DE112020000682T5

DE112020000682T5 - Lichtquellenvorrichtung und elektronische vorrichtung

Info

Publication number: DE112020000682T5
Application number: DE112020000682.4T
Authority: DE
Inventors: Takashi Masuda; Mitsushi TABATA; Koichi Okamoto; Yasuo Oba
Original assignee: Sony Semiconductor Solutions Corp
Current assignee: Sony Semiconductor Solutions Corp
Priority date: 2019-02-05
Filing date: 2020-01-16
Publication date: 2021-11-04
Also published as: CN113366718A; CN113366718B; JP2020126947A; WO2020162129A1; US20220094139A1

Abstract

Eine Lichtquellenvorrichtung gemäß einer Ausführungsform enthält: einen ersten Widerstand (101), der mit einem gegebenen Potential verbunden ist; ein lichtemittierendes Element (12), das mit dem ersten Widerstand in Reihe geschaltet ist und das dafür konfiguriert ist, mit einem gegebenen Strom versorgt zu werden und somit eine gegebene Lichtmenge zu emittieren; einen zweiten Widerstand (102), der mit dem gegebenen Potential verbunden ist; und eine erste Stromquelle (104), die mit dem zweiten Widerstand in Reihe geschaltet ist und die dafür konfiguriert ist, einen Strom bereitzustellen, der erhalten wird, indem ein einem Überstrom entsprechender Strom zu dem gegebenen Strom addiert wird, und eine erste Spannung an einem ersten Verbindungsteil, wo der erste Widerstand und das lichtemittierende Element miteinander verbunden sind, und eine zweite Spannung an einem zweiten Verbindungsteil, wo der zweite Widerstand und die erste Stromquelle miteinander verbunden sind, entnommen werden.

Description

Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Lichtquellenvorrichtung und eine elektronische Vorrichtung.
Hintergrund
Lichtemittierende Elemente, die Licht entsprechend einem Strom emittieren, wie etwa Laserdioden sind bekannt. Wenn aufgrund beispielsweise eines Fehlers bzw. einer Störung in einem Stromversorgungssystem in solch ein lichtemittierendes Element ein einen Auslegungswert weit übersteigender Strom (Überstrom) fließt, besteht eine Gefahr, dass die Emission einer unerwartet großen Lichtmenge oder, je nach den Umständen, eine Zerstörung des lichtemittierenden Elements selbst verursacht wird. Folglich wurden Techniken vorgeschlagen, um einen in ein lichtemittierendes Element fließenden Strom zu überwachen.
Zitatliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: Offengelegtes japanisches Patent Veröffentlichungsnummer 2001-016082
Patentliteratur 2: Offengelegtes japanisches Patent Veröffentlichungsnummer: 2013-066085

Zusammenfassung
Technisches Problem
Als eines der Verfahren zum Überwachen eines Stroms, der in ein lichtemittierendes Element fließt, gibt es ein Verfahren, bei dem ein Detektionswiderstand in einen Pfad eingesetzt wird, über den dem lichtemittierenden Element Strom zugeführt wird und eine Spannung zwischen beiden Enden des Detektionswiderstands gemessen wird. In dem Verfahren, bei dem ein Detektionswiderstand in einen Strompfad eingesetzt wird, kann jedoch, wenn der Detektionswiderstand mittels eines Widerstands in einem Chip implementiert ist, da der Widerstandswert des Widerstands im Chip stark variiert, ein Problem bei der Genauigkeit des Überwachungsergebnisses auftreten.
Es gibt ein Verfahren, bei dem ein Strom (eine Kopie bzw. Replik), der von der gleichen Stromversorgung wie jener eines lichtemittierenden Elements zugeführt wird, überwacht wird und somit davon ausgegangen wird, dass ein Strom, der in das lichtemittierende Element fließt, überwacht wird. Dieses Verfahren birgt jedoch eine Möglichkeit, dass ein Defekt in dem in das lichtemittierende Element fließenden Strom nicht detektiert werden kann.
Eine Aufgabe der Offenbarung besteht darin, eine Lichtquellenvorrichtung und eine elektronische Vorrichtung bereitzustellen, die imstande sind, einen Strom, der in ein lichtemittierendes Element fließt, genauer zu detektieren.
Lösung für das Problem
Um das oben beschriebene Problem zu lösen, weist eine Lichtquellenvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung einen ersten Widerstand, der mit einem gegebenen Potential verbunden ist, ein lichtemittierendes Element, das mit dem ersten Widerstand in Reihe geschaltet ist und das dafür konfiguriert ist, mit einem gegebenen Strom versorgt zu werden und somit eine gegebene Lichtmenge zu emittieren, einen zweiten Widerstand, der mit dem gegebenen Potential verbunden ist, und eine erste Stromquelle auf, die mit dem zweiten Widerstand in Reihe geschaltet ist und die dafür konfiguriert ist, einen Strom bereitzustellen, der erhalten wird, indem ein einem Überstrom entsprechender Strom zu dem gegebenen Strom addiert wird, wobei eine erste Spannung an einem ersten Verbindungsteil, wo der erste Widerstand und das lichtemittierende Element miteinander verbunden sind, und eine zweite Spannung an einem zweiten Verbindungsteil, wo der zweite Widerstand und die erste Stromquelle miteinander verbunden sind, entnommen werden.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Beispiels einer Lichtquellenvorrichtung veranschaulicht, die für jede Ausführungsform verwendet werden kann.
