JP7343618B2 - 発光装置、および駆動装置 - Google Patents

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Description

本発明は、発光装置、および駆動装置に関する。
ＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ；発光素子）をパルス駆動する駆動回路として、定電圧電源と定電流ドライバの組み合わせが広く用いられている。
これに対して、定電圧電源とＦＥＴスイッチ（発光素子への電流のオンオフを行うスイッチ）の組み合わせが省電力化駆動回路として知られている（例えば、特許文献１、特許文献２を参照）。
日本国特許第５６６０９３６号公報 日本国特開２００５－６３９９７号公報 日本国特開昭６２－１１８５９０号公報
しかしながら、従来の省電力化駆動回路では、正確な矩形パルスでＬＤを駆動することが不可能であった。
例えば、特許文献１の駆動回路は、スイッチング電源と、平滑コンデンサと、負荷回路（ＬＤが直列接続された回路）と、定電流源（発光素子への電流のオンオフを行うＦＥＴスイッチと抵抗器との複合回路）と、遅延回路と、を備える構成を有している。
この構成のため、スイッチング電源では電力効率は良いが、平滑コンデンサを必要とする。単純に電源回路でパルス駆動しようとすると、その平滑コンデンサへの電荷が溜まることによる電圧上昇に要する時間が、パルス（ＬＤの光出力に対応するパルスであって、光量がＨレベルのときＯＮ（点灯）、ＬレベルのときＯＦＦ（消灯）を表す）の立ち上がり（ＬレベルからＨレベルの移行を表す）を遅らせる原因となっている。
特許文献１では、パルスＯＦＦの過程で、先ず負荷回路を遮断し、遅延回路によって所定時間後にスイッチング電源をＯＦＦにする手順を踏んでいる。この様にすることで、パルスＯＦＦ後、負荷回路への行き場を失った電荷が平滑コンデンサの電圧（ＶＡ）を上昇させる。これによって、次のパルスでの電圧上昇時間を短くし、スイッチング電源でもパルス間隔を短くすることができる。
このように、特許文献１では、前のパルスから次のパルスの間での出力コンデンサ（平滑コンデンサ）の放電量が一定であるときに安定して動作する。そのため、撮像のための照明など、パルス発光周期（パルスのＯＮ・ＯＦＦの繰り返しからなる期間）が一定ではない場合（点灯と消灯とを非周期に繰り返し行う場合）では、パルス開始時点での出力開始電圧が消灯期間の長さの影響を受ける。パルス間隔が広く開いてしまったときは、リークや自然放電の時間が長くなり他のパルス間隔に比べて出力コンデンサの電圧が低くなってしまう問題があった。
また、特許文献２では、電圧源と電流源を組み合わせてパルス電流（ＬＤに流れるＬＤ電流）の波形を変形させている。電流波形立ち上がりの傾斜によるパルス（ＬＤの光出力に対応するパルスであって、光量がＨレベルのときＯＮ（点灯）、ＬレベルのときＯＦＦ（消灯）を表す））あたりの光量の低下を補うための手段として発明されたものではあるが、電圧源の調整によってはパルス初期の電圧を下げて、パルスのオーバーシュートの抑制にも応用できると想像できる。
しかし、特許文献２では、パルス点灯（ＯＮ）しながら、途中で電圧源から電流源への切替を行っているため、その切り替わり時点で、電圧源の出力電圧と電流源によってＬＤの端子間に生じる電圧（Ｖｆ）で差が発生する。さらに、電圧源、電流源の出力は、それぞれ別々のスイッチ（ＳＷ２,ＳＷ１１－１）で切り替えているため、同時でも、どちらを先にしても、パルスの途中でのＬＤ駆動電流の段差を避けることができない。従って、光パルスの途中で光量に段差が生じる問題があった。ＬＤを撮影機器の照明光として使用した場合、撮影画像にムラができる恐れがある。
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、その目的は、点灯と消灯とを繰り返し行なう発光素子の発光制御において、パルス周期に因らない省電力化と、光パルス波形の調整を行うことが可能な電力発光装置、および駆動装置を提供することにある。
なお，特許文献３には、パルス点灯における温度変化による光パルス（光出力）のオーバーシュートを抑える手法を開示しているが、本願の発光装置、および駆動装置の構成に相当する構成が明示されていない。
