WO2021199918A1 - 駆動装置、発光装置、および駆動方法 - Google Patents

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WO2021199918A1
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直樹 増満
隼人 上水流
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ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
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    • H05B45/10Controlling the intensity of the light
    • H05B45/18Controlling the intensity of the light using temperature feedback

Definitions

  • the present disclosure relates to a drive device, a light emitting device, and a drive method.
  • a ToF (Time Of Flight) type ranging device that uses a light emitting element such as a semiconductor laser emits a higher output laser beam with a higher frequency pulse in order to extend the measuring distance and improve safety. Is required.
  • the drive device for driving the light emitting element needs to optimize the drive current of the light emitting element when emitting a higher output laser beam with a higher frequency pulse.
  • a drive device that causes the light emitting element to emit a test light before the distance measurement is performed, controls the fluctuation of the drive current of the light emitting element during the test light emission period, and then causes the light emitting element to emit the main light for the distance measurement.
  • the present disclosure proposes a drive device, a light emitting device, and a drive method capable of reducing the power consumption of the light emitting element.
  • a drive device includes a temperature monitor circuit, a headroom voltage monitor circuit, a power supply voltage monitor circuit, and a control unit.
  • the temperature monitor circuit detects the temperature of the drive circuit that drives the light emitting element during the test light emitting period of the light emitting element.
  • the headroom voltage monitor circuit detects the headroom voltage of the drive circuit during the test light emission period.
  • the power supply voltage monitor circuit detects the power supply voltage supplied to the light emitting element during the test light emitting period.
  • the control unit sets the power supply voltage according to the input / output potential difference of the light emitting element, which fluctuates depending on the temperature of the drive circuit, so as to have a headroom voltage necessary and sufficient for passing a specified drive current through the light emitting element. Adjust to the test emission period.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a distance measuring module according to an embodiment of the present disclosure.
  • the distance measuring module 100 shown in FIG. 1 is a device that measures the distance to an object by a ToF (Time Of Flight) method.
  • the ranging module 100 emits a laser beam and receives the laser beam reflected by the object, and is based on the time from the emission of the laser beam to the reception, or the phase difference between the emitted light and the reflected light. And measure the distance to the object.
  • ToF Time Of Flight
  • the ranging module 100 includes a substrate 111, an optical module 112, a drive device (hereinafter, referred to as “LDD: Laser Diode Driver”) 113, a lens 114, a distance image sensor 115, and an LSI (Large Scale Integrated Circuit) 116. ..
  • LDD Laser Diode Driver
  • LSI Large Scale Integrated Circuit
  • the optical module 112, LDD 113, lens 114, distance image sensor 115, and LSI 116 are provided on the substrate 111.
  • the optical modules 112 and LDD 113 function as a light emitting device 101 that emits laser light.
  • the optical module 112 includes a light emitting element (hereinafter, referred to as “LD: Laser Diode”) 121, a PD (PhotoDiode) 122, and a diffuser 123.
  • the LD 121 emits a laser beam having a predetermined wavelength.
  • the LD 121 emits a laser beam used to measure the distance to an object under the control of the LDD 113.
  • the PD122 is a light receiving element used for measuring the intensity of laser light emitted from LD121.
  • the PD 122 outputs a light receiving signal according to the amount of light received.
  • the PD 122 receives a return light that is partially reflected by the diffuser 123 and returns from the laser light emitted from the LD 121, and outputs a light receiving signal according to the amount of the return light received.
  • the diffuser 123 is a diffusion member provided so that the laser light emitted from the LD 121 meets the safety standards set by the IEC (International Electrotechnical Commission) and the like.
  • the laser light emitted from the LD 121 becomes diffused light by passing through the diffuser 123. A part of the laser light is reflected by the diffuser 123, and the return light is received by the PD 122.
  • the LDD 113 controls the drive of the LD 121 by supplying a drive current to the LD 121. Further, the LDD 113 performs APC (Auto Power Control) that controls the intensity of the laser beam emitted from the LD 121 based on the received signal received from the PD 122.
  • APC Auto Power Control
  • the lens 114 forms an image of the reflected light reflected from the object by the laser light emitted from the LD 121 on the light receiving surface of the distance image sensor 115.
  • the distance image sensor 115 is a ToF type distance image sensor, and detects the distance (depth) to an object for each pixel. For example, the distance image sensor 115 detects the phase difference between the laser light emitted from the LD 121 and the reflected light from the object for each pixel, and outputs information indicating the phase difference to the LSI 116.
  • the LSI 116 controls the LDD 113 and the distance image sensor 115. Further, the LSI 116 derives the distance to the object based on the phase difference information input from the distance image sensor 115.
  • the configuration of the distance measuring module 100 shown in FIG. 1 is an example, and other configurations may be used as long as the distance measurement by the Tof method can be measured.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the LDD according to the embodiment of the present disclosure.
  • the LDD 113 includes a control unit 1, a DCDC converter 2, and an LDDIC (Laser Diode Driver Integrated Circuit) 3.
  • LDDIC Laser Diode Driver Integrated Circuit
  • the LDDIC3 includes a drive circuit (hereinafter referred to as “driver 31"), a power supply voltage (hereinafter referred to as “LDVCC”) monitor circuit 32, a temperature monitor circuit 33, a selector 34, an AD converter 35, and the like. It includes a logic circuit 36.
  • the driver 31 includes a MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor and a headroom (hereinafter referred to as “HR”) voltage monitor circuit 37.
  • MOS Metal Oxide Semiconductor
  • the control unit 1 is connected to the DCDC converter 2 and the LDDIC3.
  • the DCDC converter 2 is connected to the anode of the LD 121 and the LDVCC monitor circuit 32. Further, the DCDC converter 2 is connected to the ground via the capacitor 124. In LD121, the cathode is connected to the driver 31.
  • control unit 1 is connected to the LSI 116.
  • the control unit 1 adjusts the DC LDVCC supplied to the LD 121 by controlling the operation of the DCDC converter 2 according to the control of the LSI 116. Further, the control unit 1 causes the LD 121 to emit light by turning on the MOS transistor in the driver 31 and supplying a drive current to the LD 121 in accordance with the control of the LSI 116.
  • the driver 31 includes two NMOS transistors Tr1 and Tr2.
  • the NMOS transistors Tr1 and Tr2 are connected in series between the cathode of the LD121 whose anode is connected to the wiring to which the LDVCC is supplied and the ground.
  • the driver 31 causes the LD 121 to emit light by turning on the NMOS transistors Tr1 and Tr2 and passing a drive current (hereinafter, referred to as "LD current") through the LD 121. Further, the driver 31 stops the light emission of the LD 121 by turning off the NMOS transistors Tr1 and Tr2.
  • LD current drive current
  • the light emission control of the LD 121 can also be performed by the driver 31a shown in FIG.
  • the driver 31a includes two PRIVATE transistors Tr4 and Tr5.
  • the PRIVATE transistors Tr4 and Tr5 are connected in series between the wiring to which the LDVCC is supplied and the anode of the LD121.
  • the cathode is connected to the ground.
  • the driver 31a causes the LD121 to emit light by turning on the epitaxial transistors Tr4 and Tr5 and passing an LD current through the LD121. Further, the driver 31a stops the light emission of the LD 121 by turning off the epitaxial transistors Tr4 and Tr5.
  • the driver 31 shown in FIG. 2 may be configured by the driver 31a shown in FIG.
  • the control unit 1 needs to set the LDVCC so that the HR voltage can be sufficiently secured with respect to the input / output potential difference of the LD121 (hereinafter, referred to as “VOP”) when a desired LD current is passed.
  • VOP the input / output potential difference of the LD121
  • the HR voltage is a voltage corresponding to the potential difference between the cathode and ground of the LD 121. Further, in the driver 31a shown in FIG. 4, the voltage corresponds to the potential difference between the wiring to which the LDVCC is supplied and the anode of the LD121.
  • VOP fluctuates due to the influence of temperature fluctuations.
  • the LDVCC also fluctuates under the influence of temperature fluctuations. Therefore, for example, when the VOP becomes large due to the temperature fluctuation of the drivers 31 and 31a, a sufficient HR voltage cannot be secured and a desired LD current cannot be passed through the LD 121.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the temperature, the LD current value, and the VOP according to the embodiment of the present disclosure. As shown in FIG. 5, when a specified LD current is to be passed, the VOP becomes larger as the temperature becomes higher and becomes smaller as the temperature becomes lower.
