JPH06275901A - レーザ光源の駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 消費電力を低減させ、低電圧の電源で駆動電
圧の高いレーザ光源を駆動できるようにする。 【構成】 レーザダイオードＬＤから発せられるレーザ
光がフォトダイオードＰＤにて検出されフォトダイオー
ドＰＤに光電流が流れると、（ａ）点から検出電圧が得
られる。この検出電圧と基準電圧設定部１７の電圧とが
比較回路１６により比較され、その比較誤差電圧が時比
率制御回路１４に与えられる。時比率制御回路ではハイ
・ロウの制御電圧が生成され、これがトランジスタＴＲ
ａのベースに与えられ、トランジスタＴＲａのスイッチ
ングによりＤＣ／ＤＣコンバータ１２からの出力電力が
制御される。これによりレーザダイオードＬＤが常に安
定して発光する。レーザダイオードＬＤ以外での電力消
費が少ないため、電源電圧Ｖａが低くても、レーザダイ
オードの駆動電圧Ｖｄを高くできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばレーザポイン
タ、情報記録再生装置、光通信装置などにおいて、直流
電源によりレーザ光源を安定して駆動できるようにした
レーザ光源の駆動回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザ光を使用する各種機器には、電池
などの直流電源を使用するものがある。その一例として
は、手持ちのケースからレーザ光を照射してスライドな
どに描かれた図や表などを差し示す指示棒の代わりに使
用するレーザポインタや、携帯用の光ディスク再生装置
などがある。この種の装置に使用されるレーザ光源の駆
動回路では、消費電力を極力少なくして電池の使用寿命
を延ばすこと、さらに電池の電圧が低下してもレーザ光
源に安定した駆動電圧を与えることが望まれる。

【０００３】図３は、上記レーザポインタなどに用いら
れるレーザ光源の駆動回路の従来例を示している。この
駆動回路は、電池による直流電源１により、レーザダイ
オードＬＤに駆動電力が与えられる。フォトダイオード
ＰＤは、レーザダイオードＬＤから発せられるレーザ光
の光強度を検出するためのものである。レーザダイオー
ドＬＤから発せられるレーザ光がフォトダイオードＰＤ
により検出されると、逆電圧が与えられているフォトダ
イオードＰＤに光電流が流れる。この光電流が可変抵抗
器Ｒ２に流れることにより（ａ）点に検出電圧が得られ
る。この検出電圧はトランジスタＴＲ１にベース電圧と
して与えられ、トランジスタＴＲ１ではこのベース電圧
に応じてコレクタ電流が変化する。よって（ｂ）点で
は、前記コレクタ電流による抵抗Ｒ３の電圧降下に応じ
た電圧が得られ、この電圧はトランジスタＴＲ２にベー
ス電圧として与えられる。このベース電圧の変化により
トランジスタＴＲ２のコレクタ電流が制御され、レーザ
ダイオードＬＤに与えられる駆動電力が制御される。

【０００４】この回路では、（ａ）点での検出電圧の変
化に応じてレーザダイオードＬＤに与えられる駆動電力
が変化する。これにより、電池などによる直流電源１の
電圧Ｖｂの低下にかかわらず、レーザダイオードＬＤに
常に安定した駆動電力を与えることができ、さらにレー
ザ発光や環境による温度変化に基づいてレーザダイオー
ドＬＤの順電流が変化しレーザ光の光強度が変動しよう
としても、この変動を抑制できるようになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図３に示す回路構成で
は、直流電源１の電圧Ｖｂが、レーザダイオードＬＤの
駆動電圧Ｖ１、保護抵抗Ｒ２での電圧降下Ｖ２、トラン
ジスタＴＲ２とによる消費電圧Ｖｃに分配される。保護
抵抗Ｒ１は数Ωであり、その電圧降下Ｖ２はわずかであ
るが、前記トランジスタを用いた制御回路における消費
電圧Ｖｃはかなり高く、レーザダイオードＬＤの駆動電
圧に匹敵する。ここで、レーザダイオードＬＤとして定
格駆動電圧が２Ｖのものを使用した場合を想定する。保
護抵抗Ｒ１の電圧降下Ｖ２とトランジスタ制御回路の消
費電圧Ｖｃとの合計が１．５Ｖであるとすると、直流電
源１の電圧Ｖｂは最低でも３．５Ｖ以上必要になる。初
期電圧が１．５Ｖの乾電池の最終電圧はほぼ１Ｖである
ことを考慮すると、図３に示す回路では、直流電源１と
して３本以上の電池を直列接続にて使用しなくてはなら
ない。

