JP7354717B2 - 駆動回路、発光装置、距離測定装置、及び移動体 - Google Patents
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Description
まず、本発明の実施形態の前提となる、本発明の発明者が見出した課題について説明する。なお、以下では、課題を説明するための一例として、発光装置を、距離測定装置である、レーザ走査型LiDAR(Light Detection and Ranging)装置に搭載した場合を想定する。
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。以下では、本発明の実施形態の一例として、第1の実施形態~第6の実施形態について説明する。
図6は、本発明の実施形態に係る発光装置50が搭載された、距離測定装置1の機能的構成を示す機能ブロック図である。
図7は、上述した光源11の構成例を示す模式図である。光源11は、例えば、「レイヤー」と呼ばれるレーザ素子グループが複数、同一面内に配置されたVCSELアレイ(面発光レーザアレイ)で形成される。
図8は、距離測定装置1を、移動体(ここでは、一例としてユーザUが乗車している自動車3)に搭載した場合を示す模式図である。距離測定装置1は、自動車3のフロントグラスの上方、前座席の天井などに取り付けられる。
(実装形式)
第1の実施形態に係る発光装置50について図9、図10、及び図11を参照して説明する。なお、これら各図における発光装置50A、発光装置50B、及び発光装置50Cの回路構成は、それぞれ同等であるが、実装の形式が異なる。
図9に示すように、発光装置50Aは、昇圧回路BC10、複数のローパスフィルタLPF(ローパスフィルタLPF11、ローパスフィルタLPF12、・・・、ローパスフィルタLPF1n)、複数の第1のスイッチ素子SW(第1のスイッチ素子SW11、第1のスイッチ素子SW12、・・・、第1のスイッチ素子SW1n)、複数のコンデンサC(コンデンサC11、コンデンサC12、・・・、コンデンサC1n)、複数の第2のスイッチ素子SW(第2のスイッチ素子SW21、第2のスイッチ素子SW22、・・・、第2のスイッチ素子SW2n)、複数のレーザダイオードLD(レーザダイオードLD11、レーザダイオードLD12、・・・、レーザダイオードLD1n)、及び第3のスイッチ素子SW30を含む。なお、寄生容量や、寄生インダクタについては図示を省略す
る。
次に、図12、図13、及び図14を参照して、発光素子を駆動する制御タイミングについて説明する。図12、図13、及び図14は、発光素子を駆動する制御タイミングを示すタイミングチャートである。
がON状態になると、コンデンサC11に電荷が蓄えられる。図中におけるVc1は、コンデンサC11の電圧を表しており、チャージが完了すると、Vc1は、Vhvとほぼ同電位となる。なお、上述したように、コンデンサCの充電時間の時定数は、前段のローパスフィルタLPFの構成で決定される。チャージが完了次第、第1のスイッチ素子SW11をOFF状態とする。なお、第1のスイッチ素子SW11をOFF状態にすると、コンデンサC11に蓄えられた電荷は時間経過により減少していくので、後述する時間T3が到来する寸前まで、第1のスイッチ素子SW11のON状態を維持することが望ましい。
次に、図15を参照して第2の実施形態に係る発光装置50Dの回路構成について説明する。なお、第1の実施形態と共通する内容については、重複する説明を省略する。重複する説明を省略する点は、以下の各実施形態でも同様である。
次に、図16を参照して第3の実施形態に係る発光装置50Eの回路構成について説明する。本実施形態では、上述した第2の実施形態と同様に、各レーザダイオードLDが、アノード共通の構成となっている。しかしながら、第2の実施形態では、各コンデンサCと、各レーザダイオードLDとの間に、各第2のスイッチ素子SWが配置されていたのに対して、本実施形態では、各第2のスイッチ素子SWと、各レーザダイオードLDとの間に、各コンデンサCが配置される構成となっている点で相違する。
次に、図17を参照して第4の実施形態に係る発光装置50Fの回路構成について説明する。本実施形態では、上述した第1の実施形態と同様に、各レーザダイオードLDが、カソード共通の構成となっている。しかしながら、本実施形態では、各第2のスイッチ素子SWと、各レーザダイオードLDとの間に、各ダイオードDが配置されている構成となっている点で相違する。かかる各ダイオードDは、逆流防止や発振防止のために配置される。
次に、図18を参照して第5の実施形態に係る発光装置50Gの回路構成について説明する。本実施形態では、上述した第2の実施形態と同様の構成となっている。しかしながら、本実施形態では、各コンデンサC、各第2のスイッチ素子SW、及び各レーザダイオードLDが直列に接続されると共に、各コンデンサC、各第2のスイッチ素子SW、及び各レーザダイオードLDと並列に各ダイオードDが接続される構成となっている点で相違する。かかる各ダイオードDは、逆流防止や発振防止のために配置される。
次に、図19を参照して第6の実施形態に係る発光装置50Hの回路構成について説明する。本実施形態では、上述した第3の実施形態と同様の構成となっている。しかしながら、本実施形態では、各第2のスイッチ素子SW、各コンデンサC、及び各レーザダイオードLDが直列に接続されると共に、各第2のスイッチ素子SW、各コンデンサC、及び各レーザダイオードLDと並列に各ダイオードDが接続される構成となっている点で相違する。かかる各ダイオードDは、逆流防止や発振防止のために配置される。
