に同じである、請求項１に記載の光源システム。
4. 前記光源が、前記基板の前記表面と前記光源の前記上側端子との間の前記距離が、前記基板の前記表面と前記縦型キャパシタの前記上側端子との間の前記距離と実質的に同じであるような厚さを有する導電性台座を使用して、前記基板の前記表面上に取り付けられる、請求項３に記載の光源システム。
5. 前記電流ドライバが、低側ドライバであり、前記光源の前記下側端子が、前記電流ドライバによって前記縦型キャパシタの前記下側端子に電気的に結合され、
   前記縦型キャパシタの前記上側端子が、前記光源の前記上側端子と第２のインターコネクタによって電気的に結合されており、それにより、前記光源がオンのときに、電流が、前記縦型キャパシタの前記上側端子から前記光源の前記上側端子に流れ、その後、前記光源の前記下側端子から前記電流ドライバを介して前記縦型キャパシタに戻る、請求項１に記載の光源システム。
6. 前記基板が、
   前記光源の前記下側端子および前記電流ドライバの第１の端子が導電的に固定される第１の導電路であって、それにより、前記光源がオンのときに、電流が、前記第１の導電路を通って前記光源の前記下側端子から前記電流ドライバの前記第１の端子まで流れる、第１の導電路と、
   前記縦型キャパシタの前記下側端子および前記電流ドライバの第２の端子が導電的に固定される第２の導電路であって、それにより、前記光源がオンのときに、電流が、前記第２の導電路を通って前記ドライバの前記第２の端子から前記縦型キャパシタの前記下側端子に流れる、第２の導電路と、を含む、請求項５に記載の光源システム。
7. 前記第２の導電路が、参照電位に保持される、請求項６に記載の光源システム。
8. 前記電流ドライバが、高側ドライバであり、前記縦型キャパシタの前記上側端子が、前記電流ドライバによって前記光源の前記上側端子に電気的に結合されている、請求項１に記載の光源システム。
9. 前記基板が、前記光源の前記下側端子および前記縦型キャパシタの下側端子が導電的に固定される参照電圧導電路であって、それにより、前記光源がオンのときに、電流が、前記第１の導電路を通って前記光源の前記下側端子から前記縦型キャパシタの前記下側端子まで流れる、参照電圧導電路を含む、請求項８に記載の光源システム。
10. 前記参照電圧導電路の一部が、前記電流ドライバの下を通過し、それにより、前記光源がオンのときに、電流が、前記参照電圧導電路を通って前記光源の前記下側端子から前記縦型キャパシタの前記下側端子に流れ、前記縦型キャパシタの前記上側端子から前記光源の前記上側端子に前記電流が流れるのと実質的に反対方向に前記電流ドライバの下を流れる、請求項９に記載の光源システム。
11. 前記電流ドライバが、
    第３の端子および第４の端子を有する第１の表面と、
    前記基板の前記表面に固定された第２の表面と、を含み、
    前記縦型キャパシタの前記上側端子が、第３のインターコネクタによって前記電流ドライバの前記第３の端子に結合され、前記電流ドライバの前記第４の端子が、第４のインターコネクタによって前記光源の前記上側端子に結合される、請求項８に記載の光源システム。
12. 前記光源の前記上側端子、前記縦型キャパシタの前記上側端子、および前記電流ドライバの前記第３および第４の端子は、すべて、前記基板の前記表面から実質的に同じ距離にある、請求項１１に記載の光源システム。
13. 前記第１のインターコネクタが、
    前記電圧端子に導電的に固定された取り付け面、および前記基板の前記表面から前記縦型キャパシタの前記上側端子と実質的に同じ距離にある上面、を有する、導電プラットフォームと、
    前記導電プラットフォームの前記上面および前記縦型キャパシタの前記上側端子に固定された少なくとも１つの導電素子と、を含む、請求項１に記載の光源システム。
14. 前記光源を駆動するために前記電流の第３の部分を供給するためのさらなるキャパシタをさらに含み、
    前記さらなるキャパシタが、前記縦型キャパシタよりも大きな静電容量を有し、
    前記縦型キャパシタ、光源、および電流ドライバが、一緒に結合されて、第１の電流ループを形成し、
    前記さらなるキャパシタ、光源、および電流ドライバが、一緒に結合されて、第２の電流ループを形成する、請求項１に記載の光源システム。
