特許 7393982 発光素子の駆動回路、発光装置及び発光素子の駆動方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-29

(45)【発行日】2023-12-07

(54)【発明の名称】発光素子の駆動回路、発光装置及び発光素子の駆動方法

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/062 20060101AFI20231130BHJP

【ＦＩ】

H01S5/062

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020042164

(22)【出願日】2020-03-11

(65)【公開番号】P2021145028

(43)【公開日】2021-09-24

【審査請求日】2022-10-24

(73)【特許権者】

【識別番号】000005290

【氏名又は名称】古河電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】田中 正長

(72)【発明者】

【氏名】高橋 慶

(72)【発明者】

【氏名】上村 和孝

【審査官】右田 昌士

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－２６２７３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００５－５３３３７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１０３４１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－１４２１２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１５８０２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５４４４７２８（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｓ ５／００ － ５／５０

Ｈ０２Ｍ ３／００ － ３／３４

Ｂ４１Ｊ ２／４７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

発光素子を駆動する駆動回路であって、
所定のデューティ比を有するＰＷＭ信号と、所定電流値に対応した直流信号とを外部からの指示に応じて出力する信号出力部と、
前記ＰＷＭ信号と前記直流信号とを加算した加算信号を出力する加算部と、
前記加算信号に応じて第１信号を出力するトランジスタと、
前記第１信号を平滑化した第２信号を前記発光素子へ供給する平滑部と、
を備え、
前記トランジスタは、電界効果トランジスタであって、ゲート端子が前記加算部に接続されて前記ゲート端子に前記加算信号が供給され、ソース端子が前記平滑部に接続されて前記ソース端子から前記第１信号を前記平滑部へ供給する発光素子の駆動回路。

【請求項2】

前記信号出力部は、前記発光素子を流れる電流を前記所定電流値以下とする場合、前記直流信号の電圧を前記所定電流値に対応した電圧とし、前記所定のデューティ比を０％とする
請求項１に記載の発光素子の駆動回路。

【請求項3】

前記信号出力部は、前記直流信号の電圧を前記所定電流値に対応した電圧とするとともに、前記所定のデューティ比を０％として出力する状態と、前記所定のデューティ比を外部からの指示に応じたデューティ比として出力する状態とを前記指示に応じて切り替える
請求項１又は請求項２に記載の発光素子の駆動回路。

【請求項4】

前記発光素子に流れる電流を検出する検出部を有し、
前記信号出力部は、外部から指示される電流値と、前記検出部が検出した電流に基づいて、前記所定のデューティ比を制御する
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発光素子の駆動回路。

【請求項5】

発光素子を駆動する駆動回路であって、所定のデューティ比を有するＰＷＭ信号と、所定電流値に対応した直流信号と、パルス信号とを外部からの指示に応じて出力する信号出力部と、
前記パルス信号と前記直流信号とを加算した加算信号を出力する加算部と、
前記ＰＷＭ信号に応じて第１信号を出力する第１トランジスタと、
前記第１信号を平滑化した第２信号を前記発光素子のアノードへ供給する平滑部と、
前記発光素子より後段に設けられ、供給される前記加算信号に応じて前記第２信号の電流を制御する第２トランジスタと、
を備え、
前記第１トランジスタは、電界効果トランジスタであって、ゲート端子が前記信号出力部に接続されて前記ゲート端子に前記ＰＷＭ信号が供給され、ソース端子が前記平滑部に接続されて前記ソース端子から前記第１信号を前記平滑部へ供給し、
前記第２トランジスタは、電界効果トランジスタであって、ゲート端子が前記加算部に接続されて前記加算信号が前記ゲート端子に供給され、ドレイン端子が前記発光素子のカソードに接続されている発光素子の駆動回路。

【請求項6】

前記発光素子に流れる電流を検出する検出部を有し、
前記信号出力部は、前記検出部が検出した電流に基づいて、前記パルス信号の電圧を制御する
請求項５に記載の発光素子の駆動回路。

【請求項7】

発光素子と、
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の発光素子の駆動回路と、
を備える発光装置。

【請求項8】

発光素子を駆動する駆動方法であって、
所定のデューティ比を有するＰＷＭ信号と、所定電流値に対応した直流信号とを加算した加算信号を出力する加算部と、前記加算信号に応じて第１信号を出力するトランジスタと、前記第１信号を平滑化した第２信号を前記発光素子へ供給する平滑部と、を備える発光素子の駆動回路に対し、前記ＰＷＭ信号と前記直流信号を外部からの指示に応じて出力する信号出力ステップ
を備え、
前記トランジスタは、電界効果トランジスタであって、ゲート端子が前記加算部に接続されて前記ゲート端子に前記加算信号が供給され、ソース端子が前記平滑部に接続されて前記ソース端子から前記第１信号を前記平滑部へ供給する発光素子の駆動方法。

【請求項9】

発光素子を駆動する駆動方法であって、
所定のデューティ比を有するＰＷＭ信号と、所定電流値に対応した直流信号と、パルス信号とを外部からの指示に応じて出力する信号出力部と、前記パルス信号と所定電流値に対応した前記直流信号とを加算した加算信号を出力する加算部と、所定のデューティ比を有する前記ＰＷＭ信号に応じて第１信号を出力する第１トランジスタと、前記第１信号を平滑化した第２信号を前記発光素子のアノードへ供給する平滑部と、前記発光素子より後段に設けられ、供給される前記加算信号に応じて前記第２信号の電流を制御する第２トランジスタと、を備える発光素子の駆動回路に対し、前記ＰＷＭ信号と、前記直流信号と、前記パルス信号とを外部からの指示に応じて出力する信号出力ステップ
を備え、
前記第１トランジスタは、電界効果トランジスタであって、ゲート端子が前記信号出力部に接続されて前記ゲート端子に前記ＰＷＭ信号が供給され、ソース端子が前記平滑部に接続されて前記ソース端子から前記第１信号を前記平滑部へ供給し、
前記第２トランジスタは、電界効果トランジスタであって、ゲート端子が前記加算部に接続されて前記加算信号が前記ゲート端子に供給され、ドレイン端子が前記発光素子のカソードに接続されている発光素子の駆動方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発光素子の駆動回路、発光装置及び発光素子の駆動方法に関する。

【背景技術】

【0002】

レーザ装置の定電流電源の発明として、例えば特許文献１に開示された定電流電源装置がある。この定電流電源装置は、固体レーザ発振器の電源装置であり、励起ランプを発光させる電流を励起ランプへ供給するランプ電流供給回路と、レーザ発振していないときにも励起ランプの点灯を維持するためのシマー電流を励起ランプへ供給するシマー電流供給回路とを備えている。定電流電源装置は、ランプへ供給する電流を指定する電流指令値が、設定されているシマー電流値を超えている場合、ランプ電流供給回路から励起ランプへ電流を供給し、電流指令値がシマー電流値を超えていない場合、シマー電流供給回路からシマー電流を励起ランプへ供給する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第３４９６４３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、レーザ装置の光源へ供給する電流の制御方法としては、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）を用いる方法がある。ＰＷＭで電流を制御する場合、所望の電流に応じたパルスを平滑化フィルタで平滑化し、光源を駆動する電流を得る。ＰＷＭを用いてシマー電流のような低い電流を光源に供給する場合、ＰＷＭのデューティ比を小さくすることになるが、デューティ比を小さくすると電流の変動が大きくなり、安定してシマー電流を供給するのが難しくなる。特許文献１に開示された定電源電流装置のように、シマー電流を供給するための回路を設けることにより、安定してシマー電流を供給することができるが、シマー電流のためだけの回路を設け、必要に応じて回路を切り替えることになり、回路が複雑となる。

