JPS603517Y2 - 光源制御回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は一般に光パルス発生器、更に具体的に云えば
、電気制御信号を鋭い光パルスに変換する回路に関する
。

信号伝送系統等では、周期的な電気人力パルスの指令が
あった時、比較的短いが明るい光学的信号を発生し得る
光源を使うことが望ましいことがある。

このような光源の実用例として米国特許第３、３５５．
６０咋及び同第３．５４１．３４１号を挙げることが出
来る。

例えば後の米国特許では、複数個の光放出ダイオードを
短期間過駆動することにより、強度の高い光パルスを有
利に得ることが出来る。

この目的の為、光放出ダイオードを付勢する電流パルス
は、波頭の立上りが急峻で、振幅が大きく、ダイオード
が確実に作動されると共に、それによって制御される光
感動素子が何であるにせよ、その応答が確実になるよう
に十分な長さく持続時間）を持つ波形でなければならな
い。

適正な制御信号を受取る度に、終始変わらずにこのよう
なパルスを発生しなければならないし、このパルスが外
来信号（雑音）によって発生されてはならない。

従って、この考案の目的は、一連の個別の電気制御信号
による周期的な作動に対する応答が確実で信頼性がある
ことを特徴とする改良された光パルス発生回路を提供す
ることである。

この考案の別の目的は、光放出ダイオードに於ける平均
消費電力を比較的少なくして、立上り時間が短い高い電
流尖頭値まで光放出ダイオードを駆動する回路を提供す
ることである。

簡単に云うとこの考案の１実施例では、少なくとも１つ
の光放出ダイオードと直列にコンデンサが設けられる。

コンデンサが直流電源にも接続され、この電源からコン
デンサが電荷を蓄積する。

コンデンサと光放出ダイオードの直列の組合せの両端に
サイリスタが接続される。

サイリスクのゲートに制御信号が印加されると、サイリ
スタがオンに転じ、予め充電されているコンデンサがダ
イオードを介して放電し、この為ダイオードが所望の形
の光信号を放出する。

前述のコンデンサと並列に直列ＬＣ回路を接続し、放電
期間の終りにサイリスタを自動的にオフに転流する。

この後コンデンサが直流電源から再び急速に充電され、
前述の回路は、サイリスタが次にオンに転じた時、直ぐ
繰返し動作が出来る状態にある。

この考案の要旨は特許請求の範囲に具体的に且つ明確に
記載しであるが、この考案の実施例の構成並びに作用は
、この考案のその他の目的及び利点と共に、以下図面に
ついて説明する所から理解されよう。

第１図には、適正な電気入力信号によって付勢された時
、光学的出力信号を発生するように適当に構成された素
子２を持つ光源が示されている。

素子２は一般に光放出ダイオードとして知られている種
類の半導体装置であることが好ましい。

そ・の陽極１が直流電源（図に示してない）の接地端子
３に直接的に接続され、その陰極が抵抗１２及びコンデ
ンサ１１を介して端子１０に接続される。

端子１０は直流電源の別の端子７に結合される。

端子７は相対的に正の電位にある。コンデンサ１１が直
流電源からの電荷を蓄積する。

充電電流は、光放出ダイオード２を分路する普通のダイ
オード１７を含む通路を通る。

その極性は、光放出ダイオードがコンデンサ放電流を通
すようになっており、この為、この放電電流が前述の入
力信号として作用する。

サイリスタ等で構成された制御可能なスイッチング手段
１４が、光放出ダイオード２及びコンデンサ１１の直列
の組合せと並列に接続されている。

このサイリスタの陽極１３がコンデンサ１１の正の極板
に接続され、陰極１５がダイオード２の陽極１に接続さ
れる。

サイリスタ１４のゲート１９が抵抗２０及びコンデンサ
２１を介して端子２２に接続され、相対的に正の制御信
号が端子２２に周期的に印加される。

端子２２に制御信号が印加される度に、サイリスタ１４
にゲート電流が供給され、この為サイリスタがオンに転
する。

その後でサイリスタ１４をオフに転する為、オン転化動
作に遅延して応答する適当な転流手段を設ける。

この転流手段は誘導子９及び別のコンデンサ５の直列の
組合せで構成するのが好ましく、この組合せがコンデン
サ１１と並列に接続され、リンギング効果を持つ。

第１図に示す場合、誘導子９及びコンデンサ５の接続点
８が抵抗６を介して直流電源の正の端子７に接続され、
この為、誘導子９がコンデンサ１１の充電回路に入る。

電気的な雑音によってサイリスタ１４が望ましくない時
にオンに転する惧れを最小限に抑える為、前述の制御信
号が端子２２に印加されるまで、相対的に負のバイアス
をゲート１９に維持する。

この為、ダイオード２６の陽極をサイリスタ１４の陰極
１５に接続し、その陰極をゲート１９に接続する。

ゲート１９を抵抗２３を介して直流電源の相対的に負の
端子２４に接続することにより、通常ダイオード２６が
順バイアスされ、この為ゲート１９が普通は陰極１５に
対して負の電位にある。