本発明の第１の態様に係る発光装置は、点灯と消灯を周期的又は非周期的に繰り返し行う発光装置であって、パルス駆動される発光素子と、プロセッサと、前記プロセッサからの電流値指示信号に基づいて電流出力を制御する電流出力制御型のスイッチング電源と、前記スイッチング電源の出力を平滑化するコンデンサと、前記プロセッサからの点灯指示信号に基づいて前記発光素子への電流のオンオフを行うスイッチと、前記コンデンサの電圧を調整する電圧源と、を備え、前記プロセッサは、記憶部を有し、前記電流値指示信号および前記点灯指示信号を同時にオンして、前記発光素子を点灯させ、点灯期間中に、前記スイッチング電源の出力電圧を測定し、測定した前記スイッチング電源の出力電圧を基準電圧として前記記憶部に記憶させ、前記電流値指示信号および前記点灯指示信号を同時にオフして、前記発光素子を消灯させ、次の点灯直前に、前記記憶部に記憶された基準電圧に基づいて、前記電圧源の出力を制御することで前記コンデンサの電圧を、前記記憶部に記憶された基準電圧となるように調整することを特徴とする発光装置である。
本発明の第２の態様に係る発光装置は、上記第１の態様において、消灯期間中に、前記プロセッサは、前記記憶部に記憶された基準電圧より低い電圧を出力電圧として前記電圧源から出力させることを特徴とする。
本発明の第３の態様に係る発光装置は、上記第２の態様において、前記基準電圧より低い電圧は、前記消灯期間の時間の長さに応じて設定することを特徴とする。
本発明の第１の態様に係る駆動装置は、パルス駆動される発光素子と、プロセッサと、前記プロセッサからの電流値指示信号に基づいて電流出力を制御する電流出力制御型のスイッチング電源と、前記スイッチング電源の出力を平滑化するコンデンサと、前記プロセッサからの点灯指示信号に基づいて前記発光素子への電流のオンオフを行うスイッチと、前記コンデンサの電圧を調整する電圧源と、を備えた、点灯と消灯を周期的又は非周期的に繰り返し行う発光装置を駆動する駆動装置であって、前記プロセッサと、アナログスイッチと、前記電圧源と、デジタルスイッチとを含んで構成され、前記プロセッサは、前記発光素子に流れる電流のオン状態における電流値に対応する前記電流値指示信号をアナログ出力により行う第１デジタルアナログコンパレータと、前記点灯指示信号に対応する第１ＰＷＭ信号を前記スイッチへ出力し、前記発光素子に流れる電流のオンオフを行う第１ＰＷＭ回路と、前記スイッチング電源の出力を測定するアナログデジタルコンパレータと、測定した前記スイッチング電源の出力電圧を基準電圧として記憶する記憶部と、前記第１ＰＷＭ回路が出力する前記第１ＰＷＭ信号と、同じ周期かつ同期した第２ＰＷＭ信号をアンプ出力信号として前記デジタルスイッチへ出力する第２ＰＷＭ回路と、前記記憶部に記憶された基準電圧を前記電圧源へ出力する第２デジタルアナログコンパレータと、を有し、前記アナログスイッチは、前記電流値指示信号を前記点灯指示信号と連動させるスイッチであり、前記電圧源は、＋端子に入力される前記基準電圧と、－端子に入力される前記スイッチング電源の出力を比較して、両電圧が同じ電圧となるよう電流の出力を行うオペアンプであり、前記デジタルスイッチは、入力される前記アンプ出力信号がハイレベルのとき、前記オペアンプの出力を前記スイッチング電源の出力へ接続するスイッチであり、前記第１ＰＷＭ回路は前記点灯指示信号をオンし、前記アナログスイッチは、前記第１デジタルアナログコンパレータがアナログ出力する前記発光素子に流れる電流のオン状態における電流値に対応する前記電流値指示信号を、前記点灯指示信号のオンに連動させて同時にオンして、前記発光素子を点灯させ、点灯期間中に、前記アナログデジタルコンパレータは、前記スイッチング電源の出力電圧を測定し、測定した前記スイッチング電源の出力電圧を基準電圧として前記記憶部に記憶させ、前記第１ＰＷＭ回路は前記点灯指示信号をオフし、前記アナログスイッチは、前記電流値指示信号を、前記点灯指示信号のオフに連動させて同時にオフして、前記発光素子を消灯させ、次の点灯直前に、前記電圧源は、前記電圧源は、＋端子に入力される前記基準電圧と、－端子に入力される前記スイッチング電源の出力を比較して、前記第２ＰＷＭ回路がハイレベルの前記アンプ出力信号を出力して前記デジタルスイッチをオンさせている期間、両電圧が同じ電圧となるよう電流の出力を行うことにより、前記コンデンサの電圧を調整することを特徴とする駆動装置である。