【0005】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、発光素子に対して、ＰＷＭ方式での駆動と安定したシマー電流の供給との両立を可能にする技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る発光素子の駆動回路は、発光素子を駆動する駆動回路であって、所定のデューティ比を有するＰＷＭ信号と、所定電流値に対応した直流信号とを外部からの指示に応じて出力する信号出力部と、前記ＰＷＭ信号と前記直流信号とを加算した加算信号を出力する加算部と、前記加算信号に応じて第１信号を出力するトランジスタと、前記第１信号を平滑化した第２信号を前記発光素子へ供給する平滑部と、を備えることを特徴とする。

【0007】

本発明の一態様に係る発光素子の駆動回路は、前記信号出力部は、前記発光素子を流れる電流を前記所定電流値以下とする場合、前記直流信号の電圧を前記所定電流値に対応した電圧とし、前記所定のデューティ比を０％とすることを特徴とする。

【0008】

本発明の一態様に係る発光素子の駆動回路は、前記信号出力部は、前記直流信号の電圧を前記所定電流値に対応した電圧とするとともに、前記所定のデューティ比を０％として出力する状態と、前記所定のデューティ比を外部からの指示に応じたデューティ比として出力する状態とを前記指示に応じて切り替えることを特徴とする。

【0009】

本発明の一態様に係る発光素子の駆動回路は、前記発光素子に流れる電流を検出する検出部を有し、前記信号出力部は、外部から指示される電流値と、前記検出部が検出した電流に基づいて、前記所定のデューティ比を制御することを特徴とする。

【0010】

本発明の一態様に係る発光素子の駆動回路は、発光素子を駆動する駆動回路であって、ＰＷＭ信号と、所定電流値に対応した直流信号と、パルス信号とを外部からの指示に応じて出力する信号出力部と、前記パルス信号と前記直流信号とを加算した加算信号を出力する加算部と、前記ＰＷＭ信号に応じて第１信号を出力する第１トランジスタと、前記第１信号を平滑化した第２信号を前記発光素子へ供給する平滑部と、前記発光素子より後段に設けられ、供給される前記加算信号に応じて前記第２信号の電流を制御する第２トランジスタと、を備えることを特徴とする。

【0011】

本発明の一態様に係る発光素子の駆動回路は、前記発光素子に流れる電流を検出する検出部を有し、前記信号出力部は、前記検出部が検出した電流に基づいて、前記パルス信号の電圧を制御することを特徴とする。

【0012】

本発明の一態様に係る発光装置は、発光素子と、前記のいずれか一の発光素子の駆動回路と、を備えることを特徴とする。

【0013】

本発明の一態様に係る発光素子の駆動方法は、発光素子を駆動する駆動方法であって、所定のデューティ比を有するＰＷＭ信号と、所定電流値に対応した直流信号とを加算した加算信号を出力する加算部と、前記加算信号に応じて第１信号を出力するトランジスタと、前記第１信号を平滑化した第２信号を前記発光素子へ供給する平滑部と、を備える発光素子の駆動回路に対し、前記ＰＷＭ信号と前記直流信号を外部からの指示に応じて出力する信号出力ステップを備えることを特徴とする。

【0014】

本発明の一態様に係る発光素子の駆動方法は、発光素子を駆動する駆動方法であって、パルス信号と所定電流値に対応した直流信号とを加算した加算信号を出力する加算部と、所定のデューティ比を有するＰＷＭ信号に応じて第１信号を出力する第１トランジスタと、前記第１信号を平滑化した第２信号を前記発光素子へ供給する平滑部と、前記発光素子より後段に設けられ、供給される前記加算信号に応じて前記第２信号の電流を制御する第２トランジスタと、を備える発光素子の駆動回路に対し、前記ＰＷＭ信号と、前記直流信号と、前記パルス信号とを外部からの指示に応じて出力する信号出力ステップを備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、発光素子に対して、ＰＷＭ方式での駆動とシマー電流の供給が可能となるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は、第１実施形態に係るレーザ装置の概略構成を示す図である。

【図2】図２は、加算回路の一例を示す図である。

【図3】図３は、制御部が行う処理の流れを示すフローチャートである。

【図4】図４は、第１実施形態でレーザ光を出力するときの各種信号の波形を示す図である。

【図5】図５は、第１実施形態でレーザ光を出力しないときの各種信号の波形を示す図である。

【図6】図６は、第１実施形態で駆動電流をパルス電流とするときの各種信号の波形を示す図である。

【図7】図７は、第２実施形態に係るレーザ装置の概略構成を示す図である。

【図8】図８は、制御部が行う処理の流れを示すフローチャートである。

【図9】図９は、第２実施形態でレーザ光を出力するときの各種信号の波形を示す図である。

【図10】図１０は、第２実施形態でレーザ光を出力しないときの各種信号の波形を示す図である。

【図11】図１１は、第２実施形態で駆動電流をパルス電流とするときの各種信号の波形を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一または対応する要素については適宜同一の符号を付している。

【0018】

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係るレーザ装置１Ａの概略構成を示す図である。レーザ装置１Ａは、レーザ光を出力する装置である。レーザ装置１Ａは、発光素子ＬＤ、制御部１０、加算部２０、電流センサ３０、平滑回路４０、第１トランジスタＴＲ１、ダイオードＤ及び電源ＰＳを備える。レーザ装置１Ａは、発光装置の一例であり、発光素子の駆動回路の一例である。

【0019】

レーザ装置１Ａは、発光素子ＬＤ１を、外部システム２から供給される電流指示信号ｓｉｇ１１と、パルス指示信号ｓｉｇ１２とに基づいて駆動する。外部システム２は、発光素子ＬＤを駆動する電流を設定するシステムであり、オペレータが設定した電流波形に対応した電流指示信号ｓｉｇ１１とパルス指示信号ｓｉｇ１２を出力する。電流指示信号ｓｉｇ１１は、発光素子ＬＤを駆動する電流の電流値を表す信号であり、電流指令値の一例である。パルス指示信号ｓｉｇ１２は、発光素子ＬＤを駆動する電流をパルス電流とするときのパルスの周波数を表す信号である。例えば、発光素子ＬＤを駆動する電流を１ＫＨｚでハイレベルのときに１Ａのパルス電流とする場合、電流指示信号ｓｉｇ１１は、１Ａを表す信号となり、パルス指示信号ｓｉｇ１２は、１ＫＨｚを表す信号となる。

【0020】

電源ＰＳは、発光素子ＬＤに電力を供給する直流電源である。電源ＰＳは、発光素子ＬＤを駆動する電流を供給する。

【0021】

発光素子ＬＤは、光を出力する光源である。本実施形態においては、発光素子ＬＤは、レーザ光を出力する半導体レーザダイオードであるが、半導体レーザダイオードに限定されるものではない。発光素子ＬＤのアノードは、平滑回路４０の出力端に接続されており、発光素子ＬＤのカソードは、接地されている。なお、図１においては、一つの発光素子ＬＤを図示しているが、レーザ装置１Ａは、複数の発光素子ＬＤを直列に接続した構成であってもよい。

【0022】

電流センサ３０は、発光素子ＬＤに流れる電流を測定するセンサである。電流センサ３０は、例えば、センス抵抗を用いた周知の電流センサである。電流センサ３０は、発光素子ＬＤのカソードに直列に接続されたセンス抵抗にかかる電圧を検出し、検出した電圧を表す信号を、発光素子ＬＤに流れる電流を表す信号として制御部１０へ出力する。なお、電流センサ３０は、ホール素子を用いた電流センサであってもよい。