動作について説明すると、サイリスタ１４は通常はオフ
に転じており、端子３及び７に接続した直流電源がコン
デンサ５及び１１の両方を連続的に再充電する。

端子２２に正の制御信号が印加されると、その結果上ず
る微分コンデンサ２１の充電電流が、サイリスタ１４を
トリガするゲート・パルスとなり、サイリスタがオンに
転する。

この制御信号の波形、振幅及び持続時間は、サイリスタ
が確実にラッチされるような十分なゲート電流が供給さ
れる限り、問題ではない。

サイリスタ１４がオンに転すると、予め充電されている
コンデンサ１１が光放出ダイオード２の両端に接続され
、このダイオードを介して直ちに放電する。

コンデンサ放電電流は、立上り時間が非常に短く且つ比
較的高い尖頭値を持ち、ダイオード２を過駆動し、この
為ダイオード２が所望の光パルスを放出する。

抵抗１２は比較的小さい抵抗値を持ち、放電電流の初期
サージを安全に制限し、振動を減衰させる。

第１図の実施例では、光放出ダイオード２を通る初期電
流パルスは、その後でコンデンサ５が誘導子９を介して
ＬＣ放電をする為、若干伸びる即ち拡がる。

このＬＣ放電のリンギング効果は、サイリスタ１４のオ
ン転化に遅延して応答して、サイリスタ１４をオフに転
流するようにも作用する。

圧電流が振動してゼロになり、方向を反転する時、この
電流がまだコンデンサ１１に流れている少量の放電電流
があれば、それを打消し、この為サイリスタの陽極電流
をゼロに減少させ、この時サイリスタがオフに転する。

ダイオード１７が転流電流に対する準備通路となる。

サイリスタが導電する時間の長さは、誘導子９及びコン
デンサ５て構成されるＬＣ回路、並びに抵抗１２及びコ
ンデンサ１１て構成されるＲＣ回路のパラメータによっ
て決定される。

サイリスタ１４の転流をやり易くする為、直流電源の正
の端子７に接続される抵抗６の抵抗値は、制御信号繰返
し速度と見合う範囲内で、出来るだけ大きくし、このサ
イリスタに順方向陽極電圧が再び印加される時の速度を
最小限に抑える。

ゲート・パルスが消滅した後、サイリスタ１４のゲート
１９に負のバイアスがか）ることにより、転流が更に助
けられる。

この負のバイアスは、図示の回路に対し、成る程度の雑
音排除性を持たせる。

この為、第１図の回路は、臨界的でない波形又は振幅を
持つ制御信号を受取ったことに応答して、光放出ダイオ
ード２に立上り時間の短い大電流パルスを供給すること
により、所望の強度並びに持続時間の光パルスを確実に
発生する。

第２図は、持続時間が一層短い光パルスを発生するこの
考案による光源及びスイッチング・サイリスタを持つ光
学的駆動回路の別の実施例を示す。

前と同じく、少なくとも１つの光放出素子又はダイオー
ド２９を適正な電気入力信号で付勢した時、光学的出力
信号が発生される。

ダイオード２９の陽極が直流電源（図に示してない）の
接地端子３０に接続され、その陰極３１が抵抗３２を介
して端子３７に接続される。

端子３７がコンデンサ３３を介して端子３４に接続され
、端子３４が隔離ダイオード４５及び抵抗３５を介して
直流電源の相対的に正の電位を持つ端子３６に結合され
る。

ダイオード２９と並列に逆極性に接続したダイオード４
４が接続され、これは充電電流が端子３６からコンデン
サ３３を介して端子３０に流れることが出来るようにす
る。

希望によっては、これと並列に抵抗を接続することも出
来る。

サイリスタ４１等で構成された制御可能なスイッチング
手段の陽極４０が端子３４に接続され、その陰極４２が
光放出ダイオード２９の陽極２８に接続される。

サイリスタ４１のゲート４６が抵抗４７を介して端子４
９に接続され、成る程度の正の電位（例えば１５ボルト
）を持つ個別の制御信号が端子４９の周期的に印加され
る。

ゲート４６に対する過大な電位を防止する為、シエナ・
ダイオード５３がこのゲートと陰極４２との間に接続さ
れている。

サイリスタ４１をオフに転する為、コンデンサ３８と直
列の誘導子３９で構成されるリンギング回路が、図示の
如く、コンデンサ３３及び光放出ダイオード２９と並列
に接続される。

第２図の回路の動作について説明すると、サイリスタ４
１は通常はオフであり、両方のコンデンサ３３及び３８
が、端子３０及び３６に接続された直流電源により、充
電状態に保たれる。

端子４９に制御信号が印加されると、サイリスタ４１を
トリガするゲート・パルスが発生される。

こうして一旦オンに転すると、サイリスタ４１が予め充
電されたコンデンサ３３を光放出ダイオード２９の両端
に接続し、この結果生ずるコンデンサ放電電流がダイオ
ード２９を付勢する入力信号として作用し、この為ダイ
オード２９が所望の形の光学的出力信号を光源から発生
させる。