【０００６】しかも、前記トランジスタ制御回路の消費
電圧Ｖｃが高いため、回路全体の消費電力が非常に高く
なり、電池の消耗が激しく、使用時間に限界が生じる。
また、レーザポインタの場合には、なるべく可視光強度
の高いレーザダイオードＬＤを使用することが好ましい
が、駆動電圧Ｖ1が２Ｖ程度の回路設定では、比較的可
視光強度の低い波長７８０ｎｍのレーザダイオードが使
用できるのみであり、可視光強度の高い波長６５０ｎｍ
のレーザダイオードなどは定格駆動電圧が２．４〜３．
０Ｖと高いものになり、使用することができない。

【０００７】本発明は上記従来の課題を解決するもので
あり、回路全体の消費電力が少なく、また低い電源電圧
により、駆動電圧の高いレーザ光源を駆動できるように
したレーザ光源の駆動回路を提供することを目的として
いる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、直流電源と、
レーザ光源と、このレーザ光源から発せられるレーザ光
の光強度に応じた出力を得る光検出素子とを備えたレー
ザ光源の駆動回路において、前記直流電源からの電流を
スイッチングして所定電圧を前記レーザ光源へ駆動電圧
として与えるＤＣ／ＤＣコンバータと、前記光検出素子
からの出力を基準出力と比較しこの比較誤差出力に基づ
いて前記ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング制御を行
う制御部とが設けられたことを特徴とするものである。

【０００９】また上記手段において、ＤＣ／ＤＣコンバ
ータは、スイッチング制御により直流電源の電圧を昇圧
できるものであることが好ましい。

【００１０】

【作用】上記手段では、直流電源からの電流をスイッチ
ングして所定電圧に設定するＤＣ／ＤＣコンバータが使
用されている。レーザ光源からのレーザ光は光検出素子
により検出され、この検出出力と基準出力とが比較さ
れ、この比較誤差出力に基づいて前記スイッチングの例
えばオン／オフ時間などが制御される。この制御により
直流電源からの電流が制御されてレーザ光源の発光強度
が安定できるようになる。この駆動回路では、電力消費
の大きいトランジスタによる制御回路が用いられていな
いため、回路全体としての消費電力が少なくなり、電池
を使用した場合にその寿命を延ばすことができる。

【００１１】またＤＣ／ＤＣコンバータとして昇圧型の
ものを使用することにより、最少の電池で高い駆動電圧
のレーザ光源を駆動できる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は、本発明の一実施例としてレーザポインタ
に用いられるレーザ光源の駆動回路を示す回路図、図２
はＤＣ／ＤＣコンバータをスイッチング制御する制御電
圧の波形図である。この駆動回路は、直流電源１１と、
回路全体をオン／オフする電源スイッチ４と、昇圧型の
ＤＣ／ＤＣコンバータ１２と、このＤＣ／ＤＣコンバー
タ１２のスイッチングを制御する制御部１３と、上記Ｄ
Ｃ／ＤＣコンバータ１２からの出力電力を平滑化する平
滑化回路１８とを備えており、この平滑化回路１８によ
り平滑化された駆動電力がレーザダイオードＬＤに与え
られる。

【００１３】上記ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、エネル
ギー蓄積形と呼ばれるものであり、直流電源１１のプラ
ス側に接続されたチョークコイル（リアクトル）Ｌ１
と、このチョークコイルＬ１と直列に接続されたダイオ
ードＤと、トランジスタＴＲａと、コンデンサＣ３とを
備えている。トランジスタＴＲａはチョークコイルＬ１
による電流の蓄積と放出とを制御するスイッチング用で
あり、そのコレクタがコイルＬ１とダイオードＤとの間
に接続され、エミッタがマイナス側に接続されている。
また、ベース側端子には制御部１３からの制御電圧が与
えられる。上記平滑化回路１８は、コイルＬ２とコンデ
ンサＣ２とからなり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２のコン
デンサＣ３から放電された脈流電流を平滑化する機能を
有している。