【0023】

平滑回路４０は、第１トランジスタＴＲ１から供給される電流を平滑化する回路であり、コイルＬ１とコンデンサＣ１で構成されている。平滑回路４０の入力端は、第１トランジスタＴＲ１に接続され、平滑回路４０の出力端は、発光素子ＬＤのアノードに接続されている。第１トランジスタＴＲ１から供給される電流は、第１信号の一例であり、平滑回路４０の出力端から出力される信号は、第２信号の一例である。

【0024】

第１トランジスタＴＲ１は、例えばＮチャネル型の電界効果トランジスタであり、ドレイン端子が電源ＰＳに接続され、ゲート端子が加算部２０に接続され、ソース端子がダイオードＤのカソードに接続されている。第１トランジスタＴＲ１は、ゲート端子に印可される電圧に応じた電流を平滑回路４０へ供給する。なお、第１トランジスタＴＲ１は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）であってもよい。

【0025】

ダイオードＤは、第１トランジスタＴＲ１がオフとなったときに平滑回路４０のコイルＬ１が流す電流を還流する還流ダイオードである。ダイオードＤのカソードは、平滑回路４０の入力端に接続され、アノードは接地されている。

【0026】

制御部１０は、演算部と、記憶部とを備えている。演算部は、発光素子ＬＤを駆動する駆動電流Ｉｄの制御のための各種演算処理を行うものである。制御部１０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）やＦＰＧＡ（field-programmable gate array）、又はＣＰＵとＦＰＧＡの両方で構成される。

【0027】

記憶部は、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）で構成される部分とＲＡＭ（Random Access Memory）で構成される部分とを備えている。ＲＯＭで構成される部分には、演算部が演算処理を行うために使用する各種プログラムやデータなどが格納される。また、ＲＡＭは、演算部が演算処理を行う際の作業スペースや演算部の演算処理の結果などを記憶するために使用される。

【0028】

図１においては、記憶部に記憶されているプログラムを演算部が実行することにより制御部１０において実現する機能のうち、本実施形態に係る信号出力部１０１、電流測定部１０２及び取得部１０３を図示している。

【0029】

取得部１０３は、外部システム２から供給される電流指示信号ｓｉｇ１１と、パルス指示信号ｓｉｇ１２とを取得する。電流測定部１０２は、電流センサ３０から供給される信号を取得し、取得した信号が表す電流値を求める。電流測定部１０２は、発光素子ＬＤに流れる電流を検出する検出部の一例である。

【0030】

信号出力部１０１は、発光素子ＬＤを駆動するための信号として、電流測定部１０２が求めた電流値、取得部１０３が取得した電流指示信号ｓｉｇ１１及びパルス指示信号ｓｉｇ１２に基づいて、線形信号ｓｉｇ２１及びＰＷＭ信号ｓｉｇ２２を出力する。線形信号ｓｉｇ２１は、シマー電流に対応した、電圧値が一定の直流信号である。シマー電流は、発光素子ＬＤが安定してレーザ発振するために、予め発光素子ＬＤに流す電流である。ＰＷＭ信号ｓｉｇ２２は、電流指示信号ｓｉｇ１１が表す電流値に対応したＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号である。

【0031】

信号出力部１０１は、ＰＷＭ信号ｓｉｇ２２のデューティ比を、電流指示信号ｓｉｇ１１が表す電流値と、電流測定部１０２が求めた電流値に基づいて定める。具体的には、信号出力部１０１は、電流指示信号ｓｉｇ１１が表す電流値が大きくなるにつれてＰＷＭ信号ｓｉｇ２２のデューティ比を大きくする。また、信号出力部１０１は、電流測定部１０２が求めた電流値が電流指示信号ｓｉｇ１１の表す電流値と異なる場合、電流測定部１０２で測定される電流値が電流指示信号ｓｉｇ１１の表す電流値となるように、電流測定部１０２が求めた電流値と、電流指示信号ｓｉｇ１１の表す電流値との差に応じてＰＷＭ信号ｓｉｇ２２のデューティ比を調整する。

【0032】

加算部２０は、ＰＷＭ信号ｓｉｇ２２に線形信号ｓｉｇ２１を加算する回路を備える。加算部２０が備える回路の一例を図２の（ａ）と図２の（ｂ）に示す。図２の（ａ）は、所謂バイアスＴ回路であり、コイルＬ２とコンデンサＣ２で構成されている。コイルＬ２の一端には、線形信号ｓｉｇ２１が供給され、コンデンサＣ２の一端には、ＰＷＭ信号ｓｉｇ２２が供給される。コイルＬ２の他端とコンデンサＣ２の他端は接続されており、加算部２０は、ＰＷＭ信号ｓｉｇ２２に線形信号ｓｉｇ２１を加算した信号として、加算信号ｓｉｇ３１を出力する。図２の（ｂ）は、所謂加算回路であり、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２及びオペアンプＯＰで構成されている。ＰＷＭ信号ｓｉｇ２２は、抵抗Ｒ２を介してオペアンプＯＰの反転入力端子に供給され、線形信号ｓｉｇ２１は、抵抗Ｒ１を介してオペアンプＯＰの反転入力端子に供給される。オペアンプＯＰは、ＰＷＭ信号ｓｉｇ２２に線形信号ｓｉｇ２１を加算した信号として、加算信号ｓｉｇ３１を出力する。加算信号ｓｉｇ３１は、第１トランジスタＴＲ１のゲート端子へ供給される。加算信号ｓｉｇ３１は、加算信号の一例である。なお、加算部２０はアナログ回路で構成せず、制御部１０にてＰＷＭ信号ｓｉｇ２２に線形信号ｓｉｇ２１を加算する演算を実行するように構成してもよい。

【0033】

次に、レーザ装置１Ａの動作例について説明する。図３は、発光素子ＬＤからレーザ光を出力するときに制御部１０が行う処理の流れを示したフローチャートである。まず制御部１０（電流測定部１０２）は、電流センサ３０から供給される信号に基づいて、発光素子ＬＤに流れる駆動電流Ｉｄを測定する（ステップＳ１０１）。次に制御部１０（信号出力部１０１）は、電流指示信号ｓｉｇ１１が示す電流値が予め定められた閾値を超えているか判断する（ステップＳ１０２）。ここで、予め定められた閾値は、例えばシマー電流の電流値である。

【0034】

制御部１０は、電流指示信号ｓｉｇ１１が示す電流値が予め定められた閾値を超えていない場合（ステップＳ１０２でＮｏ）、線形信号ｓｉｇ２１の電圧を演算する（ステップＳ１０８）。ここで、制御部１０は、線形信号ｓｉｇ２１の電圧をシマー電流に対応した電圧にして出力する。なお、制御部１０は、電流測定部１０２で測定した電流値が、電流指示信号ｓｉｇ１１と一致しない場合、電流測定部１０２で測定する電流値が電流指示信号ｓｉｇ１１の示す電流値と一致するように、線形信号ｓｉｇ２１の電圧を設定する。次に制御部１０は、ＰＷＭ信号ｓｉｇ２２のデューティ比を０％にして出力する（ステップＳ１０９）。この後、制御部１０は、レーザ光の出力を停止する指示を外部システム２から取得していない場合には（ステップＳ１０６でＮｏ）、ステップＳ１０１へ戻り、レーザ光の出力を停止する指示を外部システム２から取得している場合には、図３の処理を終了する。