  • the LDD 113 changes from a normal temperature state to a high temperature state and tries to pass an LD current having a specified LD current value, a sufficient HR voltage can be secured unless the LDVCC is increased. Therefore, the desired LD current cannot be passed through the LD 121.
  • control unit 1 of the LDD 113 adjusts the LDVCC according to the VOP of the LD121 which fluctuates depending on the temperature of the drivers 31 and 31a so that the HR voltage becomes necessary and sufficient for passing the specified LD current through the LD121.
  • VOP the VOP of the LD121
  • the LDD113 performs a process of securing a necessary and sufficient HR voltage by adjusting the LDVCC during the test light emission period of the LD121.
  • the HR voltage monitor circuit 37 detects the HR voltage of the driver 31 and outputs it to the selector 34.
  • the HR voltage monitor circuit 37 detects the potential difference between the cathode and ground of the LD 121 as an HR voltage and outputs it to the selector 34. In the case of the driver 31a shown in FIG. 4, the HR voltage monitor circuit 37 detects the potential difference between the wiring to which the LDVCC is supplied and the anode of the LD121 as the HR voltage and outputs it to the selector 34.
  • the LDVCC monitor circuit 32 detects the LDVCC supplied to the LD121 and outputs it to the selector 34.
  • the temperature monitor circuit 33 detects the temperature of the driver 31 and outputs it to the selector 34.
  • the driver 31a shown in FIG. 4 is provided in the LDD 113, the temperature monitor circuit 33 detects the temperature of the driver 31a and outputs the temperature to the selector 34.
  • the selector 34 sequentially selects and selects one signal from three analog signals according to the temperature of the HR voltage from the HR voltage monitor circuit 37, the LDVCC from the LDVCC monitor circuit 32, and the temperature of the temperature monitor circuit 33. Output to the AD converter 35.
  • the AD converter 35 converts the analog signal corresponding to the HR voltage, the analog signal corresponding to the LDVCC, and the analog signal corresponding to the temperature sequentially input from the selector 34 into a digital signal, and outputs the analog signal to the logic circuit 36.
  • the logic circuit 36 converts the digital signal input from the AD converter 35 into information indicating the height of the HR voltage, information indicating the height of the LDVCC, and information indicating the height of the temperature, respectively, and the control unit Output to 1.
  • the control unit 1 includes a microcomputer having a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and various circuits.
  • the control unit 1 may be partially or wholly composed of hardware such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or an FPGA (Field Programmable Gate Array).
  • the control unit 1 adjusts the LDVCC by controlling the operation of the DCDC converter 2 by executing the program stored in the ROM by the CPU using the RAM as a work area.
  • the control unit 1 stores, for example, information indicating the relationship between the temperature, the LD current value, and the VOP shown in FIG. 5 in advance.
  • the control unit 1 calculates the VOP when a predetermined LD current is applied at the temperature detected by the temperature monitor circuit 33 by referring to the information indicating the relationship between the temperature, the LD current value, and the VOP. be able to.
  • control unit 1 can acquire the LDVCC when the temperature is detected by the temperature monitor circuit 33 from the LDVCC monitor circuit 32. Further, the control unit can acquire the HR voltage when the temperature is detected by the temperature monitor circuit 33 from the HR voltage monitor circuit 37.
  • control unit 1 adjusts the LDVCC to the test light emission period according to the VOP of the LD121 which fluctuates depending on the temperature of the driver 31 so that the HR voltage becomes necessary and sufficient for passing the specified LD current through the LD121. be able to.
  • control unit 1 supplies the LD121 with the minimum necessary LDVCC in order to secure the HR voltage required for passing the specified (for example, specification) LD current through the LD121.
  • control unit 1 does not uselessly set the LDVCC high, so that the power consumption of the LD 121 can be reduced.
  • FIG. 6 is a diagram showing a modified example of the light emitting device according to the embodiment of the present disclosure.
  • the LDD 113 and the optical module 112 are horizontally placed on the same plane on the substrate 111, but as shown in FIG. 6, in the light emitting device 101a according to the modified example, the optical module 112 is , The structure is laminated on the LDD 113.
  • the light emitting device 101a can be miniaturized because the occupied area on the substrate 111 can be reduced as compared with the case where the LDD 113 and the optical module 112 are placed flat on the same plane on the substrate 111. Become.
  • the temperature of the LDD 113 in the lower layer rises due to the heat generated by the light emission of the optical module 112 in the upper layer. Power can be reduced.
  • FIG. 7 is a timing chart showing the operation of the LDD according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 shows, in order from the top, the LD current supply timing, the PD light receiving signal reception timing, the HR voltage detection timing, the drive circuit temperature detection timing, and the LDVCC detection timing in chronological order.
  • the operating period of the LDD 113 is roughly divided into a test light emitting period (adjustment period) and a distance measuring period (actual working period).
  • the LDD 113 repeatedly executes the operation during the test light emission period and the operation during the ranging period.
  • FIG. 1 shows the operation during the first test light emission period and the operation during the distance measurement period.
  • the LDD113 repeats the operation of causing the LD121 to emit a test light during the test period, adjusting and correcting the APC and LDVCC, and then causing the LD121 to emit a main light with a high frequency pulse for distance measurement.
  • the LDD 113 causes the LD121 to emit a test light during the period from time t1 to time t2, and performs APC based on the received light signal output from the PD 122 during this period. After that, the LDD 113 causes the LD121 to emit a test light during the period from time t3 to time t4, and detects the HR voltage during this period (step S1).
  • the LDD 113 detects the temperature of the driver 31 during the period from time t4 to time t5 (step S2). After that, the LDD 113 detects the LDVCC in the period from the time t5 to the time t6 (step S3).
  • the LDD 113 adjusts and corrects the HR voltage in the period from the time t6 to the time t7 before entering the distance measuring period (step S4).
  • the LDD 113 adjusts the LDVCC according to the VOP of the LD that fluctuates depending on the temperature of the driver 31 so that the HR voltage becomes necessary and sufficient for passing the specified LD current through the LD121, thereby adjusting the HR voltage. adjust.
  • the LDD 113 causes the LD 121 to emit a test light, detects the APC and the HR voltage, detects the temperature of the driver 31, detects the LDVCC, and adjusts and corrects the HR voltage.
  • the temperature of the driver 31 is higher in the second test period than in the first test period.
  • the LDVCC also fluctuates, and the input / output voltage characteristics of the NMOS transistors Tr1 and Tr2 of the driver 31 also fluctuate.
  • the HR voltage that must be secured in order to pass the specified LD current through the LD 121 also fluctuates between the first test period and the second test period.
  • the LDD 113 is necessary for passing the specified LD current through the LD 121 even if the LDVCC is adjusted so as to secure the same HR voltage as the HR voltage secured in the first test period in the second test period. It may not be possible to set a sufficient HR voltage.
  • control unit 1 of the LDD1 is based on the amount of temperature fluctuation of the driver 31 detected by the temperature monitor circuit 33 during the test light emission period before and after the main light emission of the LD121 and the correction coefficient of LDVCC according to the amount of temperature fluctuation. To correct the LDVCC.
  • control unit 1 stores in advance a table in which the temperature fluctuation amount of the driver 31 and the necessary and sufficient HR voltage change amount that changes due to the temperature fluctuation are associated with each other. Then, the control unit 1 calculates the difference between the temperature of the driver 31 detected in the first test period and the temperature of the driver 31 detected in the second test period.
  • the control unit 1 derives the necessary and sufficient HR voltage that fluctuates according to the calculated temperature difference based on the table, calculates the correction coefficient to be multiplied by the LDVCC in order to obtain the derived HR voltage, and obtains the adjusted LDVCC.
  • the LDVCC is corrected by multiplying.
  • the LDD 113 can set the necessary and sufficient HR voltage more accurately.
  • the LDD 113 executed the processing in the order of HR voltage detection, driver 31 temperature detection, and LDVCC detection, but HR voltage detection, driver 31 temperature detection, and LDVCC detection. You can change the order in which you perform.
  • FIG. 8 is a flowchart showing an example of processing executed by the control unit of the LDD according to the embodiment of the present disclosure.
  • the control unit 1 first executes the background light measurement process (step S101).
  • the control unit 1 sets the LD 121 in a non-light emitting state under the control of the LSI 116, and holds the amount of received light corresponding to the received signal output from the PD 122 as the amount of background light.
  • control unit 1 executes the APC 1 under the control of the LSI 116 (step S102).
  • the control unit 1 supplies the LD 121 with a first LD current slightly larger than the LD current in which the LD 121 changes from the non-light emitting state to the light emitting state to cause the LD to emit light, and responds to the received light signal output from the PD 122.