【００１４】被駆動部では、レーザダイオードＬＤと数
Ωの保護抵抗Ｒ１とが直列に接続されている。またこれ
と並列にフォトダイオードＰＤと可変抵抗器Ｒ２とが直
列に接続されて設けられており、フォトダイオードＰＤ
に逆電圧が与えられている。またレーザダイオードＰＤ
には交流バイパス用のコンデンサＣ１が並列に接続され
ている。そしてフォトダイオードＰＤと可変抵抗器Ｒ２
との中間の（ａ）点からの検出電圧が制御部１３に与え
られている。

【００１５】制御部１３には、前記（ａ）点からの検出
電圧と、予め設定された基準電圧設定部１７による基準
電圧とを比較する比較回路１６が設けられ、この比較回
路１６による比較誤差電圧が増幅回路１５を経て時比率
制御回路１４に与えられる。時比率制御回路１４では図
２に示す矩形波の制御電圧が生成され、これが前記トラ
ンジスタＴＲａのベースに与えられる。この制御電圧は
周期Ｔｓが常に一定であり、前記比較回路１６からの比
較誤差信号に基づいてハイレベル（時間：Ｔｏｎ）とロ
ウレベル（時間：Ｔｏｆｆ）との時比率が変化する。前
記トランジスタＴＲａでは、前記制御電圧のハイレベル
が与えられたときにスイッチＯＮになり、このとき直流
電源１１からの直流電流がチョークコイルＬ１に蓄積さ
れる。また制御電圧がロウレベルのときスイッチＯＦＦ
となり、このとき、直流電源１１からチョークコイルＬ
１に電流が流れず、チョークコイルＬ１に蓄積されてい
た電流が放出される。

【００１６】上記のＤＣ／ＤＣコンバータ１２におい
て、チョークコイルＬ１の入力側の電圧をＥ１とし、出
力側の電圧をＥ２とした場合、

【００１７】

【数１】（Ｅ２／Ｅ１）＝（Ｔｓ／Ｔｏｆｆ） となる。この数１に示されるように、制御電圧の周期Ｔ
ｓが一定であるため、ロウレベルの時間Ｔｏｆｆを制御
することにより、電圧を変える、さらに電源電圧Ｖａを
昇圧させることも可能である。

【００１８】次に上記レーザ光源の駆動回路の動作につ
いて説明する。直流電源１１からの電力はＤＣ／ＤＣコ
ンバータ１２により電圧設定される。前述のように、こ
の電圧設定は、時比率制御回路１４からトランジスタＴ
Ｒａのベースに与えられる制御電圧のＴｏｆｆ時間の制
御により決まる。すなわち、時比率制御回路１４からの
制御電圧がハイレベルのときに、トランジスタＴＲａが
スイッチＯＮとなり、このとき直流電源１１からチョー
クコイルＬ１に電流が流れて蓄積され、制御電圧がロウ
レベルのときにトランジスタＴＲａがスイッチＯＦＦと
なって、直流電源１１からチョークコイルＬ１に電流が
与えられず、チョークコイルＬ１に蓄積された電流が放
出される。この放出電流はダイオードＤを経てコンデン
サＣ３に与えられ、このコンデンサＣ３からの放電電流
が被駆動部に与えられる。ここで前記数１で示したよう
に、制御電圧のロウレベルの時間Ｔｏｆｆが変化すると
出力電圧が変動し、また電源電圧Ｖａを昇圧することも
可能である。

