JP7396470B2 - レーザダイオード駆動回路 - Google Patents

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Description

本発明は、レーザダイオードを駆動する回路に関し、特に、短パルスレーザを出射するレーザダイオードの駆動回路に関する。
図１４は特許文献１に開示されているレーザダイオード駆動回路の回路図である。このレーザダイオード駆動回路において、スイッチ素子１６は、レーザダイオード４を介して高電圧で充電されたコンデンサ１５をショートさせる。これにより光パルスが発生されると、コンデンサ１５は充電素子（抵抗素子）１８を介して再び充電される。ドライバー１７はスイッチ素子１６を駆動する。ダイオード１９は、コンデンサ１５の充電電流を放電させる機能と、レーザダイオード４のパルス電流を還流させる機能とを有する。ダイオード１９は、レーザダイオード４、コンデンサ１５、及び、スイッチ素子１６によって形成される回路に流れる電流の振動を抑えるとともに、レーザダイオード４を介して印加される正電圧を防ぐ。抵抗素子２０は、レーザダイオード４のパルス電流を迅速に消失させる抵抗値に選定されている。
図１５は特許文献２に開示されているレーザダイオード駆動回路の回路図である。このレーザダイオード駆動回路は、直流電源Ｖ１、インダクタ２２、逆流防止ダイオード２４、コンデンサ２６、及びコンデンサ２６の放流電流により発光するレーザダイオード２８を直列に接続した直列回路３０と、レーザダイオード２８に並列接続されたダイオード３２と、一端がダイオード２４とコンデンサ２６との間に接続され、他端が接地され、かつ、オンオフにより、インダクタ２２に流れる電流をスイッチングするスイッチング素子３４と、スイッチング素子３４のオンオフを制御する制御回路３６と、を備えている。制御回路３６は、コンデンサ２６を充電するときに、スイッチング素子３４をオフにする。
特表２００９－５４４０２２号公報 特開２０１６－１５２３３６号公報
特許文献１に記載のレーザダイオード駆動回路では、数ns～数十ns程度の短いパルスレーザを出射するレーザダイオード駆動回路を想定する。スイッチ素子１６は、インピーダンスの切り替えに少なくとも数ns～数十nsの時間を必要とする。この期間において、スイッチ素子１６のインピーダンスは、レーザダイオード４のインピーダンスと比較して十分に低いとはいえず、コンデンサ１５の電圧はレーザダイオード４とスイッチ素子１６のインピーダンスで分圧されて双方に印加されることとなる。このことにより、レーザダイオード４の印加電圧及び出射光パワーの低下を招く。
上記出射光パワーの低下は、入力電圧（図１４中の「高電圧」）を上げることにより解消できる。しかし、この高電圧を発生させる回路を別途設けると、それだけ回路が複雑化し、部品点数が増えコストアップ要因となる。また、高電圧の印加により出射光のパルス幅が太くなるため、短いパルス幅と高い瞬時ピークを求められる用途にとって問題となる。
特許文献２に記載のレーザダイオード駆動回路においても、特許文献１に示される回路と同様の理由で、レーザダイオード４の印加電圧及び出射光パワーの低下を招く。この出射光パワーの低下は、図１５中のノードVoの電圧を上げることにより解消できる。しかし、ノードVoの電圧を上げることで出射光のパルス幅が太くなるため、短いパルス幅と高い瞬時ピークを求められる用途にとってやはり問題となる。
そこで、本発明の目的は、短いパルス幅と高い瞬時ピークの、短パルスレーザを出射するレーザダイオードの駆動回路を提供することにある。
（Ａ）本開示の一例としてのレーザダイオード駆動回路は、レーザダイオード、駆動電荷を蓄積する駆動キャパシタ及びスイッチ素子を含んで構成されるループと、前記レーザダイオードに直列接続された第１インダクタと、前記レーザダイオード及び前記第１インダクタで構成される直列回路に並列接続された並列キャパシタと、前記直列回路に前記レーザダイオードとは逆極性の関係で並列接続された第１ダイオードと、を備え、前記スイッチ素子の両端を直流電源の入力部としたことを特徴とする。