図20は、本発明の第7の実施形態に係る発光装置50Iについて示す回路図である。図20に示すように、本実施形態の発光装置50Iは、複数のコンデンサC(コンデンサC1,C2,・・・,Cn)の各々に対して、複数の第4のスイッチ素子SW4(スイッチSW41,SW42,・・・,SW4n)の各々が並列に設けられている点で、図9に示す第1の実施形態の発光装置50Aと異なる。第4のスイッチ素子SW4は、「放電手段」の一例である。本実施形態の発光装置50Iは、複数のレーザダイオードLDのうちの一のレーザダイオードLDが発光しているとき、他のレーザダイオードLDに対応するコンデンサCに接続されている第4のスイッチ素子SW4がON状態に切り替わることにより、他のレーザダイオードLDに対応するコンデンサCを放電させることができる。
図22は、本発明の第8の実施形態に係る発光装置50Jについて示す回路図である。図22に示すように、本実施形態の発光装置50Iは、LPF1と、複数の第1のスイッチ素子SW1(第1のスイッチ素子SW11,SW12,・・・,SW1n)との間に、第4のスイッチ素子SW4および第5のスイッチ素子SW5が設けられている点で、図9に示す第1の実施形態の発光装置50Aと異なる。第4のスイッチ素子SW4は、「放電手段」の他の一例である。本実施形態の発光装置50Jは、複数のレーザダイオードLDのうちの一のレーザダイオードLDが発光しているとき、第4のスイッチ素子SW4と、他のレーザダイオードLDに対応するコンデンサCに接続されている第1のスイッチ素子SW1とをON状態にすることで、他のレーザダイオードLDに対応するコンデンサCを放電させることができる。
以上、本発明の8つの実施形態について説明したが、これらの実施形態は、例示に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではない。本発明はその他の様々な実施形態を取ることが可能であり、更に、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、省略や置換等種々の変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、本明細書等に記載された発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
2 対象物
3 自動車
U ユーザ
10 投光部
11 光源
12 カプリングレンズ
13 光スキャナ
14 光スキャナ駆動回路
15 走査角モニタ
20 受光部
21 受光素子
22 光学フィルタ
23 受光レンズ
25 積算器
30 制御部
31 光源駆動回路
32 制御回路
40 走査範囲
50、60 発光装置
BC10 昇圧回路
LPF11、LPF12、LPF1n ローパスフィルタ
SW11、SW12、SW1n 第1のスイッチ素子
SW21、SW22、SW2n 第2のスイッチ素子
SW30 第3のスイッチ素子
C11、C12、C1n コンデンサ
LD11、LD12、LD1n レーザダイオード
D11、D12、D1n ダイオード
111 レイヤー
112 発光素子
Claims (14)
- 複数のコンデンサと、
前記複数のコンデンサに電荷を供給する経路を選択する複数の第1の遮断手段と、
前記複数のコンデンサが複数の発光素子に電荷を供給する経路を選択する複数の第2の遮断手段と、
を備え、
前記第1の遮断手段を制御して前記複数の発光素子に含まれる何れかの発光素子に対応するコンデンサに電荷を蓄積することにより選択的に発光素子を点灯する場合に、少なくとも点灯対象の発光素子へ電荷を供給する間は、点灯しない発光素子に電荷を供給する経路に接続された前記第2の遮断手段を遮断する駆動回路。 - 前記第2の遮断手段は、前記複数のコンデンサと、前記複数の発光素子のアノードの間に接続される請求項1に記載の駆動回路。
- 前記複数の発光素子に直列に複数のダイオードが接続される請求項1又は2に記載の駆動回路。
- 前記第2の遮断手段は、前記複数のコンデンサと、前記複数の発光素子のカソードの間に接続される請求項1に記載の駆動回路。
- 前記第2の遮断手段は、前記複数のコンデンサ及び前記複数の発光素子と直列に接続される請求項1に記載の駆動回路。
- 前記複数の発光素子、前記複数のコンデンサ、及び前記第2の遮断手段が直列に接続されると共に、前記複数の発光素子、前記複数のコンデンサ、及び前記第2の遮断手段と並列に複数のダイオードが接続される請求項4又は5に記載の駆動回路。
- 前記第2の遮断手段は、半導体回路により実現される請求項1乃至6の何れか1項に記載の駆動回路。
- 前記第2の遮断手段は、メカ式回路により実現される請求項1乃至6の何れか1項に記載の駆動回路。
- 前記複数の発光素子は、面発光レーザにより実現される請求項1乃至8の何れか1項に記載の駆動回路。
- 前記複数の発光素子は、端面発光レーザにより実現される請求項1乃至8の何れか1項に記載の駆動回路。
- 前記複数の発光素子のうちの点灯対象の発光素子が点灯しているとき、前記複数の発光素子のうちの非点灯対象に対応するコンデンサを放電させる放電手段
をさらに備えることを特徴とする請求項1乃至10の何れか1項に記載の駆動回路。 - 請求項1乃至11の何れか1項に記載の駆動回路と、該駆動回路に接続された前記複数の発光素子と、を備える発光装置。
- 請求項12に記載の発光装置を備え、
前記発光装置による発光に基づいて、対象物との間の距離を測定する距離測定装置。 - 請求項13に記載の距離測定装置を搭載した移動体。
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