【0035】

制御部１０は、電流指示信号ｓｉｇ１１が示す電流値が予め定められた閾値を超えている場合（ステップＳ１０２でＹｅｓ）、パルス指示信号ｓｉｇ１２が示す周波数が０Ｈｚであるか判断する（ステップＳ１０３）。制御部１０は、パルス指示信号ｓｉｇ１２が示す周波数が０Ｈｚではない場合（ステップＳ１０３でＮｏ）、線形信号ｓｉｇ２１の電圧を演算する（ステップＳ１０７）。ここで、制御部１０は、線形信号ｓｉｇ２１の電圧を、シマー電流に対応した電圧にして出力する。

【0036】

次に制御部１０は、ＰＷＭ信号ｓｉｇ２２の波形を演算する（ステップＳ１０５）。具体的には、制御部１０は、パルス指示信号ｓｉｇ１２が示す周波数が０Ｈｚではない場合、ＰＷＭ信号ｓｉｇ２２のデューティ比を、電流指示信号ｓｉｇ１１が示す電流値に対応したデューティ比にする。なお、制御部１０は、電流測定部１０２で測定した電流値が、電流指示信号ｓｉｇ１１と一致しない場合、電流測定部１０２で測定した電流値が電流指示信号ｓｉｇ１１の示す電流値と一致するように、ＰＷＭ信号ｓｉｇ２２のデューティ比を設定する。また、制御部１０は、パルス指示信号ｓｉｇ１２が示す周波数が０Ｈｚではない場合、パルス指示信号ｓｉｇ１２が示す周波数に基づいて、ＰＷＭ信号ｓｉｇ２２において設定したデューティ比のパルスとする期間、ＰＷＭ信号ｓｉｇ２２においてデューティ比を０％とする期間及びこれらの期間の繰り返しの周期を演算する。制御部１０は、演算した波形のＰＷＭ信号ｓｉｇ２２を出力し、レーザ光の出力を停止する指示を外部システム２から取得していない場合には（ステップＳ１０６でＮｏ）、ステップＳ１０１へ戻る。

【0037】

一方、制御部１０は、パルス指示信号ｓｉｇ１２が示す周波数が０Ｈｚである場合（ステップＳ１０３でＹｅｓ）、線形信号ｓｉｇ２１の電圧を０Ｖとする（ステップＳ１０４）。次に制御部１０は、ＰＷＭ信号ｓｉｇ２２の波形を演算する（ステップＳ１０５）。具体的には、制御部１０は、パルス指示信号ｓｉｇ１２が示す周波数が０Ｈｚである場合、ＰＷＭ信号ｓｉｇ２２のデューティ比を、電流指示信号ｓｉｇ１１が示す電流値に対応したデューティ比に設定し、設定したデューティ比のパルスの出力を継続する。なお、制御部１０は、電流測定部１０２で測定した電流値が、電流指示信号ｓｉｇ１１と一致しない場合、電流測定部１０２で測定した電流値が電流指示信号ｓｉｇ１１の示す電流値と一致するように、ＰＷＭ信号ｓｉｇ２２のデューティ比を調整する。

【0038】

図４は、発光素子ＬＤからレーザ光を出力するときの各種信号の波形を示す図である。図４の（ａ）に示すグラフは、縦軸が電流値であり、横軸が時間であって、外部システム２のオペレータが設定した電流波形、即ち、外部システム２から供給される電流指示信号ｓｉｇ１１とパルス指示信号ｓｉｇ１２で定まる指示電流Ｉｓの波形を示している。一定値の電流を発光素子ＬＤに供給する場合、電流指示信号ｓｉｇ１１は、発光素子ＬＤへ供給する電流の電流値を表し、パルス指示信号ｓｉｇ１２は、例えば０Ｈｚを表す。この場合、制御部１０は、ステップＳ１０２でＹｅｓと判断し、ステップＳ１０３でＹｅｓと判断し、ステップＳ１０４とステップＳ１０５の処理を行う。

【0039】

図４の（ｂ）に示すグラフは、縦軸が電圧であり、横軸が時間であって、線形信号ｓｉｇ２１の波形を示すグラフである。信号出力部１０１は、電流指示信号ｓｉｇ１１が示す電流値がシマー電流の電流値を超えており、パルス指示信号ｓｉｇ１２が示す周波数が０Ｈｚである場合、図４の（ｂ）に示すように、線形信号ｓｉｇ２１の電圧を０Ｖにする。なお、０Ｖの線形信号ｓｉｇ２１というのは、線形信号ｓｉｇ２１を出力していない場合を含む。

【0040】

図４の（ｃ）に示すグラフは、縦軸が電圧であり、横軸が時間であって、ＰＷＭ信号ｓｉｇ２２の波形を示すグラフである。信号出力部１０１は、電流指示信号ｓｉｇ１１が示す電流値がシマー電流の電流値を超えており、ＰＷＭ信号ｓｉｇ２２が示す周波数が０Ｈｚである場合、図４の（ｃ）に示すように、電流指示信号ｓｉｇ１１が示す電流値に対応した電圧及びデューティ比のＰＷＭ信号を、ＰＷＭ信号ｓｉｇ２２として出力する。なお、信号出力部１０１は、電流測定部１０２で測定した電流値が、電流指示信号ｓｉｇ１１と一致しない場合、電流測定部１０２で測定した電流値が電流指示信号ｓｉｇ１１の示す電流値と一致するように、ＰＷＭ信号ｓｉｇ２２のデューティ比を調整する。

【0041】

図４の（ｄ）に示すグラフは、縦軸が電圧であり、横軸が時間であって、加算信号ｓｉｇ３１の波形を示すグラフである。図４の（ｂ）に示す線形信号ｓｉｇ２１と、図４の（ｃ）に示すＰＷＭ信号ｓｉｇ２２とが信号出力部１０１から出力された場合、線形信号ｓｉｇ２１の電圧が０Ｖであるため、加算部２０からは、ＰＷＭ信号ｓｉｇ２２が加算信号ｓｉｇ３１として出力される。

【0042】

図４の（ｅ）に示すグラフは、縦軸が電流であり、横軸が時間であって、発光素子ＬＤに流れる駆動電流Ｉｄの波形を示すグラフである。図４の（ｄ）に示す加算信号ｓｉｇ３１がゲート端子に供給された第１トランジスタＴＲ１は、加算信号ｓｉｇ３１に応じたパルス電流を平滑回路４０へ供給し、平滑回路４０は、第１トランジスタＴＲ１から供給されるパルス電流を平滑化する。第１トランジスタＴＲ１が供給するパルス電流が平滑化されることにより、図４の（ｅ）に示す駆動電流Ｉｄが発光素子ＬＤに供給される。

【0043】

次に、図５は、発光素子ＬＤにシマー電流を流すときの各種信号の波形を示す図である。図５の（ａ）に示すグラフは、発光素子ＬＤにシマー電流を供給するときの指示電流Ｉｓの波形を示すグラフである。このように、シマー電流を発光素子ＬＤに供給する場合、電流指示信号ｓｉｇ１１は、シマー電流の電流値を表し、パルス指示信号ｓｉｇ１２は、０Ｈｚを表す。この場合、制御部１０は、ステップＳ１０２でＮｏと判断し、ステップＳ１０８とステップＳ１０９の処理を行う。