2 ist ein Diagramm, um ein Beispiel einer Konfiguration zum Detektieren eines Ansteuerungsstroms zu einer Laserdiode gemäß einer bestehenden Technik zu erläutern.
3 ist ein Diagramm, um ein Beispiel einer Konfiguration zum Detektieren eines Überstroms zu einer Laserdiode gemäß einer bestehenden Technik zu erläutern.
4 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Beispiels eines Treibers gemäß einer ersten Ausführungsform veranschaulicht.
5A ist ein Diagramm, das ein anderes Beispiel einer Verbindung eines Pfads einer Hauptleitung veranschaulicht, die für die erste Ausführungsform verwendbar ist.
5B ist ein Diagramm, das ein anderes Beispiel einer Verbindung eines Pfads einer Hauptleitung veranschaulicht, die für die erste Ausführungsform verwendbar ist.
6 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Beispiels eines Treibers gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
7 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Beispiels eines Treibers gemäß einer ersten Modifikation der zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
8 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Beispiels eines Treibers gemäß einer zweiten Modifikation der zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
9 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Beispiels eines Treibers veranschaulicht, der für die zweite Modifikation der zweiten Ausführungsform verwendbar ist.
10A ist ein Diagramm, das ein erstes Beispiel einer Konfiguration im Fall einer Ansteuerung mehrerer Laserdioden gemäß einer dritten Ausführungsform veranschaulicht.
10B ist ein Diagramm, das ein zweites Beispiel der Konfiguration im Fall einer Ansteuerung mehrerer Laserdioden gemäß der dritten Ausführungsform veranschaulicht.
10C ist ein Diagramm, das ein drittes Beispiel der Konfiguration im Fall einer Ansteuerung mehrerer Laserdioden gemäß der dritten Ausführungsform veranschaulicht.
11 ist ein Diagramm, um eine Steuerung gemäß einer ersten Modifikation der dritten Ausführungsform zu erläutern.
12 ist ein Diagramm, um eine Steuerung gemäß einer zweiten Modifikation der dritten Ausführungsform zu erläutern.
13A ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Implementierung eines Treibers und eines LD-Arrays gemäß einer vierten Ausführungsform schematisch veranschaulicht.
13B ist ein Diagramm, das das Beispiel einer Implementierung eines Treibers und eines LD-Arrays gemäß der vierten Ausführungsform schematisch veranschaulicht.
13C ist ein Diagramm, das das Beispiel einer Implementierung eines Treibers und eines LD-Arrays gemäß der vierten Ausführungsform schematisch veranschaulicht.
14A ist ein Diagramm, um ein Beispiel einer Anordnung jedes im Treiber enthaltenen Elements auf einem LDD-Chip gemäß der vierten Ausführungsform zu erläutern.
14B ist ein Diagramm, um das Beispiel einer Anordnung jedes im Treiber enthaltenen Elements auf dem LDD-Chip zu erläutern.
15A ist ein Diagramm, um ein Beispiel in dem Fall zu erläutern, in dem ferner ein Kondensator auf dem LDD-Chip gemäß der vierten Ausführungsform angeordnet ist.
15B ist ein Diagramm, um das Beispiel in dem Fall zu erläutern, in dem ferner ein Kondensator auf dem LDD-Chip gemäß der vierten Ausführungsform angeordnet ist.
15C ist ein Diagramm, um ein Beispiel in dem Fall zu erläutern, in dem ferner ein Kondensator auf dem LDD-Chip gemäß der vierten Ausführungsform angeordnet ist.
16 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Beispiels einer Entfernungsmessvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform veranschaulicht.
17 ist ein Diagramm, das ein Histogramm eines Beispiels basierend auf Zeiten veranschaulicht, zu denen jeweils ein Lichtempfänger Licht empfängt, der für die fünfte Ausführungsform verwendbar ist.
18 ist ein Diagramm, das ein Nutzungsbeispiel veranschaulicht, in dem die Entfernungsmessvorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform gemäß einer sechsten Ausführungsform verwendet wird.
19 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Fahrzeugsteuerungssystems veranschaulicht, das ein Beispiel eines Systems zur Steuerung mobiler Objekte ist, für das die Technik gemäß der Offenbarung verwendbar ist.
20 ist ein Diagramm, das ein Beispiel von Positionen veranschaulicht, an denen Bildgebungseinheiten eingerichtet sind.

Beschreibung von Ausführungsformen
Jede Ausführungsform der Offenbarung wird im Folgenden basierend auf den Zeichnungen im Detail beschrieben. In jeder Ausführungsform unten sind die gleichen Komponenten mit der gleichen Bezugsziffer bezeichnet und wird somit eine redundante Beschreibung unterlassen.
Unter den Ausführungsformen gemeinsame Konfiguration
Die Offenbarung bezieht sich auf eine Steuerung eines lichtemittierenden Elements, das Licht entsprechend einem Strom emittiert, wie etwa einer Laserdiode. 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Beispiels einer Lichtquellenvorrichtung veranschaulicht, die für jede Ausführungsform verwendbar ist.
