特許 7540407 レーザ発光装置および光測距装置

(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】2024-08-19

(45)【発行日】2024-08-27

(54)【発明の名称】レーザ発光装置および光測距装置

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/484 20060101AFI20240820BHJP

   H01S 5/042 20060101ALI20240820BHJP

【ＦＩ】

G01S7/484

H01S5/042 630

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021140693

(22)【出願日】2021-08-31

(65)【公開番号】P2023034444

(43)【公開日】2023-03-13

【審査請求日】2023-06-20

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110000028

【氏名又は名称】弁理士法人明成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中島 正人

【審査官】安井 英己

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２０／０６８８３７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０５－１６０４８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０６８５２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－０１９１９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１２７２１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０２０－５０６３９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０９３６８９３６（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ ７／４８－ ７／５１，

Ｇ０１Ｓ １７／００－１７／９５，

Ｈ０１Ｓ ５／０４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

直流電源（Ｖ１）により供給される直流電圧を昇圧する昇圧回路（１１）であって、コイル（Ｌ１）と第１ダイオード（Ｄ１）とが直列に接続された第１直列接続体（ＤＣ１）と、前記コイルの通電・非通電を切り替えるための第１スイッチ（Ｑ１）と、コンデンサ（Ｃ１）と、を有する昇圧回路と、
前記昇圧回路により昇圧された電圧が供給されるレーザダイオード（ＬＤ）と、前記レーザダイオードの通電・非通電を切り替えるための第２スイッチ（Ｑ２）と、を有する駆動回路（１２）と、
前記第１スイッチと直列に接続される第２ダイオード（Ｄ２）であって、前記直流電源に対して順方向接続される第２ダイオードと、
前記昇圧回路と前記駆動回路とを制御する発光駆動部（１３）と、を備え、
前記第１直列接続体の一端は前記直流電源の正極に接続されており、前記第１ダイオードは前記直流電源に対して順方向接続されており、
前記第１直列接続体の他端と、前記直流電源の負極との間に、前記第１スイッチと前記第２ダイオードとが接続されている、レーザ発光装置（１０）。

【請求項2】

請求項１に記載のレーザ発光装置であって、
前記発光駆動部は、
前記コンデンサを充電するための第１ステップ（Ｓ１）であって、前記第２スイッチに駆動オフ信号（ＳＤＦ）を出力している期間に、前記第１スイッチに第１昇圧オン信号（ＳＢＮ１）を出力した後、第１昇圧オフ信号（ＳＢＦ１）を出力する第１ステップと、
前記レーザダイオードを発光させるための第２ステップ（Ｓ２）であって、前記第１スイッチに第２昇圧オフ信号（ＳＢＦ２）を出力している期間に、前記第２スイッチに第１駆動オン信号（ＳＤＮ１）を出力する第２ステップと、を単位期間（ＵＰ）内に、それぞれ１回実行する、レーザ発光装置。

【請求項3】

直流電源（Ｖ１）により供給される直流電圧を昇圧する昇圧回路（１１）であって、コイル（Ｌ１）と、前記コイルの通電・非通電を切り替えるための第１スイッチ（Ｑ１）と、前記直流電源に対して順方向接続される第１ダイオード（Ｄ１）と、コンデンサ（Ｃ１）と、を有する昇圧回路と、
前記昇圧回路により昇圧された電圧が供給されるレーザダイオード（ＬＤ）と、前記レーザダイオードの通電・非通電を切り替えるための第２スイッチ（Ｑ２）と、を有する駆動回路（１２）と、
前記第１スイッチと直列に接続される第２ダイオード（Ｄ２）であって、前記直流電源に対して順方向接続される第２ダイオードと、
前記昇圧回路と前記駆動回路とを制御する発光駆動部（１３）と、を備え、
前記コイルと前記第１ダイオードのアノードとの接続点と、前記直流電源の負極との間に、前記第１スイッチと前記第２ダイオードとが接続されており、
前記発光駆動部は、
前記コンデンサを充電するための第１ステップ（Ｓ１）であって、前記第２スイッチに駆動オフ信号（ＳＤＦ）を出力している期間に、前記第１スイッチに第１昇圧オン信号（ＳＢＮ１）を出力した後、第１昇圧オフ信号（ＳＢＦ１）を出力する第１ステップを単位期間（ＵＰ）内に少なくとも１回実行し、
前記レーザダイオードを発光させるための第２ステップ（Ｓ２）であって、前記第１スイッチに第２昇圧オフ信号（ＳＢＦ２）を出力している期間に、前記第２スイッチに第１駆動オン信号（ＳＤＮ１）を出力する第２ステップを前記単位期間内に１回実行する、レーザ発光装置。