【0044】

図５の（ｂ）に示すグラフは、縦軸が電圧であり、横軸が時間であって、線形信号ｓｉｇ２１の波形を示すグラフである。信号出力部１０１は、電流指示信号ｓｉｇ１１が示す電流値がシマー電流以下である場合、シマー電流に対応した電圧の線形信号ｓｉｇ２１を出力する。

【0045】

図５の（ｃ）に示すグラフは、縦軸が電圧であり、横軸が時間であって、ＰＷＭ信号ｓｉｇ２２の波形を示すグラフである。信号出力部１０１は、電流指示信号ｓｉｇ１１が示す電流値がシマー電流以下である場合、０ＶのＰＷＭ信号ｓｉｇ２２、即ちデューティ比が０％のＰＷＭ信号ｓｉｇ２２を出力する。なお、０ＶのＰＷＭ信号ｓｉｇ２２というのは、ＰＷＭ信号ｓｉｇ２２を出力していない場合を含む。

【0046】

図５の（ｄ）に示すグラフは、縦軸が電圧であり、横軸が時間であって、加算信号ｓｉｇ３１の波形を示すグラフである。図５の（ｂ）に示す線形信号ｓｉｇ２１と図５の（ｃ）に示すＰＷＭ信号ｓｉｇ２２が出力された場合、ＰＷＭ信号ｓｉｇ２２が０Ｖであるため、加算部２０からは、線形信号ｓｉｇ２１が加算信号ｓｉｇ３１として出力される。

【0047】

図５の（ｅ）に示すグラフは、縦軸が電流であり、横軸が時間であって、発光素子ＬＤに流れる駆動電流Ｉｄの波形を示すグラフである。図５の（ｄ）に示す加算信号ｓｉｇ３１がゲート端子に供給された第１トランジスタＴＲ１は、図５の（ｄ）に示す加算信号ｓｉｇ３１に応じた一定の電流を平滑回路４０へ供給し、平滑回路４０は、第１トランジスタＴＲ１から供給される一定の電流を発光素子ＬＤ１へ供給する。このように、発光素子ＬＤにシマー電流を供給するときには、第１トランジスタＴＲ１を直流電圧で駆動するため、ＰＷＭで駆動する場合と比較して、図５の（ｅ）に示すように安定したシマー電流値の駆動電流Ｉｄが発光素子ＬＤに供給される。

【0048】

次に、図６は、発光素子ＬＤに流す駆動電流Ｉｄをパルス電流とするときの各種信号の波形を示す図である。図６の（ａ）に示すグラフは、駆動電流Ｉｄをパルス電流とするときの指示電流Ｉｓの波形を示している。このように、パルス波の電流を発光素子ＬＤに供給する場合、電流指示信号ｓｉｇ１１は、電流がハイレベルのときの電流値を表し、パルス指示信号ｓｉｇ１２は、パルス波の周波数を表す。この場合、制御部１０は、ステップＳ１０２でＹｅｓと判断し、ステップＳ１０３でＮｏと判断し、ステップＳ１０７とステップＳ１０５の処理を行う。

【0049】

図６の（ｂ）に示すグラフは、縦軸が電圧であり、横軸が時間であって、線形信号ｓｉｇ２１の波形を示すグラフである。信号出力部１０１は、発光素子ＬＤに流す電流をパルス波とする場合、シマー電流に対応した電圧の線形信号ｓｉｇ２１を出力する。なお、信号出力部１０１は、発光素子ＬＤに流す駆動電流Ｉｄをパルス波とする場合、駆動電流Ｉｄをハイレベルとする期間においては、線形信号ｓｉｇ２１の電圧を０Ｖとするようにしてもよい。

【0050】

図６の（ｃ）に示すグラフは、縦軸が電圧であり、横軸が時間であって、ＰＷＭ信号ｓｉｇ２２の波形を示すグラフである。信号出力部１０１は、指示電流Ｉｓの波形に基づいて、駆動電流Ｉｄをハイレベルとする期間においては、電流指示信号ｓｉｇ１１から定まる電流値に対応した電圧及びデューティ比のパルスをＰＷＭ信号ｓｉｇ２２として出力し、駆動電流Ｉｄをローレベルとする期間においては、ＰＷＭ信号ｓｉｇ２２のデューティ比を０％とする。なお、信号出力部１０１は、駆動電流Ｉｄをハイレベルとする期間において、電流測定部１０２で測定した電流値が、電流指示信号ｓｉｇ１１から定まる電流値と一致しない場合、電流測定部１０２で測定した電流値が、電流指示信号ｓｉｇ１１の示す電流値となるように、ＰＷＭ信号ｓｉｇ２２のデューティ比を調整する。

【0051】

図６の（ｄ）に示すグラフは、縦軸が電圧であり、横軸が時間であって、加算信号ｓｉｇ３１の波形を示すグラフである。図６の（ｂ）に示す線形信号ｓｉｇ２１と図６の（ｃ）に示すＰＷＭ信号ｓｉｇ２２が出力された場合、加算部２０からは、線形信号ｓｉｇ２１をＰＷＭ信号ｓｉｇ２２に加算した信号が、加算信号ｓｉｇ３１として出力される。

【0052】

図６の（ｅ）に示すグラフは、縦軸が電流であり、横軸が時間であって、発光素子ＬＤに流れる駆動電流Ｉｄの波形を示すグラフである。ゲート端子に図６の（ｄ）に示す加算信号ｓｉｇ３１が供給された第１トランジスタＴＲ１は、ＰＷＭ信号ｓｉｇ２２のデューティ比が０％でない期間においては、加算信号ｓｉｇ３１に応じた電流を平滑回路４０へ供給し、ＰＷＭ信号ｓｉｇ２２のデューティ比が０％である期間においては、加算信号ｓｉｇ３１のローレベルに応じた電流を平滑回路４０へ供給する。平滑回路４０は、第１トランジスタＴＲ１から供給される電流を平滑化して発光素子ＬＤへ供給する。第１トランジスタＴＲ１が供給する電流が平滑化されることにより、図６の（ｅ）に示すように、ハイレベルでは外部システム２から指示された電流値であり、ローレベルではシマー電流の電流値である駆動電流Ｉｄが発光素子ＬＤに供給される。

【0053】

本実施形態によれば、発光素子ＬＤへ高電流を供給するときには、ＰＷＭ方式で効率良く電流を発光素子ＬＤへ供給し、発光素子ＬＤへ低電流のシマー電流を供給するときには、発光素子ＬＤへシマー電流を安定して供給することができる。

【0054】

［第２実施形態］
次に本発明の第２実施形態について説明する。図７は、本発明の第２実施形態に係るレーザ装置１Ｂの概略構成を示す図である。第２実施形態は、発光素子ＬＤの後段に第２トランジスタＴＲ２を備え、信号出力部１０１が出力する信号が第１実施形態と異なり、加算部２０が出力する信号が第２トランジスタＴＲ２に供給される点が第１実施形態と異なる。なお、第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付して説明を省略し、以下の説明においては、第１実施形態との相違点について説明する。

【0055】

第２実施形態に係る信号出力部１０１は、発光素子ＬＤを駆動するための信号として、電流測定部１０２が求めた電流値、取得部１０３が取得した電流指示信号ｓｉｇ１１及びパルス指示信号ｓｉｇ１２に基づいて、線形信号ｓｉｇ４１、パルス信号ｓｉｇ４２及びＰＷＭ信号ｓｉｇ４３を出力する。線形信号ｓｉｇ４１は、シマー電流に対応した電圧値の信号であり、直流信号の一例である。パルス信号ｓｉｇ４２は、パルス指示信号ｓｉｇ１２に対応したパルス波形の信号であり、パルス信号の一例である。ＰＷＭ信号ｓｉｇ４３は、予め定められたデューティ比のＰＷＭ信号である。