本発明の各態様によれば、点灯と消灯とを繰り返し行なう発光素子の発光制御において、パルス周期に因らない省電力化と、光パルス波形の調整を行うことが可能となる。
本発明の第１実施形態に係る発光装置の構成例を示すブロック図である。 図１に示す発光装置の動作を説明するため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装置の構成例を示すブロック図である。 図３に示す発光装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る発光装置の構成例を示すブロック図である。
図１に示す発光装置１００は、電流出力制御スイッチング電源１０（電流出力制御型のスイッチング電源）、ＦＥＴスイッチ２（スイッチ）、オペアンプ３（電圧源）、アナログスイッチ４（アナログスイッチ）、マイコン５０（プロセッサ）、デジタルスイッチ５（デジタルスイッチ）、出力コンデンサ６（コンデンサ）、発光素子７を含んで構成されている。
電流出力制御スイッチング電源１０は、マイコン５０からの電流値指示信号に基づいて電流出力を制御する。
ここでは、より具体的に、電流出力制御スイッチング電源１０の構成について説明する。
電流出力制御スイッチング電源１０は、電流出力制御スイッチング電源１０は、典型的な降圧同期整流型を例にしている。すなわち、電流出力制御スイッチング電源１０は、バッテリ１に蓄電された直流電圧を入力ＶＩＮとして、その入力Ｖｉｎを出力Ｖｏｕｔに降圧変換して、変換した出力ＶＯＵＴを出力する装置である。
そのため、電流出力制御スイッチング電源１０は、ＯＳＣ（オシレータ）１１、ＰＭＷ信号発生回路１２、アンプ１３、アンプ１４、トランジスタＱ１、トランジスタＱ２、インダクタＬ１、抵抗器Ｒ１を含んで構成されている。
ＯＳＣ１１の出力であるＣｌｏｃｋ信号に合わせて、ＰＭＷ信号発生回路１２は、トランジスタＱ１とトランジスタＱ２を交互にＯｎ（オン）にする動作を繰り返す。
トランジスタＱ１がＯｎ（トランジスタＱ２はＯｆｆ（オフ））の時、入力ＶＩＮから出力ＶＯＵＴの方向に電流Ｉ１が流れる。次にトランジスタＱ２がＯｎ（トランジスタＱ１はＯｆｆ）に切り替わると、インダクタの作用でインダクタＬ１の電流は流れ続け、電流Ｉ２が出力ＶＯＵＴに流れる。トランジスタＱ１,Ｑ２のＯｎの割合（＝Ｄｕｔｙ）によって出力の強弱を制御できる。
抵抗器Ｒ１は電流検出用の抵抗器を示している。オームの法則に従い、通過電流に比例した電圧が抵抗器Ｒ１の両端に生じる。アンプ１３は抵抗器Ｒ１の両端の電圧を入力として、その差電圧を、アンプ１４での演算範囲に適応する電圧値に変換して、電圧信号Ｓｉｇ１として出力する。
アンプ１４は、２つの電圧信号である電流値指示信号Ｉｃｔｒｌと電圧信号Ｓｉｇ１を比較して、その差を信号Ｓｉｇ２として出力する。
ここで、電流値指示信号Ｉｃｔｒｌは、ＬＤに流したいパルス電流（所望電流）に基づいた電圧信号を示している。そして、電圧信号Ｓｉｇ１は先に述べたように、現在の電流値に基づいた電圧値を示している。つまり、電流値指示信号Ｉｃｔｒｌと電圧信号Ｓｉｇ１との差を求めることによって、信号Ｓｉｇ２は、ＬＤへ所望電流を流すために電源出力を上げるべきか、下げるべきかを判断した結果を示している。
信号Ｓｉｇ２は、ＰＭＷ信号発生回路１２に入力される。ＰＭＷ信号発生回路１２は、信号Ｓｉｇ２の電圧値に基づき、トランジスタＱ１，Ｑ２のＯｎの割合を変化させて、出力量を変化させる。
すなわち、抵抗器Ｒ１、アンプ１３で得られた現在の電流値に相当する電圧信号Ｓｉｇ１は、所望の電流値指示電圧Ｉｃｔｒｌとアンプ１４で比較され、現在の電流値が所望値より低い場合は、トランジスタＱ１、Ｑ２のＤｕｔｙを上げて、電源出力量を増す。
逆に、現在の電流値が所望値より高い場合は、トランジスタＱ１、Ｑ２のＤｕｔｙを下げて、電源出力量を減らす。