【請求項4】

請求項１から３の何れか一項に記載のレーザ発光装置であって、さらに、
前記レーザダイオードに並列接続される第２直列接続体（ＤＣ２）であって、前記レーザダイオードのカソードからアノードに向けて電流を流す整流作用を有する整流部（Ｄ３）と、抵抗（Ｒ１）とが直列に接続された第２直列接続体を有する、レーザ発光装置。

【請求項5】

請求項４に記載のレーザ発光装置であって、
前記整流部は、トランジスタの逆導通部である、レーザ発光装置。

【請求項6】

直流電源（Ｖ１）により供給される直流電圧を昇圧する昇圧回路（１１）であって、コイル（Ｌ１）と第１ダイオード（Ｄ１）とが直列に接続された第１直列接続体（ＤＣ１）と、前記コイルの通電・非通電を切り替えるための第１スイッチ（Ｑ１）と、コンデンサ（Ｃ１）と、を有する昇圧回路と、前記昇圧回路により昇圧された電圧が供給されるレーザダイオード（ＬＤ）と、前記レーザダイオードの通電・非通電を切り替えるための第２スイッチ（Ｑ２）と、を有する駆動回路（１２）と、前記第１スイッチと直列に接続される第２ダイオード（Ｄ２）であって、前記直流電源に対して順方向接続される第２ダイオードと、前記昇圧回路と前記駆動回路とを制御する発光駆動部（１３）と、を備え、前記第１直列接続体の一端は前記直流電源の正極に接続されており、前記第１ダイオードは前記直流電源に対して順方向接続されており、前記第１直列接続体の他端と、前記直流電源の負極との間に、前記第１スイッチと前記第２ダイオードとが接続されている、レーザ発光装置（１０）と、
前記レーザダイオードから発光されたレーザ光（ＩＬ）が対象物（ＯＢ）により反射された反射光（ＲＬ）を受光する受光部（３０）と、
前記レーザ光が発光されてから前記反射光が受光されるまでの時間を用いて前記対象物までの距離を算出する算出部（６２）と、を備える、光測距装置（１００）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、レーザ発光装置および光測距装置に関する。

【背景技術】

【0002】

レーザ光を対象物に向けて照射して、対象物からの反射光を受光し、照射から受光までの時間を計測することで、対象物までの距離を測定する測距装置が知られている。測距性能を向上させるためには、高出力のレーザ光を照射することが求められる。そして、高出力のレーザ光を照射させるためには、レーザ光を発光するレーザダイオードに高い電圧を印加する必要がある。レーザダイオードに高い電圧を印加するために、昇圧回路を用いることが考えられる。特許文献１には、チョッパ昇圧回路を備えるレーザ発光装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１２－１１４３３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

レーザダイオードに短時間で大電流を流すと、配線の寄生インダクタンスにより、レーザダイオードが目標とする発光の後に、意図せず発光する場合がある。チョッパ昇圧回路が有するコイルの通電・非通電を切り替えるためのスイッチ用トランジスタのボディダイオードにより、レーザダイオードに電流が流れる経路が形成されるためである。レーザダイオードが意図せず発光すると測距精度が低下するおそれがある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示は、以下の形態として実現することが可能である。

【0006】

本開示の第１の形態によれば、レーザ発光装置（１０）が提供される。このレーザ発光装置は、直流電源（Ｖ１）により供給される直流電圧を昇圧する昇圧回路（１１）であって、コイル（Ｌ１）と第１ダイオード（Ｄ１）とが直列に接続された第１直列接続体（ＤＣ１）と、前記コイルの通電・非通電を切り替えるための第１スイッチ（Ｑ１）と、コンデンサ（Ｃ１）と、を有する昇圧回路と、前記昇圧回路により昇圧された電圧が供給されるレーザダイオード（ＬＤ）と、前記レーザダイオードの通電・非通電を切り替えるための第２スイッチ（Ｑ２）と、を有する駆動回路（１２）と、前記第１スイッチと直列に接続される第２ダイオード（Ｄ２）であって、前記直流電源に対して順方向接続される第２ダイオードと、前記昇圧回路と前記駆動回路とを制御する発光駆動部（１３）と、を備え、前記第１直列接続体の一端は前記直流電源の正極に接続されており、前記第１ダイオードは前記直流電源に対して順方向接続されており、前記第１直列接続体の他端と、前記直流電源の負極との間に、前記第１スイッチと前記第２ダイオードとが接続されている。