15. 第２の縦型キャパシタをさらに含み、前記第２の縦型キャパシタが、
    前記第２の縦型キャパシタの第１のプレートへの上側端子を含む上面であって、前記第２の縦型キャパシタの前記上側端子が、前記光源の第２の上側端子に電気的に結合され、前記光源の前記第１の上側端子が、前記光源の前記上面の第１の側面に位置決めされ、前記光源の前記第２の上側端子が、前記光源の前記上面の第２の対向する側面に位置決めされる、上面と、
    前記基板の前記表面に導電的に固定され、前記縦型キャパシタの第２のプレートへの下側端子を含む取り付け面と、を含み、
    前記第２の縦型キャパシタが、前記基板の前記電圧端子に電気的に結合され、前記第１の縦型キャパシタの位置に対して前記光源の反対側に位置決めされ、それにより、前記光源がオンのときに、電流が、前記第２の縦型キャパシタから前記光源に流れる電流と実質的に反対方向に、前記第１の縦型キャパシタから前記光源に流れる、請求項１に記載の光源システム。
16. 光源システムであって、
    電流ドライバを含むドライバＩＣと、
    前記ドライバＩＣの表面に取り付けられた光源であって、前記光源が、
    第１の端子、および
    前記光源の取り付け面上の第２の端子であって、前記光源の前記第２の端子が、前記ドライバＩＣの前記表面上の前記電流ドライバの第１の端子に導電的に接合されている、第２の端子、を含む、光源と、
    前記ドライバＩＣの前記表面に取り付けられたキャパシタと、を含み、前記キャパシタが、
    前記キャパシタの第１のプレートへの第１の端子であって、前記第１の端子が、前記光源がオンのときに、前記キャパシタの前記第１のプレートから前記光源の前記第１の端子へ電流が流れるように、供給電圧および前記光源の前記第１の端子に導電的に結合される、第１の端子と、
    前記キャパシタの第２のプレートへの第２の端子であって、前記キャパシタの前記第２の端子が、前記キャパシタの取り付け面上にあり、前記ドライバＩＣの前記表面上の前記電流ドライバの第２の端子に導電的に接合され、それにより、前記光源がオンのときに、電流が、前記電流ドライバを介して、前記光源の前記第２の端子から前記キャパシタの前記第２のプレートへ流れる、第２の端子と、を含む、光源システム。
17. 前記キャパシタが、縦型シリコンキャパシタであり、
    前記キャパシタの前記第１の端子が、前記キャパシタの上面にある、請求項１６に記載の光源システム。
18. 前記キャパシタが、横型シリコンキャパシタであり、
    前記キャパシタの前記第２の端子が、前記キャパシタの前記取り付け面上にあり、前記光源の前記第１の端子に電気的に結合されたドライバＩＣ導電路に導電的に接合される、請求項１６に記載の光源システム。
19. レーザ駆動回路であって、
    レーザと、
    前記レーザを駆動するために、電流を供給するための前記レーザに結合された第１のキャパシタであって、前記第１のキャパシタが第１の静電容量を有する、第１のキャパシタと、
    前記レーザを駆動するために、電流を供給するための前記レーザに結合された第２のキャパシタであって、前記第２のキャパシタが、前記第１の静電容量よりも大きい第２の静電容量を有する、第２のキャパシタと、
    前記レーザと前記第１および第２のキャパシタとの間の電流の流れを制御するために、前記レーザ、前記第１のキャパシタ、および前記第２のキャパシタに結合された電流ドライバと、を含み、
    前記レーザ、電流ドライバ、および第１のキャパシタが、一緒に、第１の電流回路を形成し、
    前記レーザ、電流ドライバ、および第２のキャパシタが、一緒に、第２の電流回路を形成し、
    前記第１の電流回路のインダクタンスが、前記第２の電流回路のインダクタンスよりも比較的低い、レーザ駆動回路。
20. 前記電流ドライバが形成されている集積回路の表面上に、前記第１のキャパシタを取り付け、前記第１のキャパシタの端子を前記集積回路の前記表面上の第１の端子に導電的に接合することによって、前記第１のキャパシタが前記電流ドライバに結合される、請求項１９に記載のレーザ駆動回路。

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