【００１９】ＤＣ／ＤＣコンバータからの出力電流は、
平滑化回路１８により平滑化され、レーザダイオードＬ
Ｄに与えられる。このときレーザダイオードＬＤから発
せられるレーザ光はフォトダイオードＰＤに与えられ、
フォトダイオードＰＤには受光光量に応じた光電流が流
れる。この光電流により可変抵抗器Ｒ２に電圧が生じ、
（ａ）点から検出電圧が得られる。比較回路１６では、
検出電圧と基準電圧設定部１７に設定された電圧とが比
較され、その比較誤差電圧が時比率制御回路１４に与え
られる。時比率制御回路１４では、前記比較誤差電圧に
基づいて制御電圧のロウレベルの時間Ｔｏｆｆが制御さ
れる。このロウレベルの時間Ｔｏｆｆが制御されること
により、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２のトランジスタＴＲ
ａのスイッチングが制御され、レーザダイオードＬＤに
与えられる駆動電流が変化し、レーザダイオードＬＤの
発光強度が調整される。これにより、直流電源の電圧の
低下や、熱によるレーザダイオードＬＤの順電流の変化
にかかわらず、レーザダイオードＬＤから安定したレー
ザ出力が得られる。

【００２０】ここで、図１に示す回路では、レーザダイ
オードＬＤ以外で電力を消費する部分は、数Ωの保護抵
抗Ｒ１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２であるが、保護抵
抗Ｒ１による消費電力はわずかであり、またＤＣ／ＤＣ
コンバータ１２のエネルギー効率は８０ないし９０％と
非常に高いものである。したがって、回路全体の消費電
力が小さく、電池の消耗を少なくできる。また、例えば
直流電源１１として充電式のニッカド電池を使用した場
合、このニッカド電池は初期電圧が１．２Ｖで、最終電
圧が１Ｖ程度であるため、電源電圧Ｖａは２．４〜２．
０Ｖである。この場合昇圧型のＤＣ／ＤＣコンバータ１
２から出力され且つ平滑化回路１８により平滑化された
直流電力の電圧Ｖｏｐは２．８Ｖ程度である。前述のよ
うに保護抵抗Ｒ１による電圧降下Ｒ１はごくわずかであ
るため、レーザダイオードＬＤとして、定格駆動電圧が
２．４〜３．０Ｖ程度のものを使用することが可能とな
る。

【００２１】このように定格駆動電圧の高いレーザダイ
オードは可視光強度が高いため、従来よりも明るい発光
出力を得ることができる。なお、図１の回路において、
平滑化回路の時定数により電流の平滑化精度を高めれ
ば、保護抵抗Ｒ１を無くすことも可能である。また、本
発明の駆動回路はレーザポインタにのみ使用されるもの
ではなく、情報再生装置の光ピックアップ内のレーザ光
源の駆動回路や、光通信装置のレーザ光源の駆動回路と
して使用できる。

【００２２】

【発明の効果】請求項１に記載した発明であれば、レー
ザ光源以外での電力消費がきわめてすくないため、省電
力を実現でき、電源として電池を使用した場合に、電池
消耗を抑え、長寿命にて使用が可能である。

【００２３】請求項２記載の発明では昇圧型のＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータを使用しているため、直流電源の電圧が低
くても、定格駆動電圧が高いレーザ光源を使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としてのレーザ光源の駆動回
路を示す回路図。

【図２】図１に示す時比率制御回路からの制御電圧を示
す波形図。

【図３】従来のレーザ光源の駆動回路を示す回路図。

【符号の説明】

１１ 直流電源 １２ ＤＣ／ＤＣコンバータ １３ 制御部 １４ 時比率制御回路 １５ 増幅回路 １６ 比較回路 １７ 基準電圧設定部 １８ 平滑化回路 Ｄ ダイオード ＰＤ フォトダイオード ＬＤ レーザダイオード Ｌ１ チョークコイル ＴＲａ スイッチング用トランジスタ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電源と、レーザ光源と、このレーザ
   光源から発せられるレーザ光の光強度に応じた出力を得
   る光検出素子とを備えたレーザ光源の駆動回路におい
   て、前記直流電源からの電流をスイッチングして所定電
   圧を前記レーザ光源へ駆動電圧として与えるＤＣ／ＤＣ
   コンバータと、前記光検出素子からの出力を基準出力と
   比較しこの比較誤差出力に基づいて前記ＤＣ／ＤＣコン
   バータのスイッチング制御を行う制御部とが設けられた
   ことを特徴とするレーザ光源の駆動回路。
2. 【請求項２】 ＤＣ／ＤＣコンバータは、スイッチング
   制御により直流電源の電圧を昇圧できるものである請求
   項１記載のレーザ光源の駆動回路。