これらを繰り返して、抵抗器Ｒ１を経由して出力される電流値は、電流値指示信号Ｉｃｔｒｌに基づく電流値と相似関係になる。電流値指示信号Ｉｃｔｒｌがパルス電圧の場合、その電圧に比例したパルス電流が出力ＶＯＵＴに流れる。
ただし、出力コンデンサ６（平滑コンデンサ）の容量によって、発光素子７に流れるＬＤ電流は、電流値指示信号Ｉｃｔｒｌの変化に対して遅延（パルスのなまり）が生じる。
続いて、発光装置１００の各構成要素について詳述する。
出力コンデンサ６（コンデンサ）は、電流出力制御スイッチング電源１０の出力を平滑化するコンデンサである。
発光素子７は、レーザーダイオード（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ：ＬＤ）素子であって、パルス駆動される（電流出力制御スイッチング電源１０からＬＤ電流が供給される）ことにより、ＬＤ光出力を発する発光素子である。
上述したように、電流出力制御スイッチング電源１０は、電流指示値信号Ｉｃｔｒｌの電圧に比例した電流出力を行う。すなわち、電流出力制御スイッチング電源１０は、マイコン５０からの電流値指示信号Ｉｃｔｒｌに基づいて電流出力を制御する。
ＦＥＴスイッチ２（スイッチ）は点灯指示信号ＬＤＥＮに基づきＬＤへの電流をＯｎ／Ｏｆｆする。すなわち、ＦＥＴスイッチ２は、マイコン５０からの点灯指示信号に基づいて発光素子７へのＬＤ電流のオンオフを行うスイッチである。
マイコン５０（プロセッサ）は、上述のように、電流値指示信号Ｉｃｔｒｌと点灯指示信号ＬＤＥＮとを出力するが、このための構成について図１を参照しつつ説明する。
マイコン５０（プロセッサ）は、ＣＰＵ５１と、第１デジタルアナログコンパレータ５２（図中ＤＡＣ１で示している）と、第１ＰＷＭ回路５３（図中ＰＷＭ１で示している）と、アナログデジタルコンパレータ５４（図中ＡＤＣで示している）と、第２ＰＷＭ回路５５（図中ＰＷＭ２で示している）と、第２デジタルアナログコンパレータ５６（図中ＤＡＣ２で示している）と、を含んで構成されている。
ＣＰＵ５１は、マイコン５０における中央処理装置であって、上記第１デジタルアナログコンパレータ５２と、第１ＰＷＭ回路５３と、アナログデジタルコンパレータ５４と、第２ＰＷＭ回路５５と、第２デジタルアナログコンパレータ５６と、を制御する。ただし、本実施形態において、「ＣＰＵ５１は、第１デジタルアナログコンパレータ５２を制御して、～を行わせる。」との記載は、説明の便宜上、「第１デジタルアナログコンパレータ５２は、～を行う。」との記載で説明することとする。
第１デジタルアナログコンパレータ５２（ＤＡＣ１）は、ＬＤ（発光素子７）の駆動電流値（ＬＤ電流）の指示を行うためのアナログ出力で、電流出力制御スイッチング電源１０の出力電流値の指示を行う。
ここで、電流値指示信号Ｉｃｔｒｌは、アナログスイッチ４によって点灯指示信号ＬＤＥＮに合わせて変化する。
パルスＯｎ（点灯指示信号ＬＤＥＮ=Ｈ）のとき、電流値指示信号Ｉｃｔｒｌは、ＤＡＣ１での値（第１デジタルアナログコンパレータ５２が出力するアナログ値）になる。
一方、パルスＯｆｆ（点灯指示信号ＬＤＥＮ=Ｌ）のとき、電流値指示信号Ｉｃｔｒｌは、ＧＮＤレベルになり、電流出力制御スイッチング電源１０に対して出力電流をゼロにさせる。
すなわち、第１デジタルアナログコンパレータ５２は、発光素子７に流れる電流のオン状態における電流値に対応する電流値指示信号Ｉｃｔｒｌをアナログ出力により行う。
ここで、アナログスイッチ４は、電流値指示信号Ｉｃｔｒｌを点灯指示信号ＬＤＥＮと連動させるスイッチである。
第１ＰＷＭ回路５３（ＰＷＭ１）は、パルスタイミングを生成し、点灯指示信号ＬＤＥＮ信号を出力してＦＥＴスイッチ２に指示を行い、ＬＤの電流のＯｎ／Ｏｆｆを行う。
すなわち、第１ＰＷＭ回路５３は、点灯指示信号ＬＤＥＮに対応する第１ＰＷＭ信号をＦＥＴスイッチ２へ出力し、発光素子７に流れる電流のオンオフを行う。
ここで、アナログスイッチ４は、第１ＰＷＭ回路５３が点灯指示信号ＬＤＥＮをオンして発光素子７を点灯させる際、第１デジタルアナログコンパレータ５２がアナログ出力する発光素子７に流れる電流（ＬＤ電流）のオン状態における電流値に対応する電流値指示信号Ｉｃｔｒｌを、点灯指示信号ＬＤＥＮのオンに連動させて同時にオンする。