【0056】

第２実施形態に係る加算部２０は、パルス信号ｓｉｇ４２に対して線形信号ｓｉｇ４１を加算する。加算部２０は、図２の（ａ）の構成の場合、コイルＬ２に線形信号ｓｉｇ４１が供給され、コンデンサＣ２にパルス信号ｓｉｇ４２が供給され、パルス信号ｓｉｇ４２に線形信号ｓｉｇ４１を加算した加算信号ｓｉｇ５１を出力する。また、加算部２０は、図２の（ｂ）の構成の場合、抵抗Ｒ２を介してオペアンプＯＰの反転入力端子にパルス信号ｓｉｇ４２が供給され、抵抗Ｒ１に線形信号ｓｉｇ４１が供給される。オペアンプＯＰは、パルス信号ｓｉｇ４２に線形信号ｓｉｇ４１を加算した加算信号ｓｉｇ５１を出力する。加算信号ｓｉｇ５１は、第２トランジスタＴＲ２のゲート端子に供給される。加算信号ｓｉｇ５１は、加算信号の一例である。なお、加算部２０はアナログ回路で構成せず、制御部１０にてパルス信号ｓｉｇ４２に線形信号ｓｉｇ４１を加算する演算を実行するように構成してもよい。

【0057】

第２トランジスタＴＲ２は、例えばＮチャネル型の電界効果トランジスタであり、ドレイン端子が発光素子ＬＤのカソードに接続され、ゲート端子が加算部２０に接続され、ソース端子がダイオードＤのアノードに接続されている。第２トランジスタＴＲ２は、ゲート端子に印可される電圧に応じて、発光素子ＬＤに流れる駆動電流Ｉｄを制御する。

【0058】

次に、レーザ装置１Ｂの動作例について説明する。図８は、発光素子ＬＤからレーザ光を出力するときに制御部１０が行う処理の流れを示したフローチャートである。まず制御部１０（電流測定部１０２）は、電流センサ３０から供給される信号に基づいて、発光素子ＬＤに流れる駆動電流Ｉｄを測定する（ステップＳ２０１）。次に制御部１０（信号出力部１０１）は、ＰＷＭ信号ｓｉｇ４３のデューティ比を演算する（ステップＳ２０２）。ここで、制御部１０は、電流指示信号ｓｉｇ１１が示す電流値と、ステップＳ２０１で測定した電流値とに基づいて、駆動電流Ｉｄが電流指示信号ｓｉｇ１１の示す電流値となるように、ＰＷＭ信号ｓｉｇ４３のデューティ比を演算する。

【0059】

次に制御部１０（信号出力部１０１）は、電流指示信号ｓｉｇ１１が示す電流値が予め定められた閾値を超えているか判断する（ステップＳ２０３）。ここで、予め定められた閾値は、例えばシマー電流の電流値である。

【0060】

制御部１０は、電流指示信号ｓｉｇ１１が示す電流値が予め定められた閾値を超えていない場合（ステップＳ２０３でＮｏ）、線形信号ｓｉｇ４１の電圧を演算する（ステップＳ２０９）。ここで、制御部１０は、線形信号ｓｉｇ４１の電圧を、シマー電流に対応した電圧とする。なお、制御部１０は、電流測定部１０２で測定した電流値が、電流指示信号ｓｉｇ１１と一致しない場合、電流測定部１０２で測定した電流値が電流指示信号ｓｉｇ１１の示す電流値と一致するように、線形信号ｓｉｇ４１の電圧を調整する。次に制御部１０は、パルス信号ｓｉｇ４２の波形を演算する（ステップＳ２１０）。ここで制御部１０は、パルス信号ｓｉｇ４２の電圧を０Ｖとする。この後、制御部１０は、レーザ光の出力を停止する指示を外部システム２から取得していない場合には（ステップＳ２０７でＮｏ）、ステップＳ２０１へ戻り、レーザ光の出力を停止する指示を外部システム２から取得している場合には、図８の処理を終了する。

【0061】

制御部１０は、電流指示信号ｓｉｇ１１が示す電流値が予め定められた閾値を超えている場合（ステップＳ２０３でＹｅｓ）、パルス指示信号ｓｉｇ１２が示す周波数が０Ｈｚであるか判断する（ステップＳ２０４）。制御部１０は、パルス指示信号ｓｉｇ１２が示す周波数が０Ｈｚではない場合（ステップＳ２０４でＹｅｓ）、線形信号ｓｉｇ４１の電圧を演算する（ステップＳ２０８）。ここで、制御部１０は、線形信号ｓｉｇ４１の電圧を、シマー電流に対応した電圧とする。

【0062】

次に制御部１０は、パルス信号ｓｉｇ４２の波形を演算する（ステップＳ２０６）。具体的には、制御部１０は、パルス指示信号ｓｉｇ１２が示す周波数が０Ｈｚではない場合、パルス信号ｓｉｇ４２について、パルス指示信号ｓｉｇ１２が示す周波数に対応したハイレベルの期間、パルス指示信号ｓｉｇ１２が示す周波数に対応したローレベルの期間及びこれらの期間の繰り返しの周期を演算する。この後、制御部１０は、レーザ光の出力を停止する指示を外部システム２から取得していない場合には（ステップＳ２０７でＮｏ）、ステップＳ２０１へ戻り、レーザ光の出力を停止する指示を外部システム２から取得している場合には、図８の処理を終了する。

【0063】

一方、制御部１０は、パルス指示信号ｓｉｇ１２が示す周波数が０Ｈｚである場合（ステップＳ２０４でＹｅｓ）、線形信号ｓｉｇ４１の電圧を演算する（ステップＳ２０５）。ここで制御部１０は、線形信号ｓｉｇ４１の電圧を電流指示信号ｓｉｇ１１に対応した電圧とする。次に制御部１０は、パルス信号ｓｉｇ４２の波形を演算する（ステップＳ２０６）。具体的には、制御部１０は、パルス指示信号ｓｉｇ１２が示す周波数が０Ｈｚである場合、パルス信号ｓｉｇ４２の電圧を０Ｖとする。この後、制御部１０は、レーザ光の出力を停止する指示を外部システム２から取得していない場合には（ステップＳ２０７でＮｏ）、ステップＳ２０１へ戻り、レーザ光の出力を停止する指示を外部システム２から取得している場合には、図８の処理を終了する。

【0064】

なお、ステップＳ２０２においては、ＰＷＭ信号ｓｉｇ４３の電圧とデューティ比を予め定められた電圧及びデューティ比に固定し、線形信号ｓｉｇ４１の電圧とパルス信号ｓｉｇ４２の電圧によって駆動電流Ｉｄを制御してもよい。

【0065】

図９は、発光素子ＬＤからレーザ光を出力するときの各種信号を示す図である。図９の（ａ）に示すグラフは、縦軸が電流値であり、横軸が時間であって、外部システム２のオペレータが設定した電流波形、即ち、外部システム２から供給される電流指示信号ｓｉｇ１１とパルス指示信号ｓｉｇ１２で定まる指示電流Ｉｓの波形を示している。シマー電流を超えた一定値の電流を発光素子ＬＤに供給する場合、第２実施形態においても、電流指示信号ｓｉｇ１１は、発光素子ＬＤへ供給する電流の電流値を表し、パルス指示信号ｓｉｇ１２は、例えば０Ｈｚを表す。この場合、制御部１０は、ステップＳ２０３でＹｅｓと判断し、ステップＳ２０４でＹｅｓと判断し、ステップＳ２０５とステップＳ２０６の処理を行う。