Die lichtemittierende Vorrichtung wird unten als Laserdiode (LD) beschrieben. Unter Ausnutzung ausgezeichneter Charakteristiken hinsichtlich der Linearität des sich ausbreitenden Lichts und der Lichtfokussierung, einer schnellen Ansprechgeschwindigkeit und eines geringen Leistungsverbrauchs werden Laserdioden auf verschiedenen Gebieten wie etwa einer Abstandsmessung, einer Lichtübertragung und elektrofotografischer Drucker verwendet. Für die Offenbarung verwendbare lichtemittierende Elemente sind nicht auf Laserdioden beschränkt. Beispielsweise ist als lichtemittierendes Element eine LED (lichtemittierende Diode) verwendbar.
In 1 enthält die Lichtquellenvorrichtung 1 einen Treiber 10 und eine Laserdiode 12. Ein Controller 11 kann in der Lichtquellenvorrichtung 1 enthalten sein. Der Treiber 10 steuert die Laserdiode 12 an und veranlasst die Laserdiode 12, Licht gemäß der Steuerung des Controllers 11 zu emittieren. Der Controller 11 enthält beispielsweise eine CPU (zentrale Verarbeitungseinheit) und einen Speicher, stellt ein Steuerungssignal 40, das gemäß einem Programm, das vorher in einem Speicher gespeichert wird, durch die CPU erzeugt wird, dem Treiber 10 bereit und steuert den Treiber 10. Basierend auf einem Detektionssignal 42, das vom Treiber 10 abgegeben wird, bestimmt der Controller 11, ob der Laserdiode 12 ein Überstrom zugeführt wird. Wenn bestimmt wird, dass der Laserdiode 12 ein Überstrom zugeführt wird, erzeugt der Controller 11 ein Steuerungssignal 43, das diesen Umstand angibt, und stellt das Steuerungssignal 43 dem Treiber 10 bereit.
Man nehme an, dass der Überstrom ein Strom ist, der größer ist als ein Strom, um die Laserdiode 12 zu veranlassen, eine gegebene Lichtmenge zu emittieren, und die Differenz zwischen den Strömen bei oder oberhalb einer Schwelle liegt.
Der Treiber 10 enthält eine Ansteuerungseinheit 20 und einen Detektor 21. Die Ansteuerungseinheit 20 erzeugt einen Ansteuerungsstrom, um zu veranlassen, dass die Laserdiode 12 Licht emittiert, gemäß dem Steuerungssignal 40, das vom Controller 11 bereitgestellt wird, und führt den erzeugten Ansteuerungsstrom der Laserdiode 12 zu. Die Ansteuerungseinheit 20 kann das Ein/Ausschalten einer Laseremission durch die Laserdiode 12 gemäß dem Steuerungssignal 43 steuern, das vom Controller 11 bereitgestellt wird. Die Ansteuerungseinheit 20 stellt ein Signal 41, das einen Stromwert des Ansteuerungsstrom angibt, der die Laserdiode 12 ansteuert, dem Detektor 21 bereit. Der Detektor 21 stellt dem Controller 11 das Detektionssignal 42 bereit, das auf dem Signal 41 basiert, das von der Ansteuerungseinheit 20 bereitgestellt wird.
Eine Bestimmung darüber, ob der Laserdiode 12 ein Überstrom zugeführt wird, kann durch den Detektor 21 bzw. den Controller 11 vorgenommen werden. Beispielsweise bestimmt der Detektor 21, ob der Laserdiode 12 ein Überstrom zugeführt wird, basierend auf dem Signal 41, das von der Ansteuerungseinheit 20 bereitgestellt wird. Als Ergebnis stellt, wenn bestimmt wird, dass der Laserdiode 12 ein Überstrom zugeführt wird, der Detektor 21 ein Signal, das diesen Umstand angibt, der Ansteuerungseinheit 20 bereit. Entsprechend dem Signal stoppt die Ansteuerungseinheit 20 beispielsweise eine Lichtemission der Laserdiode 12. Auf diese Weise ist es, indem das Signal, das angibt, dass der Laserdiode 12 ein Überstrom zugeführt wird, vom Detektor 21 der Ansteuerungseinheit 20 direkt zugeführt wird, möglich, die Ansprechgeschwindigkeit zu erhöhen.
Beispiel einer Konfiguration gemäß einer bestehenden Technik
Vor einer Beschreibung der Offenbarung wird anhand der 2 und 3 ein Beispiel einer Konfiguration zum Detektieren eines Ansteuerungsstroms zur Laserdiode 12 gemäß einer bestehenden Technik beschrieben. 2 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Beispiels eines Treibers gemäß der bestehenden Technik veranschaulicht. In 2 und 3 entspricht jeder der Treiber 200a und 200b dem in 1 oben beschriebenen Treiber 10. Sowohl ein ADC (Analog-Digital-Wandler) 209 in 2 als auch ein Komparator 210 in 3 entsprechen dem Detektor 21 im Treiber 10 in 1.
Der Treiber 200a enthält einen Widerstand R_D, einen Transistor 203, der in P-Kanal-MOS-(Metall-Oxid-Halbleiter-)Transistor ist, und eine Stromquelle 204, die einen Strom I_L bereitstellt. Der Strom I_L ist beispielsweise ein Strom, um die Laserdiode 12 zu veranlassen, eine gegebene Lichtmenge zu emittieren.
In 2 ist ein Ende des Widerstands R_D mit der Stromversorgung einer Spannung V_DD verbunden. Das andere Ende des Widerstands R_D ist über den Drain und die Source des Transistors 203 und eine Verbindungsstelle 202a mit der Anode der Laserdiode 12 verbunden. Die Kathode der Laserdiode 12 ist über eine Verbindungsstelle 202b mit der Stromquelle 204 verbunden.