上記構成によれば、駆動キャパシタ、スイッチ素子、第１インダクタ及びレーザダイオードによる電流経路に加え、駆動キャパシタ、スイッチ素子及び並列キャパシタによる電流経路が形成される。また、スイッチ素子のターンオン直後において、第１インダクタはレーザダイオードに流れる電流の立ち上がりの阻害要因として作用する。このため、スイッチ素子のターンオン直後にレーザダイオードに流れる電流は、並列キャパシタ及び第１インダクタが無い場合に比べて小さくなる。その後、並列キャパシタに充電されたエネルギーがレーザダイオードへ供給されるため、レーザダイオードに流れる電流は、並列キャパシタが無い場合に比較して大きくなる。
（Ｂ）本開示の一例としてのレーザダイオード駆動回路は、直流電源とともにループを構成するレーザダイオード及びスイッチ素子と、前記レーザダイオードに直列接続された第１インダクタと、前記レーザダイオード及び前記第１インダクタで構成される直列回路に並列接続された並列キャパシタと、を備えたことを特徴とする。
上記構成によれば、直流電源、スイッチ素子、第１インダクタ及びレーザダイオードによる電流経路に加え、直流電源、スイッチ素子及び並列キャパシタによる電流経路が形成される。また、スイッチ素子のターンオン直後において、第１インダクタはレーザダイオードに流れる電流の立ち上がりの阻害要因として作用する。このため、スイッチ素子のターンオン直後にレーザダイオードに流れる電流は、並列キャパシタ及び第１インダクタが無い場合に比べて小さくなる。その後、並列キャパシタに充電されたエネルギーがレーザダイオードへ供給されるため、レーザダイオードに流れる電流は、並列キャパシタが無い場合に比較して大きくなる。
（Ｃ）本開示の一例としてのレーザダイオード駆動回路は、レーザダイオード、駆動電荷を蓄積する駆動キャパシタ及びスイッチ素子を含んで構成されるループと、前記レーザダイオードに直列接続された第１インダクタと、前記レーザダイオードと前記第１インダクタとの直列回路に並列接続された並列キャパシタとを備え、前記駆動キャパシタの両端を直流電源の入力部としたことを特徴とする。
上記構成によれば、上記（Ａ）の構成の場合と同様に、スイッチ素子のターンオン直後にレーザダイオードに流れる電流は小さくなり、その後、レーザダイオードに流れる電流は大きくなる。
本発明によれば、短いパルス幅と高い瞬時ピークの短パルスレーザの出射が可能となるレーザダイオード駆動回路が得られる。
図１は第１の実施形態に係るレーザダイオード駆動回路１０１の回路図である。 図２はレーザダイオード駆動回路１０１のスイッチ素子Ｑ１のターンオン後にレーザダイオードＬＤ１に流れる電流を示す波形図である。 図３はレーザダイオードＬＤ１に流れる電流ＩLD1及び並列キャパシタＣ２に流れる電流ＩC2の波形の例を示す図である。 図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）は第１の実施形態に係る別のレーザダイオード駆動回路の回路図である。 図５は第２の実施形態に係るレーザダイオード駆動回路１０２の回路図である。 図６は第３の実施形態に係るレーザダイオード駆動回路１０３Ａの回路図である。 図７は第３の実施形態に係るもう一つのレーザダイオード駆動回路１０３Ｂの回路図である。 図８は第４の実施形態に係るレーザダイオード駆動回路１０４の回路図である。 図９は第５の実施形態に係るレーザダイオード駆動回路１０５の回路図である。 図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）は、第６の実施形態に係るレーザダイオード駆動回路１０６Ａの回路図である。 図１１は第６の実施形態に係る別のレーザダイオード駆動回路１０６Ｂの回路図である。 図１２は第７の実施形態に係るレーザダイオード駆動回路１０７の回路図である。 図１３は第８の実施形態に係るレーザダイオード駆動回路１０８の回路図である。 図１４は特許文献１に開示されているレーザダイオード駆動回路の回路図である。 図１５は特許文献２に開示されているレーザダイオード駆動回路の回路図である。