  • the first received light amount is retained.
  • control unit 1 supplies a second LD current slightly larger than the first LD current to the LD 121 to cause the LD to emit light, and holds the second received light amount corresponding to the received light signal output from the PD 122. ..
  • the LD 121 linearly increases the emission intensity with respect to the increase in the LD current until the LD current exceeds a certain threshold current. Further, when the LD current exceeds a certain threshold current, the light emission intensity of the LD 121 increases non-linearly with respect to the increase of the LD current.
  • the control unit 1 utilizes the characteristics of the LD 121 to reduce the second light receiving amount to the first light receiving amount when the second LD current equal to or less than the threshold current is reduced to the first LD current.
  • the maximum LD current at which the LD 121 does not emit light is calculated and held based on the reduction rate.
  • control unit 1 executes APC2 under the control of the LSI 116 (step S103).
  • the control unit 1 calculates the target LD current, which is the LD current when the laser beam is emitted from the LD121 to the actual distance measuring object.
  • the distance measuring module 100 it is necessary to irradiate a distant object with a laser beam and receive the reflected light. Therefore, the desired intensity of the laser light of the LD 121 used at the time of distance measuring (hereinafter referred to as a target intensity) is extremely high. Becomes larger.
  • the LD current for emitting the laser beam of the target intensity from the LD 121 exceeds the linear section and is included in the non-linear section. Therefore, in the non-linear section of the LD current, the control unit 1 supplies a third LD current slightly smaller than the target LD current assuming the object in advance to the LD 121 to cause the LD to emit light, and receives light output from the PD 122. The third received light amount corresponding to the signal is held.
  • control unit 1 supplies the LD 121 with a fourth LD current slightly larger than the target LD current to cause the LD to emit light, and holds the fourth received light amount corresponding to the received light signal output from the PD 122.
  • control unit 1 determines the target LD based on the non-linear increase rate in which the third light receiving amount is increased to the fourth light receiving amount when the third LD current is increased to the fourth LD current. Calculate and hold the current.
  • control unit 1 executes the APC1 check process (step S104).
  • the control unit 1 supplies the LD 121 with the maximum LD current that the LD 121 held in the APC 1 does not emit light to cause the LD to emit light, and holds a second received light amount corresponding to the received light signal output from the PD 122. do.
  • control unit 1 determines that the maximum LD current at which the LD 121 held in the APC 1 does not emit light is appropriate when the difference between the held light amount and the light amount of the background light is within the determination value. On the other hand, when the difference between the amount of received light received and the amount of light of the background light exceeds the determination value, the control unit 1 determines that an error occurs and ends the process. If the control unit 1 does not determine an error in step S104, the control unit 1 shifts the process to step S105.
  • step S105 the control unit 1 executes the APC2 check process.
  • the control unit 1 determines whether or not the diffuser 123 is normally set and whether or not the target LD current is appropriate.
  • the control unit 1 supplies the target LD current held by the APC 2 to the LD 121 to cause the LD to emit light, and holds a second light receiving light amount corresponding to the light receiving signal output from the PD 122. Then, the control unit 1 calculates the difference between the amount of received light received and the amount of background light.
  • the diffuser 123 is set normally, a part of the laser light emitted from the LD 121 is reflected by the diffuser 123 and incident on the PD 122. Therefore, the difference between the amount of light received in the APC2 check process and the amount of light received in the background light becomes large.
  • the diffuser 123 when the diffuser 123 is removed, a part of the laser light emitted from the LD 121 is not reflected by the diffuser 123, so that it does not enter the PD 122. Therefore, the amount of light received in the APC2 check process and the amount of light received in the background light are substantially equal to each other.
  • control unit 1 determines that the diffuser 123 is normally set when the difference between the received light amount held in the APC2 check process and the received light amount of the background light exceeds the determination value. On the other hand, when the difference between the received light amount held in the APC2 check process and the received light amount of the background light is within the determination value, the control unit 1 determines that an error occurs and ends the process.
  • the control unit 1 calculates the difference between the amount of received light held in the APC2 check process and the amount of target light.
  • the target light amount is the amount of light detected by the PD 122 when a laser beam having a target intensity is emitted from the LD 121, and is obtained in advance by, for example, actual measurement or calculation.
  • the control unit 1 determines that the target LD current held by the APC 2 is appropriate when the difference between the received light amount held in the APC2 check process and the target light amount is within the determination threshold value. Further, when the difference between the light receiving amount held in the APC2 check process and the target light amount exceeds the determination threshold value, the control unit 1 determines that an error occurs and ends the process.
  • step S105 the control unit 1 shifts the process to step S106.
  • step S106 the control unit 1 executes the HR voltage measurement process. In the HR voltage measurement process, the control unit 1 detects the HR voltage of the driver 31.
  • control unit 1 executes the drive circuit temperature measurement process (step S107).
  • the control unit 1 detects the temperature of the driver 31.
  • the control unit 1 executes the LDVCC measurement process (step S108).
  • the control unit 1 detects the LDVCC supplied to the LD121.
  • control unit 1 executes the HR voltage adjustment & correction process (step S109).
  • the control unit 1 responds to the VOP of the LD121 that fluctuates depending on the temperature of the drivers 31 and 31a so that the HR voltage becomes necessary and sufficient for passing the specified LD current through the LD121. Adjust and correct the LDVCC.
  • control unit 1 repeats the operation of causing the LD 121 to emit light with a high frequency pulse for distance measurement, starts distance measurement, and ends the process. After that, the control unit 1 starts the process again from step S101.
  • the control unit 1 detects the temperature, HR voltage, and LDVCC of the driver 31 under the control of the LSI 116 so that the HR voltage becomes necessary and sufficient for passing the specified LD current through the LD 121.
  • the case where the LDVCC is adjusted to the test light emission period according to the VOP of the LD121 which fluctuates depending on the temperature of the driver 31 has been described, but this is an example.
  • control unit 1 does not follow the control by the LSI 116, but detects the temperature, HR voltage, and LDVCC of the driver 31 by the control unit 1 alone, and sets the HR voltage necessary and sufficient for passing the specified LD current through the LD 121. Therefore, the LDVCC may be adjusted to the test light emission period according to the VOP of the LD121 which fluctuates depending on the temperature of the driver 31.
  • the LDD 113 which is an example of the drive device, has a temperature monitor circuit 33, an HR voltage monitor circuit 37, an LDVCC monitor circuit 32, and a control unit 1.
  • the temperature monitor circuit 33 detects the temperature of the driver 31 that drives the LD 121 during the test light emission period of the LD 121.
  • the HR voltage monitor circuit 37 detects the HR voltage of the driver 31 during the test light emission period.
  • the LDVCC monitor circuit 32 detects the LDVCC supplied to the LD121 during the test light emission period.
  • the control unit 1 adjusts the LDVCC to the test light emission period according to the VOP of the LD121 which fluctuates depending on the temperature of the driver 31 so that the HR voltage becomes necessary and sufficient for passing the specified LD current through the LD121.
  • the LDD 113 can reduce the power consumption of the LD 121 by supplying the minimum required LDVCC to the LD 121 in order to allow a specified (for example, specification) LD current to flow through the LD 121.
  • the driver 31 includes NMOS transistors Tr1 and Tr2 connected in series between the cathode of the LD121 whose anode is connected to the wiring to which the LDVCC is supplied and the ground.
  • the HR voltage monitor circuit 37 detects the potential difference between the cathode and ground of the LD 121 as the HR voltage. As a result, the LDD 113 can reduce the power consumption of the LD 121 when the LD 121 is provided in front of the driver 31.
  • the driver 31a includes the ProLiant transistors Tr4 and Tr5 connected in series between the wiring to which the LDVCC is supplied and the anode of the LD121 whose cathode is connected to the ground.
  • the HR voltage monitor circuit detects the potential difference between the wiring to which the LDVCC is supplied and the anode of the LD121 as the HR voltage. As a result, the LDD 113 can reduce the power consumption of the LD 121 when the LD 121 is provided after the driver 31a.
  • the control unit 1 adjusts the LDVCC based on the information indicating the relationship between the LD current of the LD121 and the VOP of the LD121, which fluctuates depending on the temperature of the driver 31.
  • the LDD 113 can flow a specified LD current through the LD 121 by supplying the LD 121 with the minimum required LD VCS according to the temperature fluctuation.
  • the driver 31 repeats the operation of causing the light emitting element to emit a test light and the operation of causing the main light to be emitted for distance measurement.