【0007】

この形態のレーザ発光装置によれば、レーザ発光装置において、配線の寄生インダクタンスにより発生する、目標の発光の後に、意図せず発光する場合の電流経路の電流の流れる向きに対して、第２ダイオードは、逆方向に接続されている。このため、第２ダイオードにより、電流経路における電流の流れは遮られるため、レーザダイオードの意図しない発光を抑制することができる。よって、測距精度の低下を抑制することができる。

【0008】

本開示の第２の形態によれば、光測距装置（１００）が提供される。この光測距装置は、直流電源（Ｖ１）により供給される直流電圧を昇圧する昇圧回路（１１）であって、コイル（Ｌ１）と第１ダイオード（Ｄ１）とが直列に接続された第１直列接続体（ＤＣ１）と、前記コイルの通電・非通電を切り替えるための第１スイッチ（Ｑ１）と、コンデンサ（Ｃ１）と、を有する昇圧回路と、前記昇圧回路により昇圧された電圧が供給されるレーザダイオード（ＬＤ）と、前記レーザダイオードの通電・非通電を切り替えるための第２スイッチ（Ｑ２）と、を有する駆動回路（１２）と、前記第１スイッチと直列に接続される第２ダイオード（Ｄ２）であって、前記直流電源に対して順方向接続される第２ダイオードと、前記昇圧回路と前記駆動回路とを制御する発光駆動部（１３）と、を備え、前記第１直列接続体の一端は前記直流電源の正極に接続されており、前記第１ダイオードは前記直流電源に対して順方向接続されており、前記第１直列接続体の他端と、前記直流電源の負極との間に、前記第１スイッチと前記第２ダイオードとが接続されている、レーザ発光装置（１０）と、前記レーザダイオードから発光されたレーザ光（ＩＬ）が対象物（ＯＢ）により反射された反射光（ＲＬ）を受光する受光部（３０）と、前記レーザ光が発光されてから前記反射光が受光されるまでの時間を用いて前記対象物までの距離を算出する算出部（６２）と、を備える。

【0009】

この形態の光測距装置によれば、レーザダイオードの意図しない発光が抑制されたレーザ発光装置を用いることにより、測距精度が向上した光測距装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】光測距装置の構成を示す図。

【図2】レーザ発光装置の回路構成を示す図。

【図3】２次発光を説明するための昇圧回路および駆動回路の等価回路図。

【図4】発光処理のタイミングチャート。

【図5】第２実施形態に係るレーザ発光装置の回路構成を示す図。

【図6】第３実施形態に係るレーザ発光装置の回路構成を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

Ａ．第１実施形態：
Ａ１．光測距装置の構成：
図１に示す光測距装置１００は、レーザ光ＩＬを発光し、対象物ＯＢによって反射された反射光ＲＬを受光することによって、対象物ＯＢまでの距離を検出する。光測距装置１００は、例えば、車両に搭載されて用いられる。本実施形態において、光測距装置１００は、ＬｉＤＡＲ（Light Detection And Ranging）である。光測距装置１００は、レーザ発光装置１０と、走査部２０と、受光部３０と、制御部６０とを備える。レーザ発光装置１０は、測距のためのレーザ光ＩＬを発光する。

【0012】

制御部６０は、ＣＰＵおよびメモリを備えるコンピュータとして構成されている。制御部６０は、レーザ発光装置１０と、走査部２０と、受光部３０との動作を制御する。制御部６０は、さらに、算出部６２を備える。算出部６２は、対象物ＯＢまでの距離を算出する。算出部６２は、メモリに記憶されたプログラムをＣＰＵが実行することにより実現されてもよく、電子回路により実現されてもよい。

【0013】

レーザ発光装置１０は、パルス状のレーザ光ＩＬを発光する後述のレーザダイオードＬＤを備える。レーザダイオードＬＤから発せられたレーザ光ＩＬは、図示しないコリメートレンズにより平行光にされ、走査部２０に入る。