同時に、予定の期間の後、リンギング効果によって、サ
イリスタの正味の陽極電流がゼロに減少して反転するよ
うな点に達するまで、コンデンサ３８が誘導子３９及び
サイリスタ４１を介して放電し、こうしてサイリスタ４
１をオフに転流する。

第３図は第１図の光放出ダイオード２並びに第２図の光
放出ダイオード２９に対する入力電流パルスの波形を示
す。

波形５５は第１図の回路によって発生されるパルスであ
り、第１図の回路で用いたに回路の拡がり効果を例示し
ている。

波形５６は第２図の光放出ダイオード２９を通る一層幅
の狭い電流パルスを示す。

第１図の回路で電流パルス５５の幅が拡がることにより
、第２図の回路で発生される幅のパルス５６より、光放
出ダイオードに於ける電力の消費が一層多くなることが
、第３図から理解されよう。

第２図の実施例で一層長いパルスを望む場合、コンデン
サ３３の両端に別の誘導子とコンデンサの直列の組合せ
を接続することが出来る。

この考案は並列の配列内にある複数個の同じ光放出ダイ
オードを同時に付勢する立上りの急峻な大電流パルスを
発生するのに特に適している。

第２図では、このような２番目のダイオード２９′が１
番目のダイオードと並列に接続されることが示されてお
り、この２番目のダイオードと直列に別個の抵抗３２′
が個別に接続されている。

更に詳しく云うと、抵抗とダイオードの組合せを１１個
並列にした配列が考えられており、この構成に対するパ
ラメータの例を下に挙げる。

直流電源 １６０ボルト抵抗
３５ １５００オームコンデ
ンサ３３ １マイクロフアラツドコンデンサ３８
０．１マイクロフアラツド誘導子３９
１０マイクロヘンリー抵抗３２．３２’等
夫々８オーム光放出ダイオード
ＧＥＳＳＬ−３棒２９．２９’等 （砒
化ガリウム）この明細書では、光放出ダイオードと云う
言葉は広義に用いており、電流によって適当に付勢され
た時、電磁光射を放出するあらゆる適当な装置を意味す
る。

光はスペクトルの可視領域であっても不可視領域であっ
てもよい。

レーザ・ダイオードを使うことも出来る。

光を直接的に放出する代りに、光源の付勢される素子が
、連続的に照明されるランプ等の前に配置された遮光体
で構成され、前に説明したコンデンサ放電電流に応答し
て、開放状態に駆動されるように構成されていてもよい
。

この考案の特定の実施例を図示し且つ説明したが、当業
者であれば、広義にみたこの発明の範囲内で種々の変更
が考えられることは云うまでもない。

例えば第１図の抵抗１２は、立上りが更に早い電流パル
スを望む場合、コンデンサ放電電流を通すような極性に
接続したダイオードで分路してもよい。

従って、実用新案登録請求の範囲の記載は、この考案の
範囲内に属するこのような全ての変更を包括するものと
承知されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案に従って構成された光学的駆動回路の
回路図、第２図はこの考案の現在好ましいと考えられる
実施例の回路図、第３図は第１図及び第２図の回路で発
生される電流パルスの波形を示すグラフである。 主な符号の説明、２，２９，２９’・・・・・・素子（
光放出ダイオード）、５，９・・・・・・コンデンサ及
び誘導子（転流手段）、１１．３３・・・・・・コンデ
ンサ、１４．４１・・・・・・サイリスタ、２２，４９
・・・・・・制御信号端子、３８，３９・・・・・・リ
ンギング回路。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 付勢されたとき光信号を放出する少なくとも１つの素子
   を持つ光源に対する制御回路に於て、直流電源から充電
   されるように該直流電源に抵抗を介して接続されると共
   に、前記光源素子と直列回路関係に電気接続された第１
   のコンデンサ手段と、 コンデンサ充電電流を通すような極性で、前記光源素子
   の両端間に接続されたダイオードと、前記第１のコンデ
   ンサ手段及び前記光源素子の直列組合せと並列回路関係
   に電気接続された電気的に制御可能なスイッチ手段と、 制御信号に応答して前記スイッチング手段を導通させ、
   もって前記第１のコンデンサ手段を前記スイッチング手
   段及び前記光源素子の両者を介して放電させて該光源素
   子から光を放出させるスイッチ制御手段と、 前記第１のコンデンサ手段及び前記スイッチング手段と
   電気回路関係に配置された誘導子手段及び第２のコンデ
   ンサ手段を含み、前記第１のコンデンサ手段の前記放電
   に応答して、前記スイッチング手段の導通した後の所定
   の時間の後に該スイッチング手段を非導通にし、もって
   前記第１及び第２のコンデンサ手段が再び充電できるよ
   うにするスイッチ回復手段とを有し、 前記誘導子手段と前記第２のコンデンサ手段との直列組
   合せが、前記第１のコンデンサ手段と電気的に並列に接
   続されていることからなる光源制御回路。