Indem man Operationen der Stromquelle 204 mit einer Ansteuerungsschaltung, die in der Ansteuerungseinheit 20 enthalten und in der Zeichnung nicht veranschaulicht ist, steuert, ist es beispielsweise möglich, eine Lichtemission durch die Laserdiode 12 zu steuern. Durch Steuern der Stromquelle 204 mittels einer Rechteckwelle mit einem gegebenen Tastverhältnis ist es beispielsweise möglich, die Laserdiode 12 zu veranlassen, eine dem Tastverhältnis entsprechende Lichtmenge zu emittieren.
Die Verbindungsstellen 202a und 202b sind angeordnet, um, wenn die Laserdiode 12 und der Treiber 200a separat konfiguriert sind, die Laserdiode 12 und den Treiber 202a miteinander zu verbinden.
In der Konfiguration wird eine Spannung an einem Punkt der Verbindung, wo der Widerstand R_D und der Transistor 203 miteinander verbunden sind, entnommen und dem ADC 209 bereitgestellt. Der ADC 209 wandelt den Spannungswert der bereitgestellten Spannung in ein digitales Signal um und stellt das digitale Signal als das Detektionssignal 42 dem Controller 11 bereit. Basierend auf dem Detektionssignal 42 bestimmt der Controller 11, ob der Laserdiode 12 ein Überstrom zugeführt wird, und gibt, wenn bestimmt wird, dass ein Überstrom zugeführt wird, zum Beispiel das Steuerungssignal 43 zum Steuern des Ein/Ausschaltens einer Lichtemission durch die Laserdiode 12 ab. Das Steuerungssignal 43 wird in das Gate des Transistors 203 des Treibers 200a eingespeist und steuert das Einschalten (Schließen)/Ausschalten (Öffnen) des Transistors 203. Wenn beispielsweise das Detektionssignal 42 angibt, dass ein Strom I_L+Δ, der eine Schwelle, um eine normale Ansteuerung zu bestimmen, übersteigt, der Laserdiode 12 zugeführt wird, bestimmt der Controller 11, dass der Laserdiode 12 ein Überstrom zugeführt wird.
In der in 2 veranschaulichten Konfiguration, in der der Widerstand R_D in den Pfad, über den der Laserdiode 12 ein Strom zugeführt wird, in Reihenschaltung eingefügt ist, weist, wenn der Widerstand R_D durch einen Widerstand in einem Chip implementiert ist, der Widerstand in einem Chip ein Risiko einer ungenügenden Genauigkeit in der Varianz von annähernd ±20% im Widerstandswert oder dergleichen auf. Je nach der Anwendung, die die Laserdiode 12 nutzt, kann der Laserdiode 12 zum Beispiel ein Strom in der Größenordnung von Ampere zugeführt werden. In diesem Fall kann ein Spannungsabfall, der im Widerstand R_D auftritt, nicht ignoriert werden.
3 ist ein Diagramm, das eine andere Konfiguration eines Treibers gemäß einer bestehenden Technik veranschaulicht. In 3 nutzt ein Treiber 200b einen duplizierten Pfad (Replik-Pfad) eines Pfads (auf den als Hauptleitung verwiesen wird), über den ein Strom I_L, um in die Laserdiode 12 zu flie-ßen, zugeführt wird, und betrachtet den Strom auf dem Replik-Pfad als einen Strom, der in die Laserdiode 12 fließt.
Der Treiber 200b enthält Transistoren 220 und 221, von denen jeder ein P-Kanal-MOS-Transistor ist, die Stromquelle 204, die einen Strom I_L bereitstellt, eine Stromquelle 205, die einen Strom I_C bereitstellt, eine Spannungsquelle 206 und den Komparator 210. Man nehme an, dass Einschalt- bzw. Durchlasswiderstände R_ON-1 und R_ON-2 der jeweiligen Transistoren 220 und 221 im Wesentlichen gleich sind.
Die Sources der Transistoren 220 und 221 sind mit einer gemeinsamen Stromversorgung einer Spannung V_DD verbunden. Der Drain des Transistors 220 ist über die Verbindungsstelle 202a mit der Anode der Laserdiode 12 verbunden. Die Kathode der Laserdiode 12 ist über die Verbindungsstelle 202b mit der Stromquelle 204 verbunden. Auf der anderen Seite ist der Drain des Transistors 221 mit der Stromquelle 205 verbunden. Eine Spannung wird an einem Punkt einer Verbindung entnommen, wo der Drain des Transistors 221 und die Stromquelle 205 miteinander verbunden sind, und wird dem Komparator 210 bereitgestellt. Eine gegebene Spannung, die von der Spannungsquelle 206 abgegeben wird, wird dem Komparator 210 bereitgestellt. Der Komparator vergleicht diese bereitgestellten Spannungen und gibt basierend auf dem Vergleichsergebnis das Detektionssignal 42 ab.
Wenn beispielsweise die Spannung, die vom Punkt einer Verbindung entnommen wird, wo der Drain des Transistors 221 und die Stromquelle 205 miteinander verbunden sind, um einen gegebenen Betrag oder mehr größer als die Spannung der Spannungsquelle 206 ist, kann davon ausgegangen werden, dass der Laserdiode 12 ein Überstrom zugeführt wird.