【0014】

走査部２０は、予め定められた測定範囲ＭＲ内でレーザ光ＩＬを走査する。走査部２０は、レーザ光ＩＬを反射するミラー２１と、ミラー２１を駆動する図示しないロータリソレノイドとを備える。ロータリソレノイドが、予め定められた角度範囲内で正転および逆転を繰り返すことにより、レーザ光ＩＬは、測定範囲ＭＲ内で走査される。

【0015】

受光部３０は、レーザダイオードＬＤから発光されたレーザ光ＩＬが対象物ＯＢにより反射された反射光ＲＬを受光する。受光部３０は、受光した光の強度に応じた検出信号を算出部６２に出力する。

【0016】

算出部６２は、受光部３０から入力された検出信号を用いて、対象物ＯＢまでの距離を算出する。具体的には、算出部６２は、レーザ光ＩＬが発光されてから反射光ＲＬが受光されるまでの時間である飛行時間（ＴＯＦ：Time of Flight）を用いて、対象物ＯＢまでの距離を算出する。

【0017】

Ａ２．レーザ発光装置の回路構成：
図２に示すように、レーザ発光装置１０は、直流電源Ｖ１と、昇圧回路１１と、駆動回路１２と、第２ダイオードＤ２と、発光駆動部１３とを有する。昇圧回路１１は、直流電源Ｖ１により供給される直流電圧を昇圧する。昇圧回路１１は、コイルＬ１と、第１ダイオードＤ１と、第１スイッチＱ１と、コンデンサＣ１とを有する。第１スイッチＱ１は、コイルＬ１の通電・非通電を切り替える。第１ダイオードＤ１は、直流電源Ｖ１に対して順方向接続されている。本実施形態では、コイルＬ１と第１ダイオードＤ１とが直列に接続されて、第１直列接続体ＤＣ１を構成している。本実施形態では、コイルＬ１および第１ダイオードＤ１は、直流電源Ｖ１の正極から負極に向かってコイルＬ１、第１ダイオードＤ１の順に接続されている。第１直列接続体ＤＣ１の一端は、直流電源Ｖ１の正極に接続されている。第１直列接続体ＤＣ１の他端と、直流電源Ｖ１の負極との間に、コンデンサＣ１が接続されている。

【0018】

第２ダイオードＤ２は、第１スイッチＱ１と直列に接続されると共に、直流電源Ｖ１に対して順方向接続されている。本実施形態では、第２ダイオードＤ２と、第１スイッチＱ１とが直列に接続された接続体が、コンデンサＣ１に並列接続されている。つまり、第１直列接続体ＤＣ１の他端と、直流電源Ｖ１の負極との間に、第２ダイオードＤ２と第１スイッチＱ１とが接続されている。本実施形態では、第２ダイオードＤ２および第１スイッチＱ１は、直流電源Ｖ１の正極から負極に向かって、第２ダイオードＤ２、第１スイッチＱ１の順に接続されている。

【0019】

駆動回路１２は、昇圧回路１１により昇圧された電圧が供給されるレーザダイオードＬＤと、レーザダイオードＬＤの通電・非通電を切り替えるための第２スイッチＱ２とを有する。具体的には、レーザダイオードＬＤと、第２スイッチＱ２とが直列に接続された接続体が、コンデンサＣ１に並列接続されている。本実施形態では、第２スイッチＱ２およびレーザダイオードＬＤは、直流電源Ｖ１の正極から負極に向かって第２スイッチＱ２、レーザダイオードＬＤの順に接続されている。直流電源Ｖ１の負極は、グランドに接続されている。発光駆動部１３は、電子回路により実現されており、昇圧回路１１と駆動回路１２とを制御する。

【0020】

本実施形態において、第２スイッチＱ２および第１スイッチＱ１は、ＮチャネルＩＧＦＥＴ（Insulated Gate Field Effect Transistor）である。第１スイッチＱ１のゲートには、発光駆動部１３から出力される第１ゲート信号ＳＧ１が入力される。第２スイッチＱ２のゲートには、発光駆動部１３から出力される第２ゲート信号ＳＧ２が入力される。