【0066】

図９の（ｂ）に示すグラフは、縦軸が電圧であり、横軸が時間であって、線形信号ｓｉｇ４１の波形を示すグラフである。信号出力部１０１は、パルス指示信号ｓｉｇ１２が示す周波数が０Ｈｚである場合、図９の（ｂ）に示すように、電流指示信号ｓｉｇ１１が示す電流値に対応した電圧値の線形信号ｓｉｇ４１を出力する。

【0067】

図９の（ｃ）に示すグラフは、縦軸が電圧であり、横軸が時間であって、パルス信号ｓｉｇ４２の波形を示すグラフである。信号出力部１０１は、パルス指示信号ｓｉｇ１２が示す周波数が０Ｈｚである場合、パルス信号ｓｉｇ４２の電圧を０Ｖにする。なお、０Ｖのパルス信号ｓｉｇ４２というのは、パルス信号ｓｉｇ４２を出力していない場合を含む。

【0068】

図９の（ｄ）に示すグラフは、縦軸が電圧であり、横軸が時間であって、加算部２０から出力される加算信号ｓｉｇ５１の波形を示すグラフである。図９の（ｂ）に示す線形信号ｓｉｇ４１と、図９の（ｃ）に示すパルス信号ｓｉｇ４２とが信号出力部１０１から出力された場合、パルス信号ｓｉｇ４２が０Ｖであるため、加算部２０からは、線形信号ｓｉｇ４１が加算信号ｓｉｇ５１として出力される。

【0069】

図９の（ｅ）に示すグラフは、縦軸が電圧であり、横軸が時間であって、ＰＷＭ信号ｓｉｇ４３の波形を示すグラフである。信号出力部１０１は、電流指示信号ｓｉｇ１１が示す電流値がシマー電流を超えており、パルス指示信号ｓｉｇ１２が示す周波数が０Ｈｚである場合、予め定められた電圧及びデューティ比のＰＷＭ信号を、ＰＷＭ信号ｓｉｇ４３として出力する。信号出力部１０１は、電流測定部１０２で測定した電流値が、電流指示信号ｓｉｇ１１から定まる電流値と一致しない場合、電流測定部１０２で測定した電流値が電流指示信号ｓｉｇ１１から定まる電流値と一致するように、ＰＷＭ信号ｓｉｇ４３のデューティ比を調整する。なお、信号出力部１０１は、電流測定部１０２で測定した電流値が、電流指示信号ｓｉｇ１１から定まる電流値と一致しない場合、電流測定部１０２で測定した電流値が電流指示信号ｓｉｇ１１から定まる電流値と一致するように、線形信号ｓｉｇ４１の電圧を調整してもよい。

【0070】

図９の（ｆ）に示すグラフは、縦軸が電流であり、横軸が時間であって、発光素子ＬＤに流れる駆動電流Ｉｄの波形を示すグラフである。図９の（ｅ）に示すＰＷＭ信号ｓｉｇ４３がゲート端子に供給された第１トランジスタＴＲ１は、ＰＷＭ信号ｓｉｇ４３に応じた電流を平滑回路４０へ供給し、平滑回路４０は、第１トランジスタＴＲ１から供給される電流を平滑化する。第１トランジスタＴＲ１から供給される電流は、第１信号の一例であり、平滑回路４０から発光素子ＬＤに供給される電流は、第２信号の一例である。平滑回路４０から発光素子ＬＤに供給される駆動電流Ｉｄは、第２トランジスタＴＲ２のゲート端子に供給される加算信号ｓｉｇ５１に応じて制御され、駆動電流Ｉｄの波形は、図９の（ｆ）に示す波形となる。

【0071】

次に、図１０は、発光素子ＬＤにシマー電流を流すときの各種信号を示す図である。図１０の（ａ）に示すグラフは、発光素子ＬＤにシマー電流を供給するときの指示電流Ｉｓの波形を示すグラフである。このように、シマー電流の電流値の電流を発光素子ＬＤに供給する場合、電流指示信号ｓｉｇ１１は、シマー電流の電流値を表し、パルス指示信号ｓｉｇ１２は、０Ｈｚを表す。この場合、制御部１０は、ステップＳ２０３でＮｏと判断し、ステップＳ２０９とステップＳ２１０の処理を行う。

【0072】

図１０の（ｂ）に示すグラフは、縦軸が電圧であり、横軸が時間であって、線形信号ｓｉｇ４１の波形を示すグラフである。信号出力部１０１は、電流指示信号ｓｉｇ１１がシマー電流の電流値を表す場合、図１０の（ｂ）に示すように、電流指示信号ｓｉｇ１１が示す電流値に対応した電圧値の線形信号ｓｉｇ４１を出力する。

【0073】

図１０の（ｃ）に示すグラフは、縦軸が電圧であり、横軸が時間であって、パルス信号ｓｉｇ４２の波形を示すグラフである。信号出力部１０１は、電流指示信号ｓｉｇ１１がシマー電流の電流値を表す場合、パルス信号ｓｉｇ４２の電圧を０Ｖにする。なお、０Ｖのパルス信号ｓｉｇ４２というのは、パルス信号ｓｉｇ４２を出力していない場合を含む。

【0074】

図１０の（ｄ）に示すグラフは、縦軸が電圧であり、横軸が時間であって、加算部２０から出力される加算信号ｓｉｇ５１の波形を示すグラフである。図１０の（ｂ）に示す線形信号ｓｉｇ４１と、図１０の（ｃ）に示すパルス信号ｓｉｇ４２とが信号出力部１０１から出力された場合、パルス信号ｓｉｇ４２が０Ｖであるため、加算部２０からは、線形信号ｓｉｇ４１が加算信号ｓｉｇ５１として出力される。

【0075】

図１０の（ｅ）に示すグラフは、縦軸が電圧であり、横軸が時間であって、ＰＷＭ信号ｓｉｇ４３の波形を示すグラフである。信号出力部１０１は、電流指示信号ｓｉｇ１１が示す電流値がシマー電流以下である場合、図１０の（ｅ）に示すように、シマー電流に対応した予め定められた電圧及びデューティ比のＰＷＭ信号ｓｉｇ４３を出力する。

【0076】

図１０の（ｆ）に示すグラフは、縦軸が電流であり、横軸が時間であって、発光素子ＬＤに流れる駆動電流Ｉｄの波形を示すグラフである。図１０の（ｅ）に示すＰＷＭ信号ｓｉｇ４３がゲート端子に供給された第１トランジスタＴＲ１は、ＰＷＭ信号ｓｉｇ４３に応じた電流を平滑回路４０へ供給し、平滑回路４０は、第１トランジスタＴＲ１から供給される電流を平滑化する。平滑回路４０から発光素子ＬＤに供給される駆動電流Ｉｄは、第２トランジスタＴＲ２のゲート端子に供給される加算信号ｓｉｇ５１に応じて制御され、駆動電流Ｉｄの波形は、図１０の（ｆ）に示す波形となり、駆動電流Ｉｄはシマー電流となる。このように、発光素子ＬＤにシマー電流を供給するときには、第１トランジスタＴＲ１を直流電圧で駆動するため、安定したシマー電流値の駆動電流Ｉｄが発光素子ＬＤに供給される。