  • the control unit 1 corrects the power supply voltage based on the amount of temperature fluctuation of the driver 31 detected by the temperature monitor circuit 33 during the test light emission period before and after the main light emission and the LDVCC correction coefficient according to the amount of temperature fluctuation. ..
  • the LDD 113 can set the necessary and sufficient HR voltage more accurately.
  • the light emitting device 101 includes an LD 121, a temperature monitor circuit 33, an HR voltage monitor circuit 37, an LDVCC monitor circuit 32, and a control unit 1.
  • the LD121 emits light for distance measurement.
  • the temperature monitor circuit 33 detects the temperature of the driver 31 that drives the LD 121 during the test light emission period of the LD 121.
  • the HR voltage of the HR voltage monitor circuit 37 and the driver 31 is detected during the test light emission period.
  • the LDVCC monitor circuit 32 detects the LDVCC supplied to the LD121 during the test light emission period.
  • the control unit 1 adjusts the LDVCC to the test light emission period according to the VOP of the LD121 which fluctuates depending on the temperature of the driver 31 so that the HR voltage becomes necessary and sufficient for passing the specified LD current through the LD121.
  • the light emitting device 101 can reduce the power consumption of the LD 121 by supplying the minimum necessary LDVCC to the LD 121 in order to allow a specified (for example, specification) LD current to flow through the LD 121.
  • the information processing method includes that the control unit 1, which is an example of a computer, detects the temperature of the driver 31 that drives the LD 121 during the test light emission period of the LD 121, and detects the HR voltage of the driver 31 during the test light emission period. According to the detection of the LDVCC supplied to the LD121 during the test light emission period and the VOP of the LD121 which fluctuates depending on the temperature of the driver 31 so as to have a necessary and sufficient HR voltage for passing the specified drive current through the LD121. Includes adjusting the LDVCC to a test emission period. As a result, the information processing method can reduce the power consumption of the LD 121 by supplying the minimum required LDVCC to the LD 121 in order to allow a specified (for example, specification) LD current to flow through the LD 121.
  • the present technology can also have the following configurations.
  • a temperature monitor circuit that detects the temperature of the drive circuit that drives the light emitting element during the test light emission period of the light emitting element, and A headroom voltage monitor circuit that detects the headroom voltage of the drive circuit during the test light emission period, and a headroom voltage monitor circuit.
  • a power supply voltage monitor circuit that detects the power supply voltage supplied to the light emitting element during the test light emission period, and The power supply voltage is set to the test emission period according to the input / output potential difference of the light emitting element, which fluctuates depending on the temperature of the drive circuit, so that the headroom voltage becomes necessary and sufficient for passing a specified drive current through the light emitting element.
  • the drive circuit A transistor connected in series between the cathode of the light emitting element to which the anode is connected to the wiring to which the power supply voltage is supplied and the ground is provided.
  • the headroom voltage monitor circuit The drive device according to (1), wherein the potential difference between the cathode of the light emitting element and the ground is detected as the headroom voltage.
  • the headroom voltage monitor circuit The drive device according to (1), wherein the potential difference between the wiring to which the power supply voltage is supplied and the anode of the light emitting element is detected as the headroom voltage.
  • the control unit Any one of (1) to (3) above, the power supply voltage is adjusted based on the information indicating the relationship between the drive current of the light emitting element and the input / output voltage difference of the light emitting element, which fluctuates depending on the temperature of the drive circuit.
  • the drive device described in 1. The drive circuit The operation of causing the light emitting element to emit a test light and the operation of causing the main light to be emitted for distance measurement are repeated.
  • the control unit The power supply voltage is determined based on the temperature fluctuation amount of the drive circuit detected by the temperature monitor circuit during the test light emission period before and after the main light emission and the correction coefficient of the power supply voltage according to the temperature fluctuation amount.