また、アナログスイッチ４は、第１ＰＷＭ回路５３が点灯指示信号ＬＤＥＮをオフして発光素子７を消灯させる際、電流値指示信号Ｉｃｔｒｌを、点灯指示信号ＬＤＥＮのオフに連動させて同時にオフする。
アナログデジタルコンパレータ５４（ＡＤＣ）は、電流出力制御スイッチング電源１０の出力電圧（ＶＯＵＴ）を測定するアナログデジタルコンバータである。
すなわち、アナログデジタルコンパレータ５４は、電流出力制御スイッチング電源１０（スイッチング電源）の出力ＶＯＵＴを測定する。
第２ＰＷＭ回路５５（ＰＷＭ２）は、第１ＰＷＭ回路５３（ＰＷＭ１）と同じ周期、かつ同期して、第１ＰＷＭ回路５３の出力に先立ったタイミングでパルスを出力し、オペアンプ３の出力のＯｎ／Ｏｆｆ信号（アンプ出力信号ＡＭＰＥＮ）を生成する。
すなわち、第２ＰＷＭ回路５５は、第１ＰＷＭ回路５３が出力する第１ＰＷＭ信号と、同じ周期かつ同期した第２ＰＷＭ信号をアンプ出力信号ＡＭＰＥＮとしてデジタルスイッチ５へ出力する。
ここで、デジタルスイッチ５は、入力されるアンプ出力信号ＡＭＰＥＮが例えばＨ（ハイ）レベルのとき、オペアンプ３の出力を電流出力制御スイッチング電源１０（スイッチング電源）の出力ＶＯＵＴへ接続するスイッチである、
また、オペアンプ３（電圧源）は、＋端子と－端子の電圧を比較して、両電圧が同じ電圧になるように電流の出力（電流ソースと呼ばれる）または入力（電流シンクと呼ばれる。慣例的に吸い込みとも表現される。）を行うオペアンプで、アンプ出力信号ＡＭＰＥＮがハイレベルのときにのみ、電流出力制御スイッチング電源１０（スイッチング電源）の出力ＶＯＵＴに接続される。
すなわち、オペアンプ３は、＋端子に入力される基準電圧と、－端子に入力される電流出力制御スイッチング電源１０（スイッチング電源）の出力ＶＯＵＴを比較して、両電圧が同じ電圧となるよう電流の出力を行うオペアンプである。
ここで、ＣＰＵ５１に内蔵される記憶部は、アナログデジタルコンパレータ５４（ＡＤＣ）が測定した電流出力制御スイッチング電源１０の出力電圧（ＶＯＵＴ）を基準電圧として記憶する。
また、第２デジタルアナログコンパレータ５６（ＤＡＣ２）は、オペアンプ３の＋端子に対して、出力電圧ＶＯＵＴの調整目標電圧（記憶部に記憶された基準電圧）を出力する。
すなわち、第２デジタルアナログコンパレータ５６（ＤＡＣ２）は、記憶部に記憶された基準電圧をオペアンプ３（電圧源）の＋端子へ出力する。
以上説明したマイコン５０（プロセッサ）と、アナログスイッチ４と、オペアンプ３（電圧源）と、デジタルスイッチ５とを含んで構成される駆動装置は、図２に示すパルス発光タイミング（点灯と消灯を周期的又は非周期的に繰り返し行う発光装置におけるタイミング）において、次のように作用する。
図２は、図１に示す発光装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。図２においては、図１に示す発光装置１００における電流値指示信号Ｉｃｔｒｌ、点灯指示信号ＬＤＥＮ、アンプ出力信号ＡＭＰＥＮ、出力ＶＯＵＴの電圧値［Ｖ］、ＬＤ電流の電流値［Ａ］、ＬＤ光出力［Ｗ］それぞれの波形の時間経過を表している。
ここで、パルス発光タイミングとは、発光装置１００が、パルスＯＮ（発光素子７が点灯する点灯期間中）と、パルスＯＦＦ（発光素子７が消灯する消灯期間中）を周期的または非周期的に繰り返し行うことを言う。
パルスＯｎは、点灯指示信号ＬＤＥＮ＝Ｈのとき、電流値指示信号Ｉｃｔｒｌの指示値に基づいて電流出力制御スイッチング電源１０（スイッチング電源）の出力ＶＯＵＴで発光素子７（ＬＤ）にＬＤ電流が流れる。電流出力制御スイッチング電源１０は、自身で電流値検出を行いながら、パルスＯｎの間、一定の電流を出力する。
また、パルスＯｆｆ時は、電流値指示信号Ｉｃｔｒｌがゼロ（ＧＮＤレベル）になっているため、電流出力制御スイッチング電源１０は出力を停止している。
その間に、意図しない漏れ電流や、コンデンサの自己放電などで、出力電圧ＶＯＵＴが低下した場合でも、オペアンプ３を介して、パルス点灯に先立って、アンプ出力信号ＡＭＰＥＮ＝Ｈの期間に、出力コンデンサ６（コンデンサ）の電圧ＶＯＵＴを調整することで、パルス点灯の冒頭から適正な電圧で発光素子７（ＬＤ）にＬＤ電流として定電流を流すことが可能になる。