【0021】

後述するように、第１スイッチＱ１により、コイルＬ１の導通・非導通が切り替えられることにより、コンデンサＣ１の電圧であるコンデンサ電圧ＶＣは、直流電源Ｖ１の直流電圧よりも高くなる。そして、第２スイッチＱ２がオン状態となることにより、コンデンサＣ１に蓄積された電荷がレーザダイオードＬＤに供給され、レーザダイオードＬＤは発光する。

【0022】

他の実施形態として、コイルＬ１および第１ダイオードＤ１は、直流電源Ｖ１の正極から負極に向かって第１ダイオードＤ１、コイルＬ１の順に接続されてもよい。第２スイッチＱ２およびレーザダイオードＬＤは、直流電源Ｖ１の正極から負極に向かってレーザダイオードＬＤ、第２スイッチＱ２の順に接続されてもよい。第２ダイオードＤ２および第１スイッチＱ１は、直流電源Ｖ１の正極から負極に向かって、第１スイッチＱ１、第２ダイオードＤ２の順に接続されてもよい。第２スイッチＱ２および第１スイッチＱ１は、ＩＧＦＥＴ以外のＦＥＴ（Field Effect Transistor）でもよい。ＩＧＦＥＴ以外のＦＥＴとして、例えば、窒化ガリウム（ＧａＮ）を用いたＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor）を挙げることができる。なお、ＨＥＭＴは、ＨＦＥＴ（Heterostructure Field-Effect Transistor）とも呼ばれる。さらに、第１スイッチＱ１および第２スイッチＱ２は、バイポーラトランジスタでもよく、集積回路により構成されてもよい。第１スイッチＱ１および第２スイッチＱ２は、ＰチャネルＩＧＦＥＴでもよい。なお、第１スイッチＱ１がＰチャネルＩＧＦＥＴの場合、第２ダイオードＤ２および第１スイッチＱ１は、直流電源Ｖ１の正極から負極に向かって、第１スイッチＱ１、第２ダイオードＤ２の順に接続するとよい。

【0023】

図３に示すように、レーザ発光装置１０の各素子を接続する配線には、寄生インダクタンスＬｐがある。また、第２スイッチＱ２および第１スイッチＱ１は、ＩＧＦＥＴであるためボディダイオードＤｂが形成されている。このため、レーザ発光装置１０が第２ダイオードＤ２を有さない場合には、レーザダイオードＬＤ、第１スイッチＱ１のボディダイオードＤｂ、オン状態の第２スイッチＱ２を通る電流経路ＣＰが形成される。したがって、レーザダイオードＬＤを発光させるために第２スイッチＱ２がオン状態となった後、コンデンサＣ１に蓄積されていた電荷が無くなるのに伴い、レーザダイオードＬＤを通る電流の流れが無くなると、急激な電流変化に伴い、寄生インダクタンスＬｐの電磁誘導により、電流経路ＣＰに電流が流れる。電流経路ＣＰに電流が流れると、目標の発光の後に、意図しない発光が行われる。目標の発光を１次発光とも呼ぶのに対して、この意図しない発光を２次発光とも呼ぶ。２次発光は、１次発光に対してレーザダイオードＬＤに流れる電流は小さい。そこで、本実施形態では、電流経路ＣＰに、レーザダイオードＬＤが発光する電流の流れとは逆向きに第２ダイオードＤ２が挿入されている。これにより、２次発光を抑制することができる。なお、２次発光を抑制するために、電流経路ＣＰにダンピング抵抗を挿入する方法も考えられる。しかし、この場合、昇圧動作において流れる電流が大きいため、以下の課題が生じ得る。例えば、ダンピング抵抗による発熱が課題となる。電流値に応じて、複数のダンピング抵抗を配置する必要が生じ、体格が大きくなってしまう点が課題となる。ダンピング抵抗が焼損した場合には、キックバックにより第１スイッチＱ１が波及故障する課題がある。この点、本実施形態によれば、ダンピング抵抗を挿入することによる課題を回避することができる。

【0024】

Ａ３．レーザ発光装置の駆動方法：
発光駆動部１３は、制御部６０が行う対象物ＯＢまでの距離を測定する測距処理に合わせて、図４に示す発光処理を行う。発光駆動部１３は、第１ステップＳ１にて、第２スイッチＱ２に、駆動オフ信号ＳＤＦを出力している期間に、第１スイッチＱ１に第１昇圧オン信号ＳＢＮ１を出力した後、第１スイッチＱ１に第１昇圧オフ信号ＳＢＦ１を出力する。