Die Konfiguration in 3 birgt die Möglichkeit in sich, dass ein Fehler in der Hauptleitung, das heißt dem Pfad, über den der Laserdiode 12 ein Strom zugeführt wird, nicht detektiert werden kann. Auf der anderen Seite ist, während die in 2 beispielhaft veranschaulichte, oben beschriebene Konfiguration ermöglicht, den Strom auf der Hauptleitung direkt zu messen, sie nicht für eine genaue bzw. Feinprozessierung geeignet, wenn der Widerstand R_D durch einen Widerstand in einem Chip implementiert ist. Mit anderen Worten wurde in der Vergangenheit ein Bipolartransistor oder ein 0,25-pm-Prozess verwendet; in den letzten Jahren gibt es jedoch beispielsweise einen Fortschritt in der Feinprozessierung, um eine komplizierte Steuerung bei einer Nutzung zur Erfassung zu realisieren, und der Verringerung einer Spannung, die mit der Feinprozessierung verbunden ist, was bewirkt, dass eine Schaltung unter Beschränkung der Stehspannung entworfen werden muss. Während eine Detektionsgenauigkeit erhöht werden kann, wenn der im Widerstand R_D auftretende Spannungsabfall zunimmt, ist eine hohe Spannung V_DD erforderlich, wenn der Spannungsabfall zunimmt, und somit würde die in 2 beispielhaft veranschaulichte Konfiguration dem Trend nicht folgen bzw. entsprechen.
Erste Ausführungsform
Eine erste Ausführungsform der Offenbarung wird als Nächstes beschrieben. In der ersten Ausführungsform wird eine Spannung der Replik, die unter Verwendung von 3 beschrieben ist, gemessen und wird auch eine Spannung auf der Hauptleitung, auf der die Laserdiode 12 angeordnet ist, gemessen. Ein Komparator vergleicht die gemessenen Spannungen auf der Hauptleitung und dem Replik-Pfad und bestimmt, ob der Laserdiode 12 ein Überstrom zugeführt wird. In der ersten Ausführungsform wird zu diesem Zeitpunkt dem Replik-Pfad ein Strom zugeführt, der erhalten wird, indem zu einem Strom, um die Laserdiode 12 zu veranlassen, eine gegebene Lichtmenge zu emittieren, der der Laserdiode 12 zugeführt wird, ein einem Überstrom entsprechender Strom addiert wird.
4 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Beispiels eines Treibers gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht. In 4 enthält ein Treiber 10a Transistoren 101 und 102, von denen jeder ein P-Kanal-MOS-Transistor ist, eine Stromquelle 103, die einen Strom I_L bereitstellt, eine Stromquelle 104, die einen Strom I_L+I_offset bereitstellt, und einen Komparator 110. Ein Strom I_L, den die Stromquelle 103 bereitstellt, ist ein Strom, um die Laserdiode 12 zu veranlassen, die gegebene Lichtmenge zu emittieren. Der Strom I_L+Δ, der der Laserdiode 12 zugeführt wird, ist gleich dem Strom I_L, wenn kein Überstrom vorliegt.
Auf der anderen Seite stellt die Stromquelle 104 der Laserdiode 12 den Strom I_L+I_offset, der als Schwelle eines Überstroms dient, bereit. Mit anderen Worten ist der Strom I_L+I_offset ein Strom, der erhalten wird, indem der einem Überstrom entsprechende Strom I_offset zu I_L addiert wird.
In 4 sind Verbindungsstellen 100a und 100b angeordnet, um, wenn die Laserdiode 12 und der Treiber 10a separat ausgestaltet bzw. konfiguriert sind, die Laserdiode 12 und den Treiber 10a miteinander zu verbinden. Beispielsweise ist der Treiber 10a auf einem einzelnen Halbleiterchip konfiguriert und ist die Laserdiode 12 als eine vom Halbleiterchip verschiedene Einheit 120 konfiguriert. Die Laserdiode 12 und der Treiber 10a sind durch die Verbindungsstellen 100a und 100b elektrisch verbunden.
Die Transistoren 101 und 102 sind so konfiguriert, dass Durchlasswiderstände (R_ON-1 und R_ON-2) einander annähernd gleich sind. Beispielsweise sind die Transistoren 101 und 102 in annähernd den gleichen Größen ausgebildet. Darüber hinaus sind die Transistoren 101 und 102 vorzugsweise an Positionen angeordnet, die thermisch nahe beieinander liegen.
Jede der Sources der Transistoren 101 und 102 ist mit einer gemeinsamen Stromversorgung einer Spannung V_DD verbunden. Der Drain des Transistors 101 ist über die Verbindungsstelle 100a mit der Anode der Laserdiode 12 verbunden. Die Kathode der Laserdiode 12 ist über die Verbindungsstelle 100b mit der Stromquelle 103 verbunden. Auf der anderen Seite ist der Drain des Transistors 102 mit der Stromquelle 104 verbunden. Eine Spannung V₁ wird an einem Punkt einer Verbindung entnommen, wo der Drain des Transistors 101 und die Anode der Laserdiode 12 miteinander verbunden sind, und wird dem Komparator 110 bereitgestellt. Eine Spannung V₂ wird an einem Punkt einer Verbindung entnommen, wo der Drain des Transistors 102 und die Stromquelle 104 miteinander verbunden sind, und wird dem Komparator 110 bereitgestellt.