以降、図を参照して幾つかの具体的な例を挙げて、本発明を実施するための複数の形態を示す。各図中には同一箇所に同一符号を付している。要点の説明又は理解の容易性を考慮して、実施形態を説明の便宜上、複数の実施形態に分けて示すが、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換又は組み合わせは可能である。第２の実施形態以降では第１の実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。
《第１の実施形態》
図１は第１の実施形態に係るレーザダイオード駆動回路１０１の回路図である。このレーザダイオード駆動回路１０１は、レーザダイオードＬＤ１、駆動電荷を蓄積する駆動キャパシタＣ１及びスイッチ素子Ｑ１を含んで構成される第１ループＬＰ１を備える。レーザダイオードＬＤ１には第１インダクタＬ１が直列接続されている。また、このレーザダイオードＬＤ１及び第１インダクタＬ１で構成される直列回路に並列キャパシタＣ２が並列接続されている。また、レーザダイオードＬＤ１と第１インダクタＬ１との直列回路にレーザダイオードＬＤ１とは逆極性の関係で第１ダイオードＤ１が並列接続されている。スイッチ素子Ｑ１の両端は直流電源の入力部であり、直流電源Ｖ１に抵抗素子Ｒ１が直列接続されている。スイッチ素子Ｑ１、駆動キャパシタＣ１及び並列キャパシタＣ２によって第２ループＬＰ２が構成されていて、並列キャパシタＣ２、レーザダイオードＬＤ１及び第１インダクタＬ１によって第３ループＬＰ３が構成されている。
待機時において、スイッチ素子Ｑ１はオフ状態を保つ。この待機時には、直流電源Ｖ１→抵抗素子Ｒ１→駆動キャパシタＣ１→第１ダイオードＤ１の経路で、駆動キャパシタＣ１に充電電流が流れ、駆動キャパシタＣ１に直流電源Ｖ１の直流電圧が充電される。また、この待機時には、直流電源Ｖ１→抵抗素子Ｒ１→駆動キャパシタＣ１→並列キャパシタＣ２の経路で、並列キャパシタＣ２に充電電流が流れるが、並列キャパシタＣ２には第１ダイオードＤ１が並列接続されているので、並列キャパシタＣ２には、第１ダイオードＤ１の順方向電圧が充電されるだけである。
レーザダイオードＬＤ１の駆動時は、スイッチ素子Ｑ１がターンオンして、駆動キャパシタＣ１の電荷が第１ループＬＰ１の経路で放電されることでレーザダイオードＬＤ１が駆動される。また、並列キャパシタＣ２が第２ループＬＰ２の経路で充電される。
その後、第３ループＬＰ３の経路で、並列キャパシタＣ２の放電電流がレーザダイオードＬＤ１を介して流れる。
その後、駆動キャパシタＣ１の電荷が無くなることにより、レーザダイオードＬＤ１の電流が０となる。
図２はレーザダイオード駆動回路１０１のスイッチ素子Ｑ１のターンオン後にレーザダイオードＬＤ１に流れる電流を示す波形図である。図２において、横軸はスイッチ素子Ｑ１のターンオンからは経過時間、縦軸はレーザダイオードＬＤ１に流れる電流である。図２において、波形ＣＷ０は比較例としてのレーザダイオード駆動回路による波形であり、波形ＣＷ１は第２の実施形態に係るレーザダイオード駆動回路１０１による波形である。この比較例のレーザダイオード駆動回路は、第１インダクタＬ１及び並列キャパシタＣ２が無い回路である。
以降に述べるように、図２における時間帯Ｔ１は「駆動電流抑制期間」、時間帯Ｔ２は「駆動電流増強期間」、とそれぞれ称することができる。