【0025】

第１ステップＳ１では、具体的には、第２スイッチＱ２のゲートには、時刻ｔ１から時刻ｔ３まで、駆動オフ信号ＳＤＦとしてのロウレベルＬの第１ゲート信号ＳＧ１が入力される。そして、第１スイッチＱ１のゲートには、時刻ｔ１から時刻ｔ２まで、第１昇圧オン信号ＳＢＮ１としてのハイレベルＨの第２ゲート信号ＳＧ２が入力された後、時刻ｔ２から時刻ｔ３まで、第１昇圧オフ信号ＳＢＦ１としてのロウレベルＬの第２ゲート信号ＳＧ２が入力される。

【0026】

時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間では、第１スイッチＱ１はオン状態となるため、コイルＬ１に電流が流れる。そして、時刻ｔ２で、第１スイッチＱ１がオフ状態となると、第１スイッチＱ１を通る電流経路は遮断されるため、コイルＬ１のインダクタンスに応じて、コイルＬ１に電流が流れる。また、コンデンサＣ１には、コイルＬ１を流れる電流により電荷が蓄積されるため、コンデンサ電圧ＶＣは、直流電源Ｖ１の直流電圧よりも高い目標電圧Ｖａまで上昇する。

【0027】

発光駆動部１３は、第２ステップＳ２にて、第１スイッチＱ１に第２昇圧オフ信号ＳＢＦ２を出力している期間に、第２スイッチＱ２に第１駆動オン信号ＳＤＮ１を出力する。

【0028】

第２ステップＳ２では、具体的には、時刻ｔ３から時刻ｔ４まで、第１スイッチＱ１には、第２昇圧オフ信号ＳＢＦ２としてのロウレベルＬの第１ゲート信号ＳＧ１が出力される。そして、第２スイッチＱ２には、第１駆動オン信号ＳＤＮ１としてのハイレベルＨの第２ゲート信号ＳＧ２が出力される。時刻ｔ３にて、第２スイッチＱ２がオン状態となると、レーザダイオードＬＤには、目標電圧Ｖａに応じた電圧が印加される。

【0029】

コンデンサＣ１に蓄積された電荷は、オン状態の第２スイッチＱ２およびレーザダイオードＬＤを介してグランドに流れる。これに伴い、レーザダイオードＬＤは、コンデンサＣ１に蓄積された電荷に応じた期間、発光する。これにより、レーザダイオードＬＤは、パルス状のレーザ光ＩＬを発光する。コンデンサＣ１は、放電され、コンデンサ電圧ＶＣは、０Ｖとなる。レーザダイオードＬＤに流れる電流は、１０Ａ以上、１００Ａ以下程度である。パルス幅は、１ｎｓ以上１０ｎｓ以下程度である。光出力は、数１０Ｗ以上、数１００Ｗ以下程度である。

【0030】

第３ステップＳ３では、発光駆動部１３は、時刻ｔ４から時刻ｔ５まで、第１スイッチＱ１のゲートにハイレベルＨの第１ゲート信号ＳＧ１を出力すると共に、第２スイッチＱ２にハイレベルＨの第２ゲート信号ＳＧ２が出力される。これにより、第２スイッチＱ２および第１スイッチＱ１は共にオン状態となる。第１ステップＳ１から第３ステップＳ３までが、単位期間ＵＰ内に行われる。制御部６０が測距処理を終了するまで、第１ステップＳ１～第３ステップＳ３が繰り返し行われる。単位期間ＵＰは、数μｓ程度である。

【0031】

以上説明した第１実施形態によれば、レーザ発光装置１０は、昇圧回路１１と、昇圧回路１１により昇圧された電圧が供給されるレーザダイオードＬＤを有する駆動回路１２と、第２ダイオードＤ２と、昇圧回路１１と駆動回路１２とを制御する発光駆動部１３とを備える。第２ダイオードＤ２は、昇圧回路１１が有する第１スイッチＱ１に直列に接続されている。レーザ発光装置１０の配線の寄生インダクタンスＬｐにより発生する、目標の発光の後に発光する２次発光の電流経路ＣＰにおける電流の流れる向きに対して、第２ダイオードＤ２は、逆方向に接続されている。このため、２次発光を生じさせる電流経路ＣＰにおける電流の流れは第２ダイオードＤ２により遮られるため、レーザダイオードＬＤのニ次発光を抑制することができる。よって、レーザ発光装置１０の測距性能を向上させることができる。