Der Komparator 110 vergleicht die bereitgestellten Spannungen V₁ und V₂. Das Ergebnis eines Vergleichs durch den Komparator 110 wird dem Controller 11 bereitgestellt. Als Ergebnis eines Vergleichs zwischen der Spannung V₁ und der Spannung V₂ durch den Komparator 110 bestimmt, wenn eine Spannung V_sub, die durch Subtrahieren der Spannung V₂ von der Spannung V₁ erhalten wird, unter „0“ liegt, das heißt, wenn „V₁<V₂“ gilt, der Controller 11, dass der Laserdiode 12 ein Überstrom zugeführt wird.
Eine konkrete Beschreibung wird gegeben. Man nehme an, dass die Widerstandswerte eines Durchlasswiderstands R_ON-1 des Transistors 101 und eines Durchlasswiderstands R_ON-2 des Transistors 102 einander annähernd gleich sind. Der Durchlasswiderstand R_ON-1 und der Durchlasswiderstand R_ON-2 werden als Widerstände R_ON, wenn nicht näher spezifiziert, beschrieben.
In solch einer Konfiguration werden die Spannungen V₁ und V₂ durch die Gleichungen (1) und (2) unten berechnet. $V_{1} = V_{DD} - R_{ON} \times (I_{L} + Δ)$ $V_{2} = V_{DD} - R_{ON} \times (I_{L} + I_{offset})$
Die Spannung V_sub ist durch die Gleichung (3) unten definiert. $V_{sub} = V_{1} - V_{2}$
Der Komparator 110 berechnet die Spannung V_sub, die durch Subtrahieren der Spannung V₂ von der Spannung V₁ erhalten wird. Die Spannung V_sub wird basierend auf den obigen Gleichungen (1) und (2) durch Gleichung (4) unten ausgedrückt. $V_{sub} = {V_{DD} - R_{ON} \times (I_{L} + Δ)} - {V_{DD} - R_{ON} \times (I_{L} + I_{offset})} = R_{ON} \times (I_{offset} - Δ)$
Der Controller 11 bestimmt, dass V_sub=R_ON × (I_offset-Δ) unter 0 liegt und der Laserdiode 12 ein Überstrom zugeführt wird. Gemäß der Gleichung (4) ist es, wenn man davon ausgehen kann, dass die Durchlasswiderstände R_ON-1 und R_ON-2 der Transistoren 101 und 102 einander annähernd gleich sind, ungeachtet der Werte der Durchlasswiderstände R_ON-1 und R_ON-2 und ungeachtet der Spannung V_DD der Stromversorgung möglich, zu bestimmen, ob der Laserdiode 12 ein Überstrom zugeführt wird.
Wenn bestimmt wird, dass der Laserdiode 12 ein Überstrom zugeführt wird, gibt zum Beispiel der Controller 11 das diesen Umstand angebende Steuerungssignal 43 ab. Das Steuerungssignal 43 wird zum Beispiel in die Gates der Transistoren 101 und 102 eingespeist und steuert die Transistoren 101 und 102 in einen Aus-Zustand. Alternativ dazu kann der Controller 11 zumindest den Transistor 101 der Transistoren 101 und 102 in einen Aus-Zustand steuern.
Als Ursache der Zufuhr eines Überstroms zur Laserdiode 12 kämen verschiedene Ursachen wie etwa ein Fehler in der Stromquelle 103, ein Fehler in der Stromversorgung, die die Spannung V_DD bereitstellt, und ein Fehler in einer Verbindung in den Verbindungsstellen 100a und 100b infrage.
Beispielsweise nehme man an, dass die Lichtquellenvorrichtung 1 gemäß der Offenbarung für eine Entfernungsmessvorrichtung verwendet wird, die einen Abstand misst, indem Reflexionslicht empfangen wird, das von der Laserdiode 12 emittiertes und von einem Objekt reflektiertes Licht ist. In diesem Fall besteht, wenn Laserlicht, das intensiver als angenommen ist, aufgrund eines Überstroms von der Laserdiode 12 emittiert wird, ein Risiko, dass, wenn das Laserlicht auf das Gesicht fällt, das Laserlicht die Augen beeinträchtigen kann. Darüber hinaus kann ein Überstrom das Element der Laserdiode 12 selbst zerstören.
Die Anwendung der Laserlichtquelle 1 gemäß der ersten Ausführungsform macht es möglich, einen Überstrom zur Laserdiode 12 genauer zu detektieren. Folglich ermöglicht ein Verwenden der Lichtquellenvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform, eine Zufuhr eines Überstroms zur Laserdiode 12 zu reduzieren und einen Effekt auf die Augen in dem Fall, in dem die Lichtquellenvorrichtung 1 für eine Entfernungsmessvorrichtung verwendet wird, und eine Zerstörung der Laserdiode 12 selbst zu verhindern.
In 4 sind auf der Hauptleitung, in der die Laserdiode 12 enthalten ist, von der Seite der Stromversorgung der Spannung V_DD aus betrachtet, der Transistor 101, die Laserdiode 12 und die Stromquelle 103 in dieser Reihenfolge verbunden; die Verbindung ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt.