本実施形態では、駆動キャパシタＣ１、スイッチ素子Ｑ１、第１インダクタＬ１及びレーザダイオードＬＤ１による電流経路（第１ループＬＰ１）に加え、駆動キャパシタＣ１、スイッチ素子Ｑ１及び並列キャパシタＣ２による電流経路（第２ループＬＰ２）を備えているので、スイッチ素子Ｑ１のターンオン直後、駆動キャパシタＣ１に蓄積されていた電荷は第１ループＬＰ１の経路で放電されるとともに第２ループＬＰ２でも放電される。そのため、このスイッチ素子のターンオン直後の時間帯Ｔ１における、レーザダイオードＬＤ１に流れる電流の立ち上がりが抑制される。上記第２ループＬＰ２に流れる電流によって並列キャパシタＣ２が充電される。
また、スイッチ素子Ｑ１のターンオン直後において、第１インダクタＬ１は、そのインダクタンスによって、レーザダイオードＬＤ１に流れる電流の立ち上がりを阻害する。このため、この第１インダクタＬ１の作用によっても、スイッチ素子のターンオン直後の時間帯Ｔ１における、レーザダイオードＬＤ１に流れる電流の立ち上がりが抑制される。
並列キャパシタＣ２に充電されたエネルギーは、時間帯Ｔ２において、ループＬＰ３の経路でレーザダイオードＬＤ１へ供給されるため、レーザダイオードＬＤ１に流れる電流は、並列キャパシタＣ２が無い場合に比べて大きくなる。
以上の、並列キャパシタＣ２及び第１インダクタＬ１の作用によって、駆動電流増強期間である時間帯Ｔ２が短縮化され、かつレーザダイオードＬＤ１に流れる駆動電流のピークが高まる。
並列キャパシタＣ２、第１インダクタＬ１、レーザダイオードＬＤ１及び第１ダイオードＤ１により形成される回路に流れる電流は減衰振動電流であり、この電流のピークと、駆動キャパシタＣ１から第１ループＬＰ１に流れる電流のピークとが重なるとき、時間帯Ｔ２における電流増強効果が最大となる。
そのため、並列キャパシタＣ２のキャパシタンスをC2、第１インダクタＬ１のインダクタンスをL1、レーザダイオードＬＤ１の抵抗成分をＲLD1でそれぞれ表すとき、
Ｒ2 LD1 ＜ 4L1／C2
の条件を満たすことが好ましい。このことは以降に示す第２の実施形態以降の実施形態についても共通である。
図３はレーザダイオードＬＤ１に流れる電流ＩLD1及び並列キャパシタＣ２に流れる電流ＩC2の波形の例を示す図である。ここで、図１に示したループＬＰ２によって並列キャパシタＣ２に充電される電流の方向が「正」であり、ループＬＰ３によって並列キャパシタＣ２から電流が放電される方向が「負」である。
図３において、時点tz1は電流ＩC2が正から負に振れ込む時点、tpはレーザダイオードＬＤ１に流れる電流が最大となる時点、tz2は電流ＩC2が負から正に振れ込む時点である。この例のように、並列キャパシタＣ２の電流が負である期間に、レーザダイオードＬＤ１に流れる電流が最大となる時点tpがあることが好ましい。つまり、
tz1＜tp＜tz2の条件を満たすことが好ましい。tz1、tz2、tpの大小関係は並列キャパシタＣ２の値によって変化するが、上記条件を満たすことにより、並列キャパシタＣ２の放電電流がレーザダイオードＬＤ１の駆動電流を増強するからである。このことは以降に示す第２の実施形態以降の実施形態についても共通である。
図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）は第１の実施形態に係る別のレーザダイオード駆動回路の回路図である。
図４（Ａ）に示すレーザダイオード駆動回路１０１Ａは、図１に示したレーザダイオードＬＤ１と第１インダクタＬ１との位置関係を交換した例である。このレーザダイオード駆動回路１０１Ａと図１に示したレーザダイオード駆動回路１０１とは回路上は等価である。
図４（Ｂ）に示すレーザダイオード駆動回路１０１Ｂは、図１に示した駆動キャパシタＣ１の位置を変更した例である。駆動キャパシタＣ１を含むループＬＰ１，ＬＰ２はレーザダイオード駆動回路１０１と等価であるので、このレーザダイオード駆動回路１０１Ｂと図１に示したレーザダイオード駆動回路１０１とは回路上は等価である。