ここで、適正な電圧とは、１つ前のパルス点灯時の電流出力制御スイッチング電源１０の出力電圧ＶＯＵＴ（図中破線の〇で囲まれた出力ＶＯＵＴの電圧値）とする。
アナログデジタルコンパレータ５４（ＡＤＣ）は、出力電圧ＶＯＵＴを測定し、その値（基準電圧）を記憶部に保存し、保存された値をそのまま第２デジタルアナログコンパレータ５６（ＤＡＣ２）の＋端子に設定する。
これにより、オペアンプ３（電圧源）は出力コンデンサ６（コンデンサ）へ充電または放電を行って、後続パルスの開始時点で、定電流（ＬＤ電流）に相当する電圧（出力電圧ＶＯＵＴ）になる。
以上説明したシーケンス処理によって、ＬＤ電流は理想の矩形波となり、ＬＤ光出力もＬＤ電流に応じた望ましい波形となる。
実施形態１においては、出力ＶＯＵＴにおいて消灯期間中に降圧した電圧を点灯直前にオペアンプ３（電圧源）により調整する。
これにより、特許文献１の課題である「パルス発光周期（パルスのＯＮ・ＯＦＦの繰り返しからなる期間）が一定ではない場合（点灯と消灯とを非周期に繰り返し行う場合）では、パルス開始時点での出力開始電圧が消灯期間の長さの影響を受ける。パルス間隔が広く開いてしまったときは、リークや自然放電の時間が長くなり他のパルス間隔に比べて出力コンデンサの電圧が低くなってしまう問題」を解決できる。
また、図２に示すように、ＬＤ電流波形において、パルス開始時の出力ＶＯＵＴが既にＶｆと一致しているため、ＬＤ電流は急峻に立ち上がる。また、ＬＤ電流波形において、オーバーシュートもない。
これにより、特許文献２の課題である「パルス点灯（ＯＮ）しながら、途中で電圧源から電流源への切替を行っているため、その切り替わり時点で、電圧源の出力電圧と電流源によってＬＤの端子間に生じる電圧（Ｖｆ）で差が発生する。さらに、電圧源、電流源の出力は、それぞれ別々のスイッチ（ＳＷ２,ＳＷ１１－１）で切り替えているため、同時でも、どちらを先にしても、パルスの途中でのＬＤ駆動電流の段差を避けることができない。従って、光パルスの途中で光量に段差が生じる問題」を解決できる。
すなわち、本実施形態によれば、パルス消灯の際に、出力に出力コンデンサ６（平滑コンデンサ）を有する電流出力制御スイッチング電源１０（電流出力制御型のスイッチング電源）への電流値指示信号ＩｃｔｒｌおよびＬＤ電流（ＬＤへの電流）をＯＮ、ＯＦＦするＦＥＴスイッチ２（スイッチ）への点灯指示信号ＬＤＥＮを同時にＯＦＦすることによって、所定電流駆動時の電圧が平滑コンデンサに残る。
このとき、次のパルスの開始時点までに平滑コンデンサ自身や周辺の部品によるリーク放電され、パルス消灯期間中に駆動に適切な電圧を下回ることがあるが、付加したオペアンプ３（電圧源）によって、平滑コンデンサの電圧を次のパルスに必要な電圧に調整することで、パルス発光周期が一定で無くても確実に、平滑コンデンサの電圧を調整できる。これにより、ＬＤ電流は理想の矩形波となり、ＬＤ光出力もＬＤ電流に応じた望ましい波形となる。
＜第２の実施形態＞
第２の実施形態については第１の実施形態との対比で説明する。第１の実施形態で説明に用いた図１と図２に対して、図３と図４がそれぞれ対応する。
図３は、本発明の第２実施形態に係る発光装置の構成例を示すブロック図である。また、図４は、図３に示す発光装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
第１の実施形態では、ＬＤ電流を理想の矩形波とする事ができた。しかし、特許文献３で述べられた通り、発光素子７（ＬＤ）の温度特性として、同じ電流値では、温度が低いほうが出力される光が強くなる。従って、ＬＤ電流が理想の矩形では、光パルスにオーバーシュートが見られた（図２参照）。
そこで、第１の実施形態に対して、下記の演算を基準電圧に対して加える。
第１の実施形態では、第２デジタルアナログコンパレータ５６（ＤＡＣ２）の＋端子に設定される値（基準電圧）は、ＡＤＣで測定された値をそのまま設定していた。
すなわち、１つ前のパルス点灯時の電流出力制御スイッチング電源１０の出力電圧ＶＯＵＴ（図２中破線の〇で囲まれた出力ＶＯＵＴの電圧値）を、アナログデジタルコンパレータ５４（ＡＤＣ）で測定し、その値（基準電圧値）を記憶部に保存し、保存された値をそのまま第２デジタルアナログコンパレータ５６（ＤＡＣ２）の＋端子に設定していた。