5A und 5B sind Diagramme, die ein anderes Beispiel einer Verbindung auf dem Pfad der Hauptleitung veranschaulichen, die für die erste Ausführungsform verwendbar ist. Wie in 5A veranschaulicht ist, können beispielsweise, von der Seite der Stromversorgung der Spannung V_DD aus betrachtet, die Stromquelle 103, die Laserdiode 12 und ein Transistor 101' in dieser Reihenfolge verbunden sein. Der Transistor 101' ist ein N-Kanal-MOS-Transistor. In diesem Fall kann die Spannung V₁ von einem Punkt einer Verbindung entnommen werden, wo die Laserdiode 12 und der Transistor 101' miteinander verbunden sind. Auf der Replik-Seite würden, von der Seite der Stromversorgung der Spannung V_DD aus betrachtet, die Stromquelle 104 und der Transistor, der ein N-Kanal-MOS-Transistor ist, in dieser Reihenfolge verbunden sein, und die Spannung V₂ würde von einem Punkt einer Verbindung entnommen werden, wo die Stromquelle 104 und der Transistor miteinander verbunden sind.
Wie in 5B veranschaulicht ist, können beispielsweise, von der Seite der Stromversorgung der Spannung V_DD aus betrachtet, der Transistor 101, die Stromquelle 103 und die Laserdiode 12 in dieser Reihenfolge verbunden sein. In diesem Fall kann die Spannung V₁ von einem Punkt einer Verbindung entnommen werden, wo der Transistor 101 und die Stromquelle 103 miteinander verbunden sind. Auf der Replik-Seite kann angenommen werden, dass, von der Seite der Stromversorgung der Spannung V_DD aus betrachtet, der Transistor 102 und die Stromquelle 104 in dieser Reihenfolge verbunden sind und die Spannung V₂ von einem Punkt einer Verbindung entnommen wird, wo die Stromquelle 104 und der Transistor 102 miteinander verbunden sind.
Zweite Ausführungsform
Als Nächstes wird eine zweite Ausführungsform beschrieben. In der zweiten Ausführungsform wird eine Pegelverschiebung zu niedrigen Spannungen an Spannungen durchgeführt, die von einem Replik-Pfad und einer Hauptleitung entnommen werden, und die niedrigen Spannungen werden dem Komparator 110 bereitgestellt.
6 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Beispiels eines Treibers gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht. Ein Treiber 10b gemäß der zweiten Ausführungsform in 6 wird erhalten, indem Pegelschieber 130₁ und 130₂, die die Spannungen der Spannungen V₁ bzw. V₂ ändern, der Konfiguration des unter Verwendung von 4 beschriebenen Treibers 10a hinzugefügt werden.
Der Pegelschieber 130₁ enthält Widerstände 131₁ und 132₁ und setzt die Spannung V₁ mittels Widerstands- bzw. ohmscher Spannungsteilung durch die Widerstände 131₁ und 132₁ herab, wodurch eine Spannung V₃ erzeugt wird. Ähnlich enthält der Pegelschieber 130₂ Widerstände 131₂ und 132₂ und setzt eine Spannung V₂ mittels ohmscher Spannungsteilung durch die Widerstände 131₂ und 132₂ herab, um dadurch eine Spannung V₄ zu erzeugen. Die Spannungen V₃ und V₄, die durch Herabsetzen der Spannungen V₁ und V₂ durch die Pegelschieber 130₁ und 130₂ erzeugt werden, werden dem Komparator 110 als die Spannungen V₁ und V₂ bereitgestellt.
Wie oben beschrieben wurde, werden in der zweiten Ausführungsform dem Komparator 110 die Spannungen V₃ und V₄ bereitgestellt, die erhalten werden, indem durch Herabsetzen der Spannungen V₁ und V₂ eine Pegelverschiebung zu niedrigen Spannungen durchgeführt wird. Wenn beispielsweise eine eingespeiste Stehspannung des Transistors, die für einen Eingang des Komparators 110 verwendet wird, wegen einer Feinprozessierung niedrig ist, ist es somit möglich, eine Eingangsschaltung des Komparators 110 zu schützen.
Mit anderen Worten ist eine Vorwärtsspannung Vf der Laserdiode 12 groß, und wegen einer Beschränkung der Übersteuerungsreserve (engl.: head room) in der Eingangsschaltung des Komparators 110 kann die Spannung der Leistung, die der Laserdiode 12 bereitgestellt wird, (mit anderen Worten die Spannung V₁) die Stehspannung der Eingangsschaltung des Komparators 110 übersteigen. Im Treiber 10b gemäß der zweiten Ausführungsform wird an der Spannung V₁ unter Verwendung eines Pegelschiebers eine Pegelverschiebung zu einer niedrigen Spannung durchgeführt, und die niedrige Spannung wird in den Komparator 110 eingespeist. Dies ermöglicht einen Schutz der Eingangsschaltung des Komparators 110.
Erste Modifikation der zweiten Ausführungsform
Als Nächstes wird eine erste Modifikation der zweiten Ausführungsform beschrieben. In der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform sind Pegelschieber für die Spannung V₁ und V₂ mittels ohmscher Spannungsteilung ausgestaltet. Auf der anderen Seite ist die erste Modifikation der zweiten Ausführungsform ein Beispiel, in dem die Pegelschieber für die Spannungen V₁ und V₂ mittels Source-Folger und Widerstände konfiguriert sind.
7 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Beispiels eines Treibers gemäß der ersten Modifikation der zweiten Ausführungsform veranschaulicht. Ein Treiber 10c gemäß der ersten Modifikation der zweiten Ausführungsform in 7 wird erhalten, indem ein Transistor 150₁, ein Widerstand 151₁ und eine Stromquelle 152₁ und ein Transistor 150₂, ein Widerstand 151₂ und eine Stromquelle 152₂ , aus den jeweils die Pegelschieber bestehen, der Konfiguration des unter Verwendung von 4 beschriebenen Treibers 10a hinzugefügt werden.