  • the drive device according to any one of (1) to (4) above.
  • a light emitting element that emits light for distance measurement and A temperature monitor circuit that detects the temperature of the drive circuit that drives the light emitting element during the test light emission period of the light emitting element, and A headroom voltage monitor circuit that detects the headroom voltage of the drive circuit during the test light emission period, and a headroom voltage monitor circuit.
  • a power supply voltage monitor circuit that detects the power supply voltage supplied to the light emitting element during the test light emission period, and The power supply voltage is set to the test emission period according to the input / output potential difference of the light emitting element that fluctuates depending on the temperature of the drive circuit so that the headroom voltage becomes necessary and sufficient for passing a specified drive current through the light emitting element.
  • a light emitting device having a control unit and a control unit that adjusts to.
  • the computer To detect the temperature of the drive circuit that drives the light emitting element during the test light emission period of the light emitting element, To detect the headroom voltage of the drive circuit during the test emission period, To detect the power supply voltage supplied to the light emitting element during the test light emitting period, The power supply voltage is set to the test emission period according to the input / output potential difference of the light emitting element, which fluctuates depending on the temperature of the drive circuit, so that the headroom voltage becomes necessary and sufficient for passing a specified drive current through the light emitting element. To adjust and drive methods including.
  • Control unit 2 DCDC converter 3 LDDIC 31, 31a Drive circuit 32 LDVCC monitor circuit 33 Temperature monitor circuit 34 Selector 35 AD converter 36 Logic circuit 37 HR voltage monitor circuit 100
  • Distance measurement module 101 Light emitting device 112 Optical module 113 LDD 114 Lens 115 Distance Image Sensor 116 LSI 121 LD 122 PD 123 Diffuser

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Abstract

本開示に係る駆動装置(113)は、温度モニタ回路(33)と、ヘッドルーム電圧モニタ回路(37)と、電源電圧モニタ回路(32)と、制御部(1)とを有する。温度モニタ回路(33)は、発光素子(121)を駆動する駆動回路(31)の温度を発光素子(121)のテスト発光期間に検出する。ヘッドルーム電圧モニタ回路(37)は、駆動回路(31)のヘッドルーム電圧をテスト発光期間に検出する。電源電圧モニタ回路(32)は、発光素子(121)に供給される電源電圧をテスト発光期間に検出する。制御部(1)は、発光素子(121)に規定の駆動電流を流すために必要十分なヘッドルーム電圧となるように、駆動回路(31)の温度によって変動する発光素子(121)の入出力電位差に応じて、電源電圧をテスト発光期間に調整する。

Description

駆動装置、発光装置、および駆動方法
 本開示は、駆動装置、発光装置、および駆動方法に関する。
 半導体レーザなどの発光素子を用いたToF(Time Of Flight)方式の測距装置は、測定距離の延伸と安全性の向上を図るため、より高出力のレーザ光をより高周波数のパルスで出射することが求められている。発光素子を駆動する駆動装置は、より高出力のレーザ光をより高周波数のパルスで出射する場合、発光素子の駆動電流を最適化する必要がある。
 このため、測距が行われる前に発光素子をテスト発光させ、テスト発光期間に発光素子の駆動電流の変動を抑制する制御を行ってから、測距のために発光素子を本発光させる駆動装置がある(例えば、特許文献1参照)。
特開2019-096642号公報
 しかしながら、従来の駆動装置は、低消費電力化の点において改善の余地がある。
 そこで、本開示では、発光素子の消費電力を低減することができる駆動装置、発光装置、および駆動方法を提案する。
 本開示によれば、駆動装置が提供される。駆動装置は、温度モニタ回路と、ヘッドルーム電圧モニタ回路と、電源電圧モニタ回路と、制御部とを有する。温度モニタ回路は、発光素子を駆動する駆動回路の温度を前記発光素子のテスト発光期間に検出する。ヘッドルーム電圧モニタ回路は、前記駆動回路のヘッドルーム電圧を前記テスト発光期間に検出する。電源電圧モニタ回路は、前記発光素子に供給される電源電圧を前記テスト発光期間に検出する。制御部は、前記発光素子に規定の駆動電流を流すために必要十分なヘッドルーム電圧となるように、前記駆動回路の温度によって変動する前記発光素子の入出力電位差に応じて、前記電源電圧を前記テスト発光期間に調整する。
本開示の実施形態に係る測距モジュールの構成例を示す図である。 本開示の実施形態に係るLDDの構成例を示す図である。 本開示の実施形態に係る駆動回路の構成例を示す回路図である。 本開示の実施形態に係る駆動回路の構成例を示す回路図である。 本開示の実施形態に係る温度とLD電流値とVOPとの関係を示す図である。 本開示の実施形態に係る発光装置の変形例を示す図である。 本開示の実施形態に係るLDDの動作を示すタイミングチャートである。 本開示の実施形態に係るLDDの制御部が実行する処理の一例を示すフローチャートである。
 以下に、本開示の実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の各実施形態において、同一の部位には同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。
[1.測距モジュールの構成例]
 図1は、本開示の実施形態に係る測距モジュールの構成例を示す図である。図1に示す測距モジュール100は、ToF(Time Of Flight)方式によって対象物までの距離を測定する装置である。測距モジュール100は、レーザ光を出射して対象物によって反射されたレーザ光を受光し、レーザ光を出射してから受光するまでの時間、または、出射光と反射光との位相差に基づいて、対象物までの距離を測定する。
 測距モジュール100は、基板111、光学モジュール112、駆動装置(以下、「LDD:Laser Diode Driver」と記載する)113、レンズ114、距離画像センサ115、およびLSI(Large Scale Integrated Circuit)116を備える。
 光学モジュール112、LDD113、レンズ114、距離画像センサ115、およびLSI116は、基板111上に設けられる。光学モジュール112、LDD113は、レーザ光を出射する発光装置101として機能する。
 光学モジュール112は、発光素子(以下、「LD:Laser Diode」と記載する)121、PD(Photo Diode)122、およびディフューザ123を備える。LD121は、所定波長のレーザ光を出射する。LD121は、LDD113の制御に従って、対象物までの距離を測定するために用いられるレーザ光を出射する。
 PD122は、LD121から出射されるレーザ光の強度の測定に用いられる受光素子である。PD122は、受光量に応じた受光信号を出力する。PD122は、LD121から出射されるレーザ光の一部がディフューザ123によって反射されて戻る戻り光を受光し、戻り光の受光量に応じた受光信号を出力する。
 ディフューザ123は、LD121から出射されるレーザ光が、IEC(International Electrotechnical Commission)などにより定められる安全基準を満たすようにするために設けられる拡散部材である。LD121から出射されるレーザ光は、ディフューザ123を透過することによって拡散光となる。レーザ光の一部は、ディフューザ123によって反射されて、戻り光がPD122によって受光される。
 LDD113は、LD121に駆動電流を供給することにより、LD121の駆動を制御する。また、LDD113は、PD122から受信する受光信号に基づいて、LD121から出射されるレーザ光の強度を制御するAPC(Auto Power Control)を行う。