これにより、オペアンプ３（電圧源）は出力コンデンサ６（コンデンサ）へ充電または放電を行って、後続パルスの開始時点で、定電流（ＬＤ電流）に相当する電圧（出力電圧ＶＯＵＴ）にしていた。
これに対し、第２の実施形態では、１つ前のパルス点灯時の電流出力制御スイッチング電源１０の出力電圧ＶＯＵＴ（図４中破線の〇で囲まれた出力ＶＯＵＴの電圧値）を、アナログデジタルコンパレータ５４（ＡＤＣ）で測定し、その値（基準電圧値）を記憶部に保存し、「基準電圧値より低い電圧」を第２デジタルアナログコンパレータ５６２（ＤＡＣ２）の＋端子に設定する。
これにより、オペアンプ３（電圧源）は「基準電圧値より低い電圧」を出力し、後続パルスの開始時点で、出力電圧ＶＯＵＴを「基準電圧値より低い電圧」にする。
これにより、パルス開始時の電圧ＶＯＵＴを基準電圧より下げる作用を行い、パルス冒頭でＬＤの電流の立ち上がりを緩やかにする。従って、ＬＤから出力される光のオーバーシュートを抑制することができる（図４参照）。
なお、「基準値より低い電圧」は、消灯期間の時間の長さに応じて設定されるのが好ましい。
例えば、消灯期間の期間ｔが設定可能な最長の期間ｔｍａｘのとき、出力コンデンサ６の放電量が最も大きくなり、出力電圧ＶＯＵＴは最小値である出力電圧ＶＯＵＴｍｉｎとなる。一方、消灯期間の期間ｔが設定可能な最短の期間ｔｍｉｎのとき、出力コンデンサ６の放電量が最も小さくなり、「基準電圧より低い値」である出力電圧ＶＯＵＴｍａｘとなる。
そのため、「基準値より低い電圧」を、期間ｔｍｉｎと期間ｔｍａｘの間において検出し、検出された「基準値より低い電圧」を用いたときに、ＬＤから出力される光のオーバーシュートが抑制できることを確認する。そして、確認できた消灯期間の時間の長さに対応する「基準値より低い電圧」に設定する。
なお、基準値より低い電圧を、消灯期間の時間の長さに応じて設定されるとする代わりに、アンプ出力信号ＡＭＰＥＮがＨレベルである期間に応じて設定してもよい。
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態およびその変形例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。また、本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付のクレームの範囲によってのみ限定される。
上記各態様の発光装置、駆動装置によれば、点灯と消灯とを繰り返し行なう発光素子の発光制御において、パルス周期に因らない省電力化と、光パルス波形の調整を行うことが可能となる。
２ ＦＥＴスイッチ（スイッチ）
３ オペアンプ
４ アナログスイッチ
５ デジタルスイッチ（デジタルスイッチ）
６ 出力コンデンサ（コンデンサ）
７ 発光素子
１０ 電流出力制御スイッチング電源（電流出力制御型のスイッチング電源）
５０ マイコン（プロセッサ）
５１ ＣＰＵ
５２ 第１デジタルアナログコンパレータ
５３ 第１ＰＷＭ回路
５４ アナログデジタルコンパレータ
５５ 第２ＰＷＭ回路
５６，５６２ 第２デジタルアナログコンパレータ
Ｉｃｔｒｌ 電流値指示信号
ＬＤＥＮ 点灯指示信号
ＡＭＰＥＮ アンプ出力信号

Claims (4)

  1. 点灯と消灯を周期的又は非周期的に繰り返し行う発光装置であって、
    パルス駆動される発光素子と、
    プロセッサと、
    前記プロセッサからの電流値指示信号に基づいて電流出力を制御する電流出力制御型のスイッチング電源と、
    前記スイッチング電源の出力を平滑化するコンデンサと、
    前記プロセッサからの点灯指示信号に基づいて前記発光素子への電流のオンオフを行うスイッチと、
    前記コンデンサの電圧を調整する電圧源と、
    を備え、
    前記プロセッサは、
    記憶部を有し、
    前記電流値指示信号および前記点灯指示信号を同時にオンして、前記発光素子を点灯させ、
    点灯期間中に、
    前記スイッチング電源の出力電圧を測定し、
    測定した前記スイッチング電源の出力電圧を基準電圧として前記記憶部に記憶させ、