図４（Ｃ）に示すレーザダイオード駆動回路１０１Ｃは、図１に示した抵抗素子Ｒ１の位置を変更した例である。レーザダイオード駆動回路１０１Ｃの駆動キャパシタＣ１の充電電流経路はレーザダイオード駆動回路１０１の駆動キャパシタＣ１の充電電流経路と等価であるので、このレーザダイオード駆動回路１０１Ｃと図１に示したレーザダイオード駆動回路１０１とは回路上は等価である。
《第２の実施形態》
第２の実施形態では、駆動キャパシタＣ１の充電電圧を昇圧する回路を含むレーザダイオード駆動回路を例示する。
図５は第２の実施形態に係るレーザダイオード駆動回路１０２の回路図である。このレーザダイオード駆動回路１０２は、レーザダイオードＬＤ１、駆動キャパシタＣ１、スイッチ素子Ｑ１、第１インダクタＬ１、並列キャパシタＣ２及び第１ダイオードＤ１を備える。直流電源Ｖ１とスイッチ素子Ｑ１との間には、第２インダクタＬ２及び第２ダイオードＤ２の直列回路が挿入されている。この第２インダクタＬ２及び第２ダイオードＤ２の直列回路を備える構成が第１の実施形態で示したレーザダイオード駆動回路１０１と異なる。
第２の実施形態に係るレーザダイオード駆動回路１０２においては、スイッチ素子Ｑ１のターンオンにより、直流電源Ｖ１→第２インダクタＬ２→第２ダイオードＤ２→スイッチ素子Ｑ１の経路で電流が流れ、第２インダクタＬ２に励磁エネルギーが蓄積される。その後、スイッチ素子Ｑ１のターンオフ時に、直流電源Ｖ１→第２ダイオードＤ２→駆動キャパシタＣ１や第１ダイオードＤ１の経路で、駆動キャパシタＣ１の充電電流が流れる。このとき、昇圧チョッパー回路と同じ作用によって、昇圧された電圧が駆動キャパシタＣ１に充電される。
本実施形態によれば、直流電源Ｖ１の電圧より高い電圧でレーザダイオードＬＤ１を駆動することができる。つまり、特別な昇圧回路を別途設けることなく、少ない部品点数で、レーザダイオードＬＤ１を高圧駆動できる。
《第３の実施形態》
第３の実施形態では、第１、第２の実施形態における第２ループＬＰ２を形成する回路の構成が異なるレーザダイオード駆動回路について例示する。
図６は第３の実施形態に係るレーザダイオード駆動回路１０３Ａの回路図である。このレーザダイオード駆動回路１０３Ａは、レーザダイオードＬＤ１、駆動キャパシタＣ１、スイッチ素子Ｑ１、第１インダクタＬ１、並列キャパシタＣ２、第１ダイオードＤ１及び抵抗素子Ｒ１を備える。
このレーザダイオード駆動回路１０３Ａでは、第１の実施形態で示したレーザダイオード駆動回路１０１と異なり、スイッチ素子Ｑ１と並列キャパシタＣ２との間に、抵抗素子Ｒ２と第３ダイオードＤ３との並列回路が挿入されている。
スイッチ素子Ｑ１、駆動キャパシタＣ１、並列キャパシタＣ２を含む第２ループＬＰ２には寄生インダクタンスが存在する。この寄生インダクタンスの作用により、駆動キャパシタＣ１の電圧より並列キャパシタＣ２の電圧が高くなるときがある。このとき、第３ダイオードＤ３は、並列キャパシタＣ２の放電電流がスイッチ素子Ｑ１側へ流れることを阻止する。これにより、図６中に第３ループＬＰ３で示すように、より多くの電流がレーザダイオードＬＤ１に流れることとなり、より大きな瞬時ピーク電流を得られる。抵抗素子Ｒ２は、駆動キャパシタＣ１の充電電流経路ＣＰを形成する。この抵抗素子Ｒ２は、第３ダイオードＤ３の上記作用を確保するため、レーザダイオードＬＤ１のインピーダンスに比べて十分に高いことが必要である。
図７は第３の実施形態に係るもう一つのレーザダイオード駆動回路１０３Ｂの回路図である。このレーザダイオード駆動回路１０３Ｂは、図６に示したレーザダイオード駆動回路１０３Ａの抵抗素子Ｒ２を第３インダクタＬ３に置換した回路図である。このレーザダイオード駆動回路１０３Ｂの構成であっても、第３ダイオードＤ３は、並列キャパシタＣ２の放電電流がスイッチ素子Ｑ１側へ流れることを阻止する。また、第３インダクタＬ３は、並列キャパシタＣ２の放電電流がスイッチ素子Ｑ１側へ流れようとする過渡電流を抑制するので、第３ダイオードＤ３の上記作用は確保される。