 レンズ114は、LD121から出射されるレーザ光が対象物から反射した反射光を距離画像センサ115の受光面に結像させる。距離画像センサ115は、ToF方式の距離画像センサであり、対象物までの距離(デプス)を画素毎に検出する。距離画像センサ115は、例えば、LD121から出射されるレーザ光と、対象物からの反射光との位相差を画素毎に検出し、位相差を示す情報をLSI116へ出力する。
 LSI116は、LDD113および距離画像センサ115の制御を行う。また、LSI116は、距離画像センサ115から入力される位相差の情報に基づいて、対象物までの距離を導出する。なお、図1に示した測距モジュール100の構成は、一例であり、Tof方式による測距が測定可能な構成であれば、他の構成であってもよい。
[2.LDDの構成例]
 次に、図2を参照し、LDD113の構成例について説明する。図2は、本開示の実施形態に係るLDDの構成例を示す図である。図2に示すように、LDD113は、制御部1と、DCDCコンバータ2と、LDDIC(Laser Diode Driver Integrated Circuit)3とを備える。
 LDDIC3は、駆動回路(以下、「ドライバ31」と記載する)と、電源電圧(以下、「LDVCC」と記載する)モニタ回路32と、温度モニタ回路33と、セレクタ34と、ADコンバータ35と、ロジック回路36とを備える。ドライバ31は、MOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタと、ヘッドルーム(以下、「HR」と記載する)電圧モニタ回路37とを備える。
 制御部1は、DCDCコンバータ2と、LDDIC3とに接続される。DCDCコンバータ2は、LD121のアノードと、LDVCCモニタ回路32とに接続される。また、DCDCコンバータ2は、キャパシタ124を介してグランドと接続される。LD121は、カソードがドライバ31に接続される。
 なお、ここでは、図示を省略しているが、制御部1は、LSI116に接続される。制御部1は、LSI116の制御に従い、DCDCコンバータ2の動作を制御することによって、LD121へ供給する直流のLDVCCを調整する。また、制御部1は、LSI116の制御に従い、ドライバ31内のMOSトランジスタをオンにしてLD121へ駆動電流を供給することによって、LD121を発光させる。
 ここで、図3および図4を参照し、ドライバ31の構成例について説明する。図3および図4は、本開示の実施形態に係る駆動回路の構成例を示す回路図である。図3に示すように、ドライバ31は、2つのNMOSトランジスタTr1,Tr2を備える。NMOSトランジスタTr1,Tr2は、LDVCCが供給される配線にアノードが接続されるLD121のカソードと、グランドとの間に直列に接続される。
 ドライバ31は、NMOSトランジスタTr1,Tr2をオンにしてLD121に駆動電流(以下、「LD電流」と記載する)を流すことによってLD121を発光させる。また、ドライバ31は、NMOSトランジスタTr1,Tr2をオフにすることによって、LD121の発光を停止させる。
 なお、図4に示すドライバ31aによってもLD121の発光制御を行うことができる。ドライバ31aは、2つのPMOSトランジスタTr4,Tr5を備える。PMOSトランジスタTr4,Tr5は、LDVCCが供給される配線と、LD121のアノードとの間に直列に接続される。LD121は、カソードがグランドに接続される。
 ドライバ31aは、PMOSトランジスタTr4,Tr5をオンにしてLD121にLD電流を流すことによってLD121を発光させる。また、ドライバ31aは、PMOSトランジスタTr4,Tr5をオフにすることによって、LD121の発光を停止させる。図2に示すドライバ31は、図4に示すドライバ31aによって構成されてもよい。
 ドライバ31,31aは、ドライバ31,31aは、HR電圧をある電圧以上確保しなければ駆動回路の特性に影響が出て、仕様通りの規定のLD電流をLD121に流すことができず、LD121を所望の出力強度で発光させることができない。このため、制御部1は、所望のLD電流を流す時のLD121の入出力電位差(以下、「VOP」と記載する)に対して、HR電圧を十分に確保できるように、LDVCCを設定する必要がある。
 図3に示すドライバ31では、HR電圧は、LD121のカソードとグランドとの間の電位差に相当する電圧である。また、図4に示すドライバ31aでは、LDVCCが供給される配線とLD121のアノードとの間の電位差に相当する電圧である。
 ただし、VOPは、温度変動の影響を受けて変動する。また、LDVCCも温度変動の影響を受けて変動する。このため、例えば、ドライバ31,31aの温度変動によってVOPが大きくなると、十分なHR電圧を確保することができず、所望のLD電流をLD121に流すことができなくなる。
 ここで、図5を参照し、駆動回路の温度とLD電流値とVOPとの関係について説明する。図5は、本開示の実施形態に係る温度とLD電流値とVOPとの関係を示す図である。図5に示すように、規定のLD電流を流そうとする場合、VOPは、高温になるほど大きくなり、低温になるほど小さくなる。
 このため、LDD113は、常温の状態から高温の状態になった場合に、規定のLD電流値のLD電流を流そうとすると、LDVCCを高くしなければ、十分なHR電圧を確保することができず、所望のLD電流をLD121に流すことができなくなる。
 このため、常温の状態から高温の状態になった場合に、例えば、ある程度余分にLDVCCを高くすることで、十分なHR電圧を確保することは行われてきた。しかしながら、LDVCCが所望のLD電流を流すために必要最小限の電圧よりも高い場合、無駄に電力を消費することになり、低消費電力化の点で改善の余地がある。
 そこで、LDD113の制御部1は、LD121に規定のLD電流を流すために必要十分なHR電圧となるように、ドライバ31,31aの温度によって変動するLD121のVOPに応じて、LDVCCを調整する構成を備える。図2へ戻り、LDVCCを調整することによって、必要十分なHR電圧を確保する構成について説明する。
 LDD113は、LD121のテスト発光期間に、LDVCCを調整することによって、必要十分なHR電圧を確保する処理を行う。具体的には、HR電圧モニタ回路37は、ドライバ31のHR電圧を検出してセレクタ34へ出力する。
 HR電圧モニタ回路37は、LD121のカソードとグランドとの間の電位差をHR電圧として検出してセレクタ34へ出力する。なお、図4に示すドライバ31aの場合、HR電圧モニタ回路37は、LDVCCが供給される配線とLD121のアノードとの間の電位差をHR電圧として検出してセレクタ34へ出力する。
 LDVCCモニタ回路32は、LD121に供給されるLDVCCを検出してセレクタ34へ出力する。温度モニタ回路33は、ドライバ31の温度を検出してセレクタ34へ出力する。なお、温度モニタ回路33は、LDD113に図4に示すドライバ31aが設けられる場合、ドライバ31aの温度を検出してセレクタ34へ出力する。
 セレクタ34は、HR電圧モニタ回路37からのHR電圧、LDVCCモニタ回路32からのLDVCC、および温度モニタ回路33の温度に応じた3つのアナログ信号から1つずつの信号を順次選択して選択してADコンバータ35へ出力する。
 ADコンバータ35は、セレクタ34から順次入力されるHR電圧に応じたアナログ信号、LDVCCに応じたアナログ信号、および温度に応じたアナログ信号をデジタル信号に変換して、ロジック回路36へ出力する。
 ロジック回路36は、ADコンバータ35から入力されるデジタル信号を、それぞれ、HR電圧の高さを示す情報、LDVCCの高さを示す情報、および温度の高さを示す情報に変換して、制御部1へ出力する。
 制御部1は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)などを有するマイクロコンピュータや各種の回路を含む。なお、制御部1は、一部または全部がASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等のハードウェアで構成されてもよい。
 制御部1は、CPUがROMに記憶されたプログラムを、RAMを作業領域として使用して実行することにより、DCDCコンバータ2の動作を制御することによって、LDVCCを調整する。
 制御部1は、例えば、図5に示す温度とLD電流値とVOPとの関係を示す情報を予め記憶する。制御部1は、温度とLD電流値とVOPとの関係を示す情報を参照することによって、温度モニタ回路33によって検出された温度のときに、規定のLD電流を流した場合におけるVOPを算出することができる。
 制御部1は、LDVCCが温度の変動によって変動しても、温度モニタ回路33によって温度が検出されたときのLDVCCをLDVCCモニタ回路32から取得することができる。また、制御部は、温度モニタ回路33によって温度が検出されたときのHR電圧をHR電圧モニタ回路37から取得することができる。
 このため、制御部1は、LD121に規定のLD電流を流すために必要十分なHR電圧となるように、ドライバ31の温度によって変動するLD121のVOPに応じて、LDVCCをテスト発光期間に調整することができる。
 このように、制御部1は、規定の(例えば、仕様の)LD電流をLD121に流すために必要なHR電圧を確保するために、必要最小限のLDVCCをLD121へ供給する。これにより、制御部1は、無駄にLDVCCを高く設定することがないため、LD121の消費電力を低減することができる。
 また、LDD113によれば、発光装置101の小型化も可能となる。次に、図6を参照し、ドライバ31を採用することによって、小型が可能になった発光装置の構成について説明する。図6は、本開示の実施形態に係る発光装置の変形例を示す図である。
 図1に示す発光装置101は、LDD113と光学モジュール112とが基板111上の同一平面に平置きされているが、図6に示すように、変形例に係る発光装置101aは、光学モジュール112は、LDD113上に積層された構造である。
 これにより、発光装置101aは、LDD113と光学モジュール112とが基板111上の同一平面に平置きされる場合に比べて、基板111上における専有面積を低減することができるので、小型化が可能となる。
 また、発光装置101aは、上層の光学モジュール112の発光に伴う発熱によって、下層のLDD113の温度が上昇するが、LDD113に設けられるドライバ31によって、必要最小限のLDVCCをLD121へ供給するので、諸費電力を低減できる。
[3.LDDの動作例]
 次に、図7を参照して、LDD113の動作例について説明する。図7は、本開示の実施形態に係るLDDの動作を示すタイミングチャートである。図7には、上から順に、LD電流の供給タイミング、PD受光信号の受信タイミング、HR電圧の検出タイミング、駆動回路の温度検出タイミング、およびLDVCCの検出タイミングを時系列に示している。
 図7に示すように、LDD113の動作期間は、テスト発光期間(調整期間)と、測距期間(実働期間)期間とに大別される。LDD113は、テスト発光期間の動作と、測距期間の動作とを繰り返し実行する。なお、図1には、1回目のテスト発光期間の動作と、測距期間の動作とを示している。