    前記電流値指示信号および前記点灯指示信号を同時にオフして、前記発光素子を消灯させ、
    次の点灯直前に、
    前記記憶部に記憶された基準電圧に基づいて、前記電圧源の出力を制御することで前記コンデンサの電圧を、前記記憶部に記憶された基準電圧となるように調整する
    ことを特徴とする発光装置。
  2. 消灯期間中に、
    前記プロセッサは、前記記憶部に記憶された基準電圧より低い電圧を出力電圧として前記電圧源から出力させることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
  3. 前記基準電圧より低い電圧は、前記消灯期間の時間の長さに応じて設定することを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
  4. パルス駆動される発光素子と、
    プロセッサと、
    前記プロセッサからの電流値指示信号に基づいて電流出力を制御する電流出力制御型のスイッチング電源と、
    前記スイッチング電源の出力を平滑化するコンデンサと、
    前記プロセッサからの点灯指示信号に基づいて前記発光素子への電流のオンオフを行うスイッチと、
    前記コンデンサの電圧を調整する電圧源と、
    を備えた、
    点灯と消灯を周期的又は非周期的に繰り返し行う発光装置を駆動する駆動装置であって、
    前記プロセッサと、アナログスイッチと、前記電圧源と、デジタルスイッチとを含んで構成され、
    前記プロセッサは、
    前記発光素子に流れる電流のオン状態における電流値に対応する前記電流値指示信号をアナログ出力により行う第１デジタルアナログコンパレータと、
    前記点灯指示信号に対応する第１ＰＷＭ信号を前記スイッチへ出力し、前記発光素子に流れる電流のオンオフを行う第１ＰＷＭ回路と、
    前記スイッチング電源の出力を測定するアナログデジタルコンパレータと、
    測定した前記スイッチング電源の出力電圧を基準電圧として記憶する記憶部と、
    前記第１ＰＷＭ回路が出力する前記第１ＰＷＭ信号と、同じ周期かつ同期した第２ＰＷＭ信号をアンプ出力信号として前記デジタルスイッチへ出力する第２ＰＷＭ回路と、
    前記記憶部に記憶された基準電圧を前記電圧源へ出力する第２デジタルアナログコンパレータと、
    を有し、
    前記アナログスイッチは、前記電流値指示信号を前記点灯指示信号と連動させるスイッチであり、
    前記電圧源は、＋端子に入力される前記基準電圧と、－端子に入力される前記スイッチング電源の出力を比較して、両電圧が同じ電圧となるよう電流の出力を行うオペアンプであり、
    前記デジタルスイッチは、入力される前記アンプ出力信号がハイレベルのとき、前記オペアンプの出力を前記スイッチング電源の出力へ接続するスイッチであり、
    前記第１ＰＷＭ回路は前記点灯指示信号をオンし、前記アナログスイッチは、前記第１デジタルアナログコンパレータがアナログ出力する前記発光素子に流れる電流のオン状態における電流値に対応する前記電流値指示信号を、前記点灯指示信号のオンに連動させて同時にオンして、前記発光素子を点灯させ、
    点灯期間中に、
    前記アナログデジタルコンパレータは、前記スイッチング電源の出力電圧を測定し、測定した前記スイッチング電源の出力電圧を基準電圧として前記記憶部に記憶させ、
    前記第１ＰＷＭ回路は前記点灯指示信号をオフし、前記アナログスイッチは、前記電流値指示信号を、前記点灯指示信号のオフに連動させて同時にオフして、前記発光素子を消灯させ、
    次の点灯直前に、
    前記電圧源は、前記電圧源は、＋端子に入力される前記基準電圧と、－端子に入力される前記スイッチング電源の出力を比較して、前記第２ＰＷＭ回路がハイレベルの前記アンプ出力信号を出力して前記デジタルスイッチをオンさせている期間、両電圧が同じ電圧となるよう電流の出力を行うことにより、前記コンデンサの電圧を調整する
    ことを特徴とする駆動装置。
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