【0077】

次に、図１１は、発光素子ＬＤに流す駆動電流Ｉｄをパルス電流とするときの各種信号を示す図である。図１１の（ａ）に示すグラフは、駆動電流Ｉｄをパルス電流とするときの指示電流Ｉｓの波形を示している。このように、パルス波の電流を発光素子ＬＤに供給する場合、電流指示信号ｓｉｇ１１は、電流がハイレベルのときの電流値を表し、パルス指示信号ｓｉｇ１２は、パルス波の周波数を表す。この場合、制御部１０は、ステップＳ２０３でＹｅｓと判断し、ステップＳ２０４でＮｏと判断し、ステップＳ２０８とステップＳ２０６の処理を行う。

【0078】

図１１の（ｂ）に示すグラフは、縦軸が電圧であり、横軸が時間であって、線形信号ｓｉｇ４１の波形を示すグラフである。信号出力部１０１は、パルス指示信号ｓｉｇ１２が示す周波数が０Ｈｚではなく、発光素子ＬＤに流す駆動電流Ｉｄをパルス波とする場合、シマー電流に対応した電圧の線形信号ｓｉｇ４１を出力する。信号出力部１０１は、パルス波のローレベルの期間において、電流測定部１０２で測定した電流値が、シマー電流と一致しない場合、電流測定部１０２で測定した電流値がシマー電流と一致するように、線形信号ｓｉｇ４１の電圧を調整する。なお、信号出力部１０１は、発光素子ＬＤに流す駆動電流Ｉｄをパルス波とする場合、駆動電流Ｉｄをハイレベルとする期間においては、線形信号ｓｉｇ４１の電圧を０Ｖとするようにしてもよい。

【0079】

図１１の（ｃ）に示すグラフは、縦軸が電圧であり、横軸が時間であって、パルス信号ｓｉｇ４２の波形を示すグラフである。信号出力部１０１は、発光素子ＬＤに流す駆動電流Ｉｄをパルス波とする場合、パルス指示信号ｓｉｇ１２が示す周波数のパルス信号ｓｉｇ４２を出力する。なお、信号出力部１０１は、電流測定部１０２で測定した電流値が、電流指示信号ｓｉｇ１１から定まる電流値と一致しない場合、電流測定部１０２で測定した電流値が電流指示信号ｓｉｇ１１から定まる電流値と一致するように、パルス信号ｓｉｇ４２の電圧を調整する。

【0080】

図１１の（ｄ）に示すグラフは、縦軸が電圧であり、横軸が時間であって、加算部２０から出力される加算信号ｓｉｇ５１の波形を示すグラフである。図１１の（ｂ）に示す線形信号ｓｉｇ４１と、図１１の（ｃ）に示すパルス信号ｓｉｇ４２が出力された場合、加算部２０からは、線形信号ｓｉｇ４１をパルス信号ｓｉｇ４２に加算した信号が、加算信号ｓｉｇ５１として出力される。なお、加算信号ｓｉｇ５１においてハイレベルの電圧は、電流指示信号ｓｉｇ１１が示す電流値に対応した電圧となり、ローレベルの電圧は、シマー電流に対応した電圧となる。

【0081】

図１１の（ｅ）に示すグラフは、縦軸が電圧であり、横軸が時間であって、ＰＷＭ信号ｓｉｇ４３の波形を示すグラフである。信号出力部１０１は、電流指示信号ｓｉｇ１１が示す電流値がシマー電流の電流値を超えている場合、図１１の（ｅ）に示すように、予め定められた電圧及びデューティ比のＰＷＭ信号を、ＰＷＭ信号ｓｉｇ４３として出力する。なお、ＰＷＭ信号ｓｉｇ４３の周波数は、パルス指示信号ｓｉｇ１２が示す周波数に対して大きい周波数であり、例えばパルス指示信号ｓｉｇ１２が示す周波数の５倍～１０倍であるのが好ましい。

【0082】

図１１の（ｆ）に示すグラフは、縦軸が電流であり、横軸が時間であって、発光素子ＬＤに流れる駆動電流Ｉｄの波形を示すグラフである。図１１の（ｅ）に示すＰＷＭ信号ｓｉｇ４３がゲート端子に供給された第１トランジスタＴＲ１は、図１１の（ｅ）に示すＰＷＭ信号ｓｉｇ４３に応じた電流を平滑回路４０へ供給し、平滑回路４０は、第１トランジスタＴＲ１から供給される電流を平滑化する。平滑回路４０から発光素子ＬＤに供給される駆動電流Ｉｄは、第２トランジスタＴＲ２のゲート端子に供給される加算信号ｓｉｇ５１に応じて制御され、駆動電流Ｉｄの波形は、図１１の（ｆ）に示す波形となる。

【0083】

ここで駆動電流Ｉｄは、加算信号ｓｉｇ５１がハイレベルのときには、電流指示信号ｓｉｇ１１が示す電流値となり、加算信号ｓｉｇ５１がローレベルのときには、第２トランジスタＴＲ２で電流が制限され、シマー電流の電流値となる。

【0084】

本実施形態においても、発光素子ＬＤへ高電流を供給するときには、ＰＷＭ方式で効率良く電流を発光素子ＬＤへ供給し、発光素子ＬＤへ低電流のシマー電流を供給するときには、発光素子ＬＤへシマー電流を安定して供給することができる。また、本実施形態においては、駆動電流Ｉｄをパルス波とする場合、ＰＷＭ信号のデューティ比を変更せずに第２トランジスタＴＲ２によって電流値を制御することができるため、ＰＷＭ信号のデューティ比を変更して電流値を制御する場合と比較して、演算量を減らして電流を制御することができる。

【0085】

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。例えば上述の実施形態を以下のように変形して本発明を実施してもよい。なお、上述した実施形態及び以下の変形例は、各々を組み合わせてもよい。上述した各実施形態及び各変形例の構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態や変形例に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

【0086】

上述した第２実施形態においては、シマー電流を超えた一定値の駆動電流Ｉｄを発光素子ＬＤに供給する場合、ＰＷＭ信号ｓｉｇ４３のデューティ比により電流値を制御しているが、ＰＷＭ信号ｓｉｇ４３のデューティ比を変更せずに、パルス信号ｓｉｇ４２の電圧を変更して第２トランジスタＴＲ２のゲート端子に印可する電圧を変更し、駆動電流Ｉｄを制御してもよい。

【0087】

上述した第２実施形態においては、駆動電流Ｉｄをシマー電流とする場合、ＰＷＭ信号ｓｉｇ４３をＰＷＭ信号とせず、電圧値が一定の信号としているが、ＰＷＭ信号ｓｉｇ４３を、ＰＷＭ信号とし、線形信号ｓｉｇ４１の電圧をシマー電流に応じた電圧に制御することにより、駆動電流Ｉｄがシマー電流となるようにしてもよい。

【0088】

本発明は、発光素子を有する様々な発光装置に適用することができる。一例としては、例えば、発光素子から出力されるレーザ光を増幅する光ファイバ増幅器を備えるファイバーレーザ装置に適用することができる。

【符号の説明】

【0089】

１Ａ、１Ｂ レーザ装置
２ 外部システム
１０ 制御部
２０ 加算部
３０ 電流センサ
４０ 平滑回路
１０１ 信号出力部
１０２ 電流測定部
１０３ 取得部
Ｃ１、Ｃ２ コンデンサ
Ｄ ダイオード
Ｌ１、Ｌ２ コイル
ＬＤ 発光素子
ＯＰ オペアンプ
ＰＳ 電源
Ｒ１、Ｒ２ 抵抗
ＴＲ１ 第１トランジスタ
ＴＲ２ 第２トランジスタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】