 LDD113は、テスト期間にLD121をテスト発光させて、APCおよびLDVCCの調整および補正を行った後に、測距のためにLD121を高周波数のパルスで本発光させる動作を繰り返す。
 LDD113は、例えば、時刻t1から時刻t2までの期間に、LD121をテスト発光させ、この期間にPD122から出力される受光信号に基づいて、APCを行う。その後、LDD113は、時刻t3から時刻t4までの期間に、LD121をテスト発光させ、この期間に、HR電圧を検出する(ステップS1)。
 続いて、LDD113は、時刻t4から時刻t5までの期間に、ドライバ31の温度を検出する(ステップS2)。その後、LDD113は、時刻t5から時刻t6までの期間に、LDVCCを検出する(ステップS3)。
 そして、LDD113は、時刻t6から測距期間に入る前の時刻t7までの期間に、HR電圧の調整および補正を行う(ステップS4)。このとき、LDD113は、LD121に規定のLD電流を流すために必要十分なHR電圧となるように、ドライバ31の温度によって変動するLDのVOPに応じて、LDVCCを調整することによって、HR電圧を調整する。
 そして、LDD113は、測距期間の終了後に、LD121をテスト発光させて、APC、HR電圧の検出、ドライバ31の温度検出、LDVCCの検出、およびHR電圧の調整および補正を行う。
 ここで、1回目のテスト期間と、2回目のテスト期間との間には、LD121を本発光させる測距期間がある。このため、ドライバ31の温度は、2回目のテスト期間の方が、1回目のテスト期間よりも高くなる。
 これにより、LDVCCも変動し、ドライバ31のNMOSトランジスタTr1,Tr2の入出力電圧特性も変動する。その結果、1回目のテスト期間と、2回目のテスト期間とでは、LD121に規定のLD電流を流すために確保しなければならないHR電圧も変動する。
 このため、LDD113は、2回目のテスト期間に、1回目のテスト期間で確保したHR電圧と同じHR電圧を確保するようにLDVCCを調整しても、LD121に規定のLD電流を流すために必要十分なHR電圧を設定することができない場合がある。
 そこで、LDD1の制御部1は、LD121の本発光前後のテスト発光期間に温度モニタ回路33によって検出されるドライバ31の温度の変動量と、温度の変動量に応じたLDVCCの補正係数とに基づいてLDVCCを補正する。
 例えば、制御部1は、ドライバ31の温度変動量と、温度変動によって変化する必要十分なHR電圧の変化量とが対応付けられたテーブルを予め記憶する。そして、制御部1は、1回目のテスト期間に検出されるドライバ31の温度と、2回目のテスト期間に検出されるドライバ31の温度の差を算出する。
 制御部1は、算出した温度差によって変動する必要十分なHR電圧をテーブルに基づいて導出し、導出したHR電圧にするためにLDVCCへ乗算すべき補正係数を算出して、調整後のLDVCCに乗算することによって、LDVCCを補正する。これにより、LDD113は、必要十分なHR電圧をより正確に設定することができる。
 なお、図7に示す例では、LDD113は、HR電圧の検出、ドライバ31の温度検出、およびLDVCCの検出の順に処理を実行したが、HR電圧の検出、ドライバ31の温度検出、およびLDVCCの検出を行う順序を任意の順序に入れ替えることができる。
[4.制御部が実行する処理]
 次に、図8を参照し、LDD133の制御部1が実行する処理について説明する。図8は、本開示の実施形態に係るLDDの制御部が実行する処理の一例を示すフローチャートである。
 図8に示すように、制御部1は、まず、背景光測定処理を実行する(ステップS101)。背景光測定処理において、制御部1は、LSI116の制御に従い、LD121を非発光の状態にして、PD122から出力される受光信号に応じた受光光量を背景光の光量として保持する。
 続いて、制御部1は、LSI116の制御に従い、APC1を実行する(ステップS102)。APC1において、制御部1は、LD121が非発光状態から発光状態になるLD電流よりも若干大きな第1のLD電流をLD121へ供給してLDを発光させ、PD122から出力される受光信号に応じた第1の受光光量を保持する。
 その後、制御部1は、第1のLD電流よりも若干大きな第2のLD電流をLD121へ供給してLDを発光させ、PD122から出力される受光信号に応じた第2の受光光量を保持する。
 ここで、LD121は、LD電流がある閾値電流を超えるまでは、LD電流の増大に対して線形的に発光強度が増大する。また、LD121は、LD電流がある閾値電流を超えると、LD電流の増大に対して非線形的に発光強度が増大する。
 制御部1は、かかるLD121の特性を利用して、閾値電流以下の第2のLD電流を第1のLD電流まで低減させたときの、第2の受光量が第1の受光量まで低減される低減率に基づいて、LD121が発光しない最大のLD電流を算出して保持する。
 続いて、制御部1は、LSI116の制御に従い、APC2を実行する(ステップS103)。APC2において、制御部1は、実際の測距対象物に対してLD121からレーザ光を出射させる場合のLD電流となるターゲットLD電流を算出する。
 測距モジュール100では、遠方の対象物にレーザ光を照射し、その反射光を受光する必要があるため、測距時に用いるLD121のレーザ光の所望の強度(以下、ターゲット強度と称する)は非常に大きくなる。
 従って、LD121からターゲット強度のレーザ光を出射させるためのLD電流は、線形区間を超え、非線形区間内に含まれる。そこで、制御部1は、LD電流の非線形区間内において、予め対象物を想定したターゲットLD電流よりも若干小さい第3のLD電流をLD121へ供給してLDを発光させ、PD122から出力される受光信号に応じた第3の受光光量を保持する。
 その後、制御部1は、ターゲットLD電流よりも若干大きな第4のLD電流をLD121へ供給してLDを発光させ、PD122から出力される受光信号に応じた第4の受光光量を保持する。
 そして、制御部1は、第3のLD電流を第4のLD電流まで増大させたときの、第3の受光量が第4の受光量まで増大される非線形の増大率に基づいて、ターゲットLD電流を算出して保持する。
 続いて、制御部1は、APC1チェック処理を実行する(ステップS104)。APC1チェック処理において、制御部1は、APC1において保持したLD121が発光しない最大のLD電流をLD121へ供給してLDを発光させ、PD122から出力される受光信号に応じた第2の受光光量を保持する。
 そして、制御部1は、保持した受光量と、背景光の光量との差が判定値以内である場合に、APC1において保持したLD121が発光しない最大のLD電流を適正と判定する。一方、制御部1は、保持した受光量と、背景光の光量との差が判定値を超えている場合に、エラーと判定して処理を終了する。制御部1は、ステップS104において、エラーと判定しない場合、処理をステップS105へ移す。
 ステップS105において、制御部1は、制御部1は、APC2チェック処理を実行する。APC2チェック処理において、制御部1は、ディフューザ123が正常に設定されているか否か、およびターゲットLD電流が適切か否かを判定する。
 制御部1は、APC2において保持したターゲットLD電流をLD121へ供給してLDを発光させ、PD122から出力される受光信号に応じた第2の受光光量を保持する。そして、制御部1は、保持した受光量と背景光の光量との差を算出する。
 このとき、ディフューザ123が正常に設定されていれば、LD121から出射されるレーザ光の一部がディフューザ123によって反射されてPD122に入射する。このため、APC2チェック処理において保持される受光量と背景光の受光量との差が大きくなる。
 これに対して、ディフューザ123が外れている場合、LD121から出射されるレーザ光の一部がディフューザ123によって反射されないので、PD122に入射しない。このため、APC2チェック処理において保持される受光量と背景光の受光量とは、ほぼ等しくなる。
 そこで、制御部1は、APC2チェック処理において保持される受光量と背景光の受光量との差が判定値を超えている場合に、ディフューザ123が正常に設定されていると判定する。一方、制御部1は、APC2チェック処理において保持される受光量と背景光の受光量との差が判定値以内である場合に、エラーと判定して処理を終了する。
 その後、制御部1は、APC2チェック処理において保持される受光量と、ターゲット光量との差を算出する。ターゲット光量は、LD121からターゲット強度のレーザ光を出射したときにPD122により検出される光量であり、例えば、実測又は計算により事前に求められる。
 制御部1は、APC2チェック処理において保持される受光量と、ターゲット光量との差が判定閾値以内である場合に、APC2において保持したターゲットLD電流を適正と判定する。また、制御部1は、APC2チェック処理において保持される受光量と、ターゲット光量との差が判定閾値を超えている場合に、エラーと判定して処理を終了する。
 制御部1は、ステップS105においてエラーと判定されない場合、処理をステップS106へ移す。ステップS106において、制御部1は、HR電圧測定処理を実行する。HR電圧測定処理において、制御部1は、ドライバ31のHR電圧を検出する。
 続いて、制御部1は、駆動回路温度測定処理を実行する(ステップS107)。駆動回路温度測定処理において、制御部1は、ドライバ31の温度を検出する。その後、制御部1は、LDVCC測定処理を実行する(ステップS108)。LDVCC測定処理において、制御部1は、LD121に供給されるLDVCCを検出する。
 そして、制御部1は、HR電圧の調整&補正処理を実行する(ステップS109)。HR電圧の調整&補正処理において、制御部1は、LD121に規定のLD電流を流すために必要十分なHR電圧となるように、ドライバ31,31aの温度によって変動するLD121のVOPに応じて、LDVCCの調整および補正を行う。
 その後、制御部1は、測距のためにLD121を高周波数のパルスで本発光させる動作を繰り返し、測距を開始して処理を終了する。その後、制御部1は、ステップS101から再度処理を開始する。
 なお、上述した実施形態では、制御部1がLSI116の制御に従って、ドライバ31の温度、HR電圧、およびLDVCCを検出し、LD121に規定のLD電流を流すために必要十分なHR電圧となるように、ドライバ31の温度によって変動するLD121のVOPに応じて、LDVCCをテスト発光期間に調整する場合について説明したが、これは一例である。
 例えば、制御部1は、LSI116による制御に従うのではなく、制御部1単体でドライバ31の温度、HR電圧、およびLDVCCを検出し、LD121に規定のLD電流を流すために必要十分なHR電圧となるように、ドライバ31の温度によって変動するLD121のVOPに応じて、LDVCCをテスト発光期間に調整する構成であってもよい。
[5.効果]