【0032】

第１スイッチＱ１と第２ダイオードＤ２とは、コイルＬ１と第１ダイオードＤ１とが直列に接続された第１直列接続体ＤＣ１の他端と、直流電源Ｖ１の負極との間に接続されている。発光駆動部１３は、コンデンサＣ１を充電するための第１ステップＳ１と、レーザダイオードＬＤを発光させるための第２ステップＳ２とを単位期間ＵＰ内に、それぞれ１回実行する。第１ステップＳ１にて、発光駆動部１３は、第２スイッチＱ２に駆動オフ信号ＳＤＦを出力している期間に、第１スイッチＱ１に第１昇圧オン信号ＳＢＮ１を出力した後、第１昇圧オフ信号ＳＢＦ１を出力する。第２ステップＳ２では、発光駆動部１３は、第１スイッチＱ１に第２昇圧オフ信号ＳＢＦ２を出力している期間に、第２スイッチＱ２に第１駆動オン信号ＳＤＮ１を出力する。これにより、第１ステップＳ１により、コンデンサ電圧ＶＣを昇圧させることができる。そして、第２ステップＳ２では、第２スイッチＱ２がオン状態とされることにより、コンデンサＣ１の電荷はレーザダイオードＬＤに流れ、レーザダイオードＬＤを発光させることができる。

【0033】

光測距装置１００は、レーザダイオードＬＤから発光されたレーザ光ＩＬが対象物ＯＢにより反射された反射光ＲＬを受光する受光部３０と、レーザ光ＩＬが発光されてから反射光ＲＬが受光されるまでの時間を用いて対象物ＯＢまでの距離を算出する算出部６２とを備える。２次発光を抑制したレーザ発光装置１０を用いることにより、測距精度が向上した光測距装置１００を提供することができる。

【0034】

Ｂ．第２実施形態：
図５に示すように、第２実施形態に係るレーザ発光装置１０では、第１スイッチＱ１および第２ダイオードＤ２の接続位置が、第１実施形態とは異なる。具体的には、第１スイッチＱ１と第２ダイオードＤ２は、コイルＬ１と第１ダイオードＤ１との接続点と、直流電源Ｖ１の負極との間に接続されている。その他の回路構成は、第１実施形態と同様であるため、同じ構成には同じ符号を付し、説明は省略する。

【0035】

他の実施形態として、第２スイッチＱ２およびレーザダイオードＬＤは、直流電源Ｖ１の正極から負極に向かってレーザダイオードＬＤ、第２スイッチＱ２の順に接続されてもよい。第２ダイオードＤ２および第１スイッチＱ１は、直流電源Ｖ１の正極から負極に向かって、第１スイッチＱ１、第２ダイオードＤ２の順に接続されてもよい。

【0036】

本実施形態でも、レーザ発光装置１０は、第１実施形態に係る駆動方法と同じ駆動方法により駆動される。他の実施形態として、単位期間ＵＰにおいて、第１ステップＳ１が複数回実行された後に、第２ステップＳ２が実行されてもよい。この場合、複数の第１ステップＳ１の実行により、コンデンサ電圧ＶＣは、目標電圧Ｖａにまで昇圧される。

【0037】

以上説明した第２実施形態によれば、第１スイッチＱ１と第２ダイオードＤ２とは、昇圧回路１１のコイルＬ１と昇圧回路１１の第１ダイオードＤ１との接続点と、直流電源Ｖ１の負極との間に接続されている。発光駆動部１３は、単位期間ＵＰ内に、コンデンサＣ１を充電するための第１ステップＳ１を少なくとも１回実行し、レーザダイオードＬＤを発光させるための第２ステップＳ２を１回実行する。これにより、第１ステップＳ１により、コンデンサ電圧ＶＣを昇圧させることができる。そして、第２ステップＳ２では、第２スイッチＱ２がオン状態とされることにより、コンデンサＣ１の電荷はレーザダイオードＬＤに流れ、レーザダイオードＬＤを発光させることができる。