《第４の実施形態》
第４の実施形態では、第１、第２、第３の各実施形態で示した回路とはトポロジーが異なるレーザダイオード駆動回路について例示する。
図８は第４の実施形態に係るレーザダイオード駆動回路１０４の回路図である。このレーザダイオード駆動回路１０４は、レーザダイオードＬＤ１、駆動キャパシタＣ１及びスイッチ素子Ｑ１を含んで構成される第１ループＬＰ１と、レーザダイオードＬＤ１に直列接続された第１インダクタＬ１と、レーザダイオードＬＤ１と第１インダクタＬ１との直列回路に並列接続された並列キャパシタＣ２とを備え、駆動キャパシタＣ１の両端を直流電源の入力部とした回路である。
本レーザダイオード駆動回路１０４は次のように動作する。
待機時において、スイッチ素子Ｑ１はオフ状態を保つ。この待機時には、駆動キャパシタＣ１に直流電源Ｖ１の電圧が充電されている。
レーザダイオードＬＤ１の駆動時は、スイッチ素子Ｑ１がターンオンして、駆動キャパシタＣ１の電荷が第１ループＬＰ１の経路で放電されることでレーザダイオードＬＤ１が駆動される。また、並列キャパシタＣ２が第２ループＬＰ２の経路で充電される。
その後、第３ループＬＰ３の経路で、並列キャパシタＣ２の放電電流がレーザダイオードＬＤ１を介して流れる。
《第５の実施形態》
第５の実施形態では、第４の実施形態で示したトポロジーのレーザダイオード駆動回路に、並列キャパシタＣ２の放電電流を規制する素子を設けたレーザダイオード駆動回路について例示する。
図９は第５の実施形態に係るレーザダイオード駆動回路１０５の回路図である。このレーザダイオード駆動回路１０５は、図８に示したレーザダイオード駆動回路１０４における駆動キャパシタＣ１と並列キャパシタＣ２との間に第４ダイオードＤ４を備えたものである。
スイッチ素子Ｑ１、駆動キャパシタＣ１、並列キャパシタＣ２を含む第２ループＬＰ２には寄生インダクタンスが存在する。この寄生インダクタンスの作用により、駆動キャパシタＣ１の電圧より並列キャパシタＣ２の電圧が高くなるときがある。このとき、第４ダイオードＤ４は、並列キャパシタＣ２の放電電流が駆動キャパシタＣ１側へ流れることを阻止する。そのことにより、並列キャパシタＣ２の放電電流の全てがレーザダイオードＬＤ１に流れることとなり、より大きな瞬時ピーク電流がレーザダイオードＬＤ１に流れる。
《第６の実施形態》
第６の実施形態では、第１、第２、第３の各実施形態におけるレーザダイオード駆動回路の駆動キャパシタＣ１の構成が異なるレーザダイオード駆動回路について例示する。
図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）は、第６の実施形態に係るレーザダイオード駆動回路１０６Ａの回路図である。図１０（Ａ）は図１に示したレーザダイオード駆動回路１０１における駆動キャパシタＣ１を直流電源Ｖ１に置換し、第１ダイオードＤ１を削除した回路である。図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）に示す回路を一般的な形で表した図である。
レーザダイオード駆動回路１０６Ａの動作は次のとおりである。
レーザダイオードＬＤ１の駆動時は、スイッチ素子Ｑ１がターンオンして、直流電源Ｖ１→スイッチ素子Ｑ１→第１インダクタＬ１→レーザダイオードＬＤ１の経路（第１ループＬＰ１）でレーザダイオードＬＤ１の駆動電流が流れる。また、直流電源Ｖ１→スイッチ素子Ｑ１→並列キャパシタＣ２の経路（第２ループＬＰ２）で、並列キャパシタＣ２に充電電流が流れる。その後、並列キャパシタＣ２の放電電流が第３ループＬＰ３を介して流れる。
その後、スイッチ素子Ｑ１がターンオフすることにより、レーザダイオードＬＤ１の電流が０となる。
図１１は第６の実施形態に係る別のレーザダイオード駆動回路１０６Ｂの回路図である。上記レーザダイオード駆動回路１０６Ａでは直流電源を負電源としたが、このレーザダイオード駆動回路１０６Ｂでは直流電源を正電源とした例である。回路動作は上記レーザダイオード駆動回路１０６Ａと同様である。