 駆動装置の一例であるLDD113は、温度モニタ回路33と、HR電圧モニタ回路37と、LDVCCモニタ回路32と、制御部1とを有する。温度モニタ回路33は、LD121を駆動するドライバ31の温度をLD121のテスト発光期間に検出する。HR電圧モニタ回路37は、ドライバ31のHR電圧をテスト発光期間に検出する。LDVCCモニタ回路32は、LD121に供給されるLDVCCをテスト発光期間に検出する。制御部1は、LD121に規定のLD電流を流すために必要十分なHR電圧となるように、ドライバ31の温度によって変動するLD121のVOPに応じて、LDVCCをテスト発光期間に調整する。これにより、LDD113は、規定の(例えば、仕様の)LD電流をLD121に流すために、必要最小限のLDVCCをLD121へ供給することによって、LD121の消費電力を低減することができる。
 ドライバ31は、LDVCCが供給される配線にアノードが接続されるLD121のカソードと、グランドとの間に直列に接続されるNMOSトランジスタTr1,Tr2を備える。HR電圧モニタ回路37は、LD121のカソードとグランドとの間の電位差をHR電圧として検出する。これにより、LDD113は、LD121がドライバ31の前段に設けられる場合に、LD121の消費電力を低減することができる。
 ドライバ31aは、LDVCCが供給される配線と、カソードがグランドに接続されるLD121のアノードとの間に直列に接続されるPMOSトランジスタTr4,Tr5を備える。HR電圧モニタ回路は、LDVCCが供給される配線とLD121のアノードとの間の電位差をHR電圧として検出する。これにより、LDD113は、LD121がドライバ31aの後段に設けられる場合に、LD121の消費電力を低減することができる。
 制御部1は、ドライバ31の温度によって変動するLD121のLD電流とLD121のVOPとの関係を示す情報に基づいてLDVCCを調整する。これにより、LDD113は、温度の変動に応じた必要最小限のLDVCCをLD121に供給することによって、LD121に規定のLD電流を流すことができる。
 ドライバ31は、発光素子をテスト発光させる動作と測距のために本発光させる動作とを繰り返す。制御部1は、本発光前後のテスト発光期間に温度モニタ回路33によって検出されるドライバ31の温度の変動量と、温度の変動量に応じたLDVCCの補正係数とに基づいて電源電圧を補正する。これにより、LDD113は、必要十分なHR電圧をより正確に設定することができる。
 発光装置101は、LD121と、温度モニタ回路33と、HR電圧モニタ回路37と、LDVCCモニタ回路32と、制御部1とを有する。LD121は、測距用の光を出射する。温度モニタ回路33は、LD121を駆動するドライバ31の温度をLD121のテスト発光期間に検出する。HR電圧モニタ回路37と、ドライバ31のHR電圧をテスト発光期間に検出する。LDVCCモニタ回路32は、LD121に供給されるLDVCCをテスト発光期間に検出する。制御部1は、LD121に規定のLD電流を流すために必要十分なHR電圧となるように、ドライバ31の温度によって変動するLD121のVOPに応じて、LDVCCをテスト発光期間に調整する。これにより、発光装置101は、規定の(例えば、仕様の)LD電流をLD121に流すために、必要最小限のLDVCCをLD121へ供給することによって、LD121の消費電力を低減することができる。
 情報処理方法は、コンピュータの一例である制御部1が、LD121を駆動するドライバ31の温度をLD121のテスト発光期間に検出することと、ドライバ31のHR電圧をテスト発光期間に検出することと、LD121に供給されるLDVCCをテスト発光期間に検出することと、LD121に規定の駆動電流を流すために必要十分なHR電圧となるように、ドライバ31の温度によって変動するLD121のVOPに応じて、LDVCCをテスト発光期間に調整することとを含む。これにより、情報処理方法は、規定の(例えば、仕様の)LD電流をLD121に流すために、必要最小限のLDVCCをLD121へ供給することによって、LD121の消費電力を低減することができる。
 なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また他の効果があってもよい。
 なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
(1)
 発光素子を駆動する駆動回路の温度を前記発光素子のテスト発光期間に検出する温度モニタ回路と、
 前記駆動回路のヘッドルーム電圧を前記テスト発光期間に検出するヘッドルーム電圧モニタ回路と、
 前記発光素子に供給される電源電圧を前記テスト発光期間に検出する電源電圧モニタ回路と、
 前記発光素子に規定の駆動電流を流すために必要十分なヘッドルーム電圧となるように、前記駆動回路の温度によって変動する前記発光素子の入出力電位差に応じて、前記電源電圧を前記テスト発光期間に調整する制御部と
 を有する駆動装置。
(2)
 前記駆動回路は、
 前記電源電圧が供給される配線にアノードが接続される前記発光素子のカソードと、グランドとの間に直列に接続されるトランジスタを備え、
 前記ヘッドルーム電圧モニタ回路は、
 前記発光素子のカソードと前記グランドとの間の電位差を前記ヘッドルーム電圧として検出する
 前記(1)に記載の駆動装置。
(3)
 前記駆動回路は、
 前記電源電圧が供給される配線と、カソードがグランドに接続される前記発光素子のアノードとの間に直列に接続されるトランジスタを備え、
 前記ヘッドルーム電圧モニタ回路は、
 前記電源電圧が供給される配線と前記発光素子のアノードとの間の電位差を前記ヘッドルーム電圧として検出する
 前記(1)に記載の駆動装置。
(4)
 前記制御部は、
 前記駆動回路の温度によって変動する前記発光素子の駆動電流と前記発光素子の入出力電圧差との関係を示す情報に基づいて前記電源電圧を調整する
 前記(1)~(3)のいずれか一つに記載の駆動装置。
(5)
 前記駆動回路は、
 前記発光素子をテスト発光させる動作と測距のために本発光させる動作とを繰り返し、
 前記制御部は、
 前記本発光前後の前記テスト発光期間に前記温度モニタ回路によって検出される前記駆動回路の温度の変動量と、前記温度の変動量に応じた前記電源電圧の補正係数とに基づいて前記電源電圧を補正する
 前記(1)~(4)のいずれか一つに記載の駆動装置。
(6)
 測距用の光を出射する発光素子と、
 前記発光素子を駆動する駆動回路の温度を前記発光素子のテスト発光期間に検出する温度モニタ回路と、
 前記駆動回路のヘッドルーム電圧を前記テスト発光期間に検出するヘッドルーム電圧モニタ回路と、
 前記発光素子に供給される電源電圧を前記テスト発光期間に検出する電源電圧モニタ回路と、
 前記発光素子に規定の駆動電流を流すために必要十分なヘッドルーム電圧となるように、前記駆動回路の温度によって変動する前記発光素子の入出力電位差に応じて、前記電源電圧を前記テスト発光期間に調整する制御部と
 を有する発光装置。
(7)
 コンピュータが、
 発光素子を駆動する駆動回路の温度を前記発光素子のテスト発光期間に検出することと、
 前記駆動回路のヘッドルーム電圧を前記テスト発光期間に検出することと、
 前記発光素子に供給される電源電圧を前記テスト発光期間に検出することと、
 前記発光素子に規定の駆動電流を流すために必要十分なヘッドルーム電圧となるように、前記駆動回路の温度によって変動する前記発光素子の入出力電位差に応じて、前記電源電圧を前記テスト発光期間に調整することと
 を含む駆動方法。
 1 制御部
 2 DCDCコンバータ
 3 LDDIC
 31,31a 駆動回路
 32 LDVCCモニタ回路
 33 温度モニタ回路
 34 セレクタ
 35 ADコンバータ
 36 ロジック回路
 37 HR電圧モニタ回路
 100 測距モジュール
 101 発光装置
 112 光学モジュール
 113 LDD
 114 レンズ
 115 距離画像センサ
 116 LSI
 121 LD
 122 PD
 123 ディフューザ

Claims (7)

  1.  発光素子を駆動する駆動回路の温度を前記発光素子のテスト発光期間に検出する温度モニタ回路と、
     前記駆動回路のヘッドルーム電圧を前記テスト発光期間に検出するヘッドルーム電圧モニタ回路と、
     前記発光素子に供給される電源電圧を前記テスト発光期間に検出する電源電圧モニタ回路と、
     前記発光素子に規定の駆動電流を流すために必要十分なヘッドルーム電圧となるように、前記駆動回路の温度によって変動する前記発光素子の入出力電位差に応じて、前記電源電圧を前記テスト発光期間に調整する制御部と
     を有する駆動装置。
  2.  前記駆動回路は、
     前記電源電圧が供給される配線にアノードが接続される前記発光素子のカソードと、グランドとの間に直列に接続されるトランジスタを備え、
     前記ヘッドルーム電圧モニタ回路は、
     前記発光素子のカソードと前記グランドとの間の電位差を前記ヘッドルーム電圧として検出する
     請求項1に記載の駆動装置。
  3.  前記駆動回路は、
     前記電源電圧が供給される配線と、カソードがグランドに接続される前記発光素子のアノードとの間に直列に接続されるトランジスタを備え、
     前記ヘッドルーム電圧モニタ回路は、
     前記電源電圧が供給される配線と前記発光素子のアノードとの間の電位差を前記ヘッドルーム電圧として検出する
     請求項1に記載の駆動装置。
  4.  前記制御部は、
     前記駆動回路の温度によって変動する前記発光素子の駆動電流と前記発光素子の入出力電圧差との関係を示す情報に基づいて前記電源電圧を調整する
     請求項1に記載の駆動装置。
  5.  前記駆動回路は、
     前記発光素子をテスト発光させる動作と測距のために本発光させる動作とを繰り返し、
     前記制御部は、
     前記本発光前後の前記テスト発光期間に前記温度モニタ回路によって検出される前記駆動回路の温度の変動量と、前記温度の変動量に応じた前記電源電圧の補正係数とに基づいて前記電源電圧を補正する
     請求項1に記載の駆動装置。
  6.  測距用の光を出射する発光素子と、
     前記発光素子を駆動する駆動回路の温度を前記発光素子のテスト発光期間に検出する温度モニタ回路と、
     前記駆動回路のヘッドルーム電圧を前記テスト発光期間に検出するヘッドルーム電圧モニタ回路と、
     前記発光素子に供給される電源電圧を前記テスト発光期間に検出する電源電圧モニタ回路と、
     前記発光素子に規定の駆動電流を流すために必要十分なヘッドルーム電圧となるように、前記駆動回路の温度によって変動する前記発光素子の入出力電位差に応じて、前記電源電圧を前記テスト発光期間に調整する制御部と
     を有する発光装置。
  7.  コンピュータが、
     発光素子を駆動する駆動回路の温度を前記発光素子のテスト発光期間に検出することと、
     前記駆動回路のヘッドルーム電圧を前記テスト発光期間に検出することと、
     前記発光素子に供給される電源電圧を前記テスト発光期間に検出することと、
     前記発光素子に規定の駆動電流を流すために必要十分なヘッドルーム電圧となるように、前記駆動回路の温度によって変動する前記発光素子の入出力電位差に応じて、前記電源電圧を前記テスト発光期間に調整することと
     を含む駆動方法。
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