【0038】

Ｃ．第３実施形態：
図６に示すように、第３実施形態に係るレーザ発光装置１０は、レーザダイオードＬＤに並列接続される第２直列接続体ＤＣ２を有する点が第１実施形態に係るレーザ発光装置１０と異なる。その他の回路構成は、第１実施形態と同様であるため、同じ構成には同じ符号を付し、説明は省略する。第２直列接続体ＤＣ２は、整流部としての第３ダイオードＤ３と、抵抗Ｒ１とが直列に接続されて構成されている。本実施形態では、レーザダイオードＬＤのアノードに抵抗Ｒ１の一端が接続されている。抵抗Ｒ１の他端に第３ダイオードＤ３のカソードが接続されている。第３ダイオードＤ３のアノードは、レーザダイオードＬＤのカソードと接続されている。第３ダイオードＤ３は、レーザダイオードＬＤのカソードからアノードに向けて電流を流す整流作用を有する。第２直列接続体ＤＣ２を有することにより、レーザダイオードＬＤの２次発光の抑制効果を向上させることができる。

【0039】

上記の様に、レーザダイオードＬＤを発光させるために第２スイッチＱ２がオン状態となった後、コンデンサＣ１に蓄積されていた電荷が無くなるのに伴い、レーザダイオードＬＤを通る電流の流れが無くなると、寄生インダクタンスＬｐによりレーザダイオードＬＤのカソードにサージ電圧が発生する場合がある。そこで、レーザダイオードＬＤと並列に、かつ逆方向に第３ダイオードＤ３が接続されていることにより、レーザダイオードＬＤのカソードへのサージ電圧の印加を回避することができる。さらに、抵抗Ｒ１が接続されていることにより、第３ダイオードＤ３を流れる電流の電流値は制限されるため、レーザダイオードＬＤの２次発光を抑制することができる。仮に、レーザ発光装置１０が抵抗Ｒ１を有さない場合、サージ電圧により、第３ダイオードＤ３およびオン状態の第２スイッチＱ２を介して流れた電流により、コンデンサＣ１が充電されてしまう。そして、コンデンサＣ１のレーザダイオードＬＤを介した放電に伴い、レーザダイオードＬＤが２次発光してしまう。この点、本実施形態では、抵抗Ｒ１により、サージ電圧の発生に伴う第３ダイオードＤ３を通る電流の電流値は制限される。これにより、コンデンサＣ１の充電は抑制されるため、レーザダイオードＬＤの２次発光を抑制することができる。

【0040】

他の実施形態として、第３ダイオードＤ３に代えて、トランジスタに形成された逆導通部が、整流部として用いられてもよい。具体的には、ＩＧＦＥＴの場合には、逆導通部として、ＩＧＦＥＴのボディダイオートを用いてもよい。また、窒化ガリウム（ＧａＮ）を用いたＨＥＭＴの場合では、ソースからドレインに電流が流れる内部構造を、逆導通部として用いてもよい。第３ダイオードＤ３に代えて接続されるトランジスタは、発光駆動部１３または制御部６０を構成するトランジスタでもよい。

【0041】

以上説明した第３実施形態によれば、レーザ発光装置１０は、レーザダイオードＬＤに並列接続される第２直列接続体ＤＣ２を有する。第２直列接続体ＤＣ２は、逆方向接続される第３ダイオードＤ３と、抵抗Ｒ１とが直列に接続されて構成されている。よって、第３ダイオードＤ３が接続されていることにより、寄生インダクタンスＬｐにより発生するサージ電圧のレーザダイオードＬＤのカソードへの印加を抑制することができる。さらに、抵抗Ｒ１により、サージ電圧によるコンデンサＣ１の充電は抑制されるため、２次発光を抑制することができる。

【0042】

Ｄ．他の実施形態：
本開示は、上述の実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

【符号の説明】

【0043】

１０…レーザ発光装置、１１…昇圧回路、１２…駆動回路、１３…発光駆動部、３０…受光部、６２…算出部、１００…光測距装置、Ｃ１…コンデンサ、Ｄ１…第１ダイオード、Ｄ２…第２ダイオード、ＩＬ…レーザ光、Ｌ１…コイル、ＬＤ…レーザダイオード、ＯＢ…対象物、Ｑ１…第１スイッチ、Ｑ２…第２スイッチ、ＲＬ…反射光、Ｖ１…直流電源

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】