《第７の実施形態》
第７の実施形態では、第４の実施形態におけるレーザダイオード駆動回路の駆動キャパシタＣ１の構成が異なるレーザダイオード駆動回路について例示する。
図１２は第７の実施形態に係るレーザダイオード駆動回路１０７の回路図である。このレーザダイオード駆動回路１０７は図８に示したレーザダイオード駆動回路１０４における駆動キャパシタＣ１を直流電源Ｖ１に置換した回路である。
レーザダイオード駆動回路１０７の動作は次のとおりである。
レーザダイオードＬＤ１の駆動時は、スイッチ素子Ｑ１がターンオンして、直流電源Ｖ１→第１インダクタＬ１→レーザダイオードＬＤ１→スイッチ素子Ｑ１の経路（第１ループＬＰ１）でレーザダイオードＬＤ１の駆動電流が流れる。また、直流電源Ｖ１→並列キャパシタＣ２→スイッチ素子Ｑ１の経路（第２ループＬＰ２）で、並列キャパシタＣ２に充電電流が流れる。その後、並列キャパシタＣ２の放電電流が第３ループＬＰ３を介して流れる。
その後、スイッチ素子Ｑ１がターンオフすることにより、レーザダイオードＬＤ１の電流が０となる。
《第８の実施形態》
第８の実施形態では、第５の実施形態におけるレーザダイオード駆動回路の駆動キャパシタＣ１の構成が異なるレーザダイオード駆動回路について例示する。
図１３は第８の実施形態に係るレーザダイオード駆動回路１０８の回路図である。このレーザダイオード駆動回路１０８は図９に示したレーザダイオード駆動回路１０５における駆動キャパシタＣ１を直流電源Ｖ１に置換した回路である。
レーザダイオード駆動回路１０８の動作は次のとおりである。
レーザダイオードＬＤ１の駆動時は、スイッチ素子Ｑ１がターンオンして、直流電源Ｖ１→第４ダイオードＤ４→第１インダクタＬ１→レーザダイオードＬＤ１→スイッチ素子Ｑ１の経路でレーザダイオードＬＤ１の駆動電流が流れる。また、直流電源Ｖ１→第４ダイオードＤ４→並列キャパシタＣ２→スイッチ素子Ｑ１の経路で、並列キャパシタＣ２に充電電流が流れる。その後、並列キャパシタＣ２の放電電流がレーザダイオードＬＤ１に流れる。
その後、スイッチ素子Ｑ１がターンオフすることにより、レーザダイオードＬＤ１の電流が０となる。
スイッチ素子Ｑ１、駆動キャパシタＣ１、並列キャパシタＣ２を含む第２ループＬＰ２には寄生インダクタンスが存在する。この寄生インダクタンスの作用により、駆動キャパシタＣ１の電圧より並列キャパシタＣ２の電圧が高くなるときがある。このとき、第４ダイオードＤ４は、並列キャパシタＣ２の放電電流が直流電源Ｖ１側へ流れることを阻止する。
最後に、本発明は上述した実施形態に限られるものではない。当業者によって適宜変形及び変更が可能である。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲内と均等の範囲内での実施形態からの変形及び変更が含まれる。
例えば、各実施形態で示した第１インダクタＬ１は、レーザダイオードＬＤ１に関する配線部が有する寄生インダクタンスで構成されていてもよい。また、インダクタと寄生インダクタンスとの合成インダクタンスを第１インダクタＬ１として使用してもよい。
また、各実施形態で示した並列キャパシタＣ２は、レーザダイオードＬＤ１に関する配線部が有する寄生キャパシタンスで構成されていてもよい。また、キャパシタと寄生キャパシタンスとの合成キャパシタンスを並列キャパシタＣ２として使用してもよい。
Ｃ１…駆動キャパシタ
Ｃ２…並列キャパシタ
ＣＰ…充電電流経路
Ｄ１…第１ダイオード
Ｄ２…第２ダイオード
Ｄ３…第３ダイオード
Ｄ４…第４ダイオード
Ｌ１…第１インダクタ
Ｌ２…第２インダクタ
Ｌ３…第３インダクタ
ＬＤ１…レーザダイオード
ＬＰ１…第１ループ
ＬＰ２…第２ループ
ＬＰ３…第３ループ
Ｑ１…スイッチ素子
Ｒ１，Ｒ２…抵抗素子
Ｖ１…直流電源
１０１，１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０２，１０３Ａ，１０３Ｂ，１０４，１０５，１０６Ａ，１０６Ｂ，１０７，１０８…レーザダイオード駆動回路

Claims (7)

  1. レーザダイオード、駆動電荷を蓄積する駆動キャパシタ及びスイッチ素子を含んで構成されるループと、前記レーザダイオードに直列接続された第１インダクタと、前記レーザダイオード及び前記第１インダクタで構成される直列回路に並列接続された並列キャパシタと、前記直列回路に前記レーザダイオードとは逆極性の関係で並列接続された第１ダイオードと、を備え、前記スイッチ素子の第１端が直流電源の第１端に接続され、前記スイッチ素子の第２端が前記直流電源の第２端に接続され、前記直流電源の第２端は前記直流電源の第１端より高い電位を有し、前記レーザダイオードのカソードは前記直流電源の第２端に接続され、
    前記スイッチ素子の第１端と前記並列キャパシタとの間で前記ループに直列に、抵抗素子と逆流防止用の第３ダイオードとの並列回路、又はインダクタと逆流防止用の第３ダイオードとの並列回路、が挿入された、
    レーザダイオード駆動回路。
  2. レーザダイオード、駆動電荷を蓄積する駆動キャパシタ及びスイッチ素子を含んで構成されるループと、前記レーザダイオードに直列接続された第１インダクタと、前記レーザダイオード及び前記第１インダクタで構成される直列回路に並列接続された並列キャパシタと、前記直列回路に前記レーザダイオードとは逆極性の関係で並列接続された第１ダイオードと、を備え、前記スイッチ素子の第１端が直流電源の第１端に接続され、前記スイッチ素子の第２端が前記直流電源の第２端に接続され、前記直流電源の第２端は前記直流電源の第１端より高い電位を有し、前記レーザダイオードのカソードは前記直流電源の第２端に接続され、
    前記並列キャパシタのキャパシタンスをC2、前記第１インダクタのインダクタンスをL1、前記レーザダイオードの抵抗成分をＲLD1でそれぞれ表すとき、
    Ｒ2 LD1 ＜ 4L1／C2
    の関係にある、
    レーザダイオード駆動回路。
  3. 前記直流電源の第２端と前記スイッチ素子の第２端との間に第２インダクタ及び第２ダイオードの直列回路が挿入された、
    請求項１又は２に記載のレーザダイオード駆動回路。
  4. 前記スイッチ素子のターンオンによって、前記並列キャパシタ、前記第１インダクタ及び前記レーザダイオードにより形成される回路に流れる電流は減衰振動電流であり、当該減衰振動電流がピークになる時点は、前記スイッチ素子のターンオンによって、前記レーザダイオード及び前記スイッチ素子を含んで構成されるループを流れる電流がピークになる時点と一致する、
    請求項１から３のいずれかに記載のレーザダイオード駆動回路。
  5. 前記スイッチ素子のターンオンによって前記並列キャパシタに流れる電流が順方向から逆方向へ転じる時点をTz1、前記スイッチ素子のターンオンによって前記並列キャパシタに流れる電流が逆方向から順方向へ転じる時点をTz2、前記スイッチ素子のターンオンによって前記レーザダイオードに流れる電流がピークになる時点をTpで表すとき、前記並列キャパシタのキャパシタンスは、
    Tz1＜Tp＜Tz2
    の関係となる値である、
    請求項１から４のいずれかに記載のレーザダイオード駆動回路。
  6. 前記第１インダクタは前記レーザダイオードに関する配線部が有する寄生インダクタンスで構成されている、
    請求項１から５のいずれかに記載のレーザダイオード駆動回路。
  7. 前記並列キャパシタは前記レーザダイオードに関する配線部が有する寄生キャパシタンスで構成されている、
    請求項１から６のいずれかに記載のレーザダイオード駆動回路。
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