Im Beispiel in 7 ist jeder der Transistoren 150₁ und 150₂ ein N-Kanal-MOS-Transistor. Die Widerstände 151₁ und 151₂ weisen einander gleiche Widerstandswerte R auf.
In 7 ist im Transistor 150₁ das Gate mit einem Punkt einer Verbindung verbunden, wo der Transistor 101 und die Laserdiode 12 miteinander verbunden sind und eine Spannung V₁ in das Gate eingespeist wird, ist der Drain mit einer Stromversorgung einer Spannung V_DD verbunden und ist die Source mit einem Ende des Widerstands 151₁ verbunden. Das andere Ende des Widerstands 151₁ ist mit der Stromquelle 152₁ verbunden, die einen Strom I_a bereitstellt. Eine Spannung V₃ wird von einem Punkt einer Verbindung entnommen, wo der Widerstand 151₁ und die Stromquelle 152₁ miteinander verbunden sind, und wird dem Komparator 110 bereitgestellt.
Ähnlich ist im Transistor 150₂ das Gate mit einem Punkt einer Verbindung verbunden, wo der Transistor 102 und die Stromquelle 104 miteinander verbunden sind und eine Spannung V₂ in das Gate eingespeist wird, ist der Drain mit der Stromversorgung der Spannung V_DD verbunden und ist die Source mit einem Ende des Widerstands 151₂ verbunden. Das andere Ende des Widerstands 151₂ ist mit der Stromquelle 152₂ verbunden, die den Strom I_a bereitstellt. Eine Spannung V₄ wird von einem Punkt einer Verbindung entnommen, wo der Widerstand 151₂ und die Stromquelle 152₂ miteinander verbunden sind, und wird dem Komparator 110 bereitgestellt.
In solch einer Konfiguration werden die Spannungen V₃ und V₄ durch Gleichungen (5) und (6) unten berechnet. Wie in den Gleichungen (1) und (4) oben werden die Durchlasswiderstände R_ON-1 und R_ON-2 als Durchlasswiderstände R_ON beschrieben. In den Gleichungen (5) und (6) unten oder dergleichen bezeichnet „sqrt“ eine Quadratwurzel eines Wertes in Klammern unmittelbar nach „sqrt“. $V_{3} = V_{DD} - (I_{L} + Δ) \times R_{ON - 1} - {V_{th} + sqrt (2 \times I_{a} / β)} - R \times I_{und}$ $V_{4} = V_{DD} - (I_{L} + I_{offset}) \times R_{ON - 2} - {V_{th} + sqrt (2 \times I_{a} / β)} - R \times I_{a}$
In den letztgenannten Termen in den Gleichungen (5) und (6) bezeichnen „V_th+sqrt (2×I_a/β)‟ eine Gate-Source-Spannung (Spannung V_GS) der Transistoren 150₁ und 150₂. Der Wert Vth und der Wert β bezeichnen eine Schwellenspannung und einen Verstärkungskoeffizienten von jedem der Transistoren 150₁ und 150₂ und sind für jeden der Transistoren 150₁ und 150₂ eindeutig. Die Transistoren 150₁ und 150₂ sind so ausgebildet, dass die Werte Vth und die Werte β annähernd gleich sind.
Der Komparator 110 berechnet eine Spannung V_sub, die durch Subtrahieren der Spannung V₄ von der Spannung V₃ erhalten wird. Die Spannung V_sub wird basierend auf den obigen Gleichungen (5) und (6) durch Gleichung (7) unten ausgedrückt. $\begin{array}{l} V_{sub} = [V_{DD} - (I_{L} + Δ) \times R_{ON - 1} - {V_{th} + sqrt (2 \times I_{a} / β)} - R \times I_{a}] - \\ [V_{DD} - (I_{L} + I_{offset}) \times R_{ON - 2} - {V_{th} + sqrt (2 \times I_{a} / β)} - R \times I_{a}] = R_{ON} \times (I_{offset} - Δ) \end{array}$
Wie in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform bestimmt der Controller 11, dass der Laserdiode 12 ein Überstrom zugeführt wird, wenn V_sub=R_ON × (I_offset-Δ) unter 0 liegt. Gemäß Gleichung (7) ist es, wenn man davon ausgehen kann, dass der Durchlasswiderstand R_ON-1 und der Durchlasswiderstand R_ON-2 der Transistoren 101 und 102 einander annähernd gleich sind, möglich, ungeachtet der Werte der Durchlasswiderstände R_ON-1 und R_ON-2 oder ungeachtet der Spannung V_DD der Stromversorgung zu bestimmen, ob der Laserdiode 12 ein Überstrom zugeführt wird.
Gemäß der ersten Modifikation der zweiten Ausführungsform ist es im Vergleich zum Bespiel der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform möglich, die Genauigkeit zu erhöhen, falls eine Pegelverschiebung durchgeführt wird. Mit anderen Worten werden in der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform die Spannungen V₃ und V₄, die in den Komparator 110 eingespeist werden, durch Herabsetzen der Spannungen V₁ und V₂ mittels ohmscher Spannungsteilung erhalten. Wenn das Teilungsverhältnis 1/2 ist, beträgt die Differenz zwischen den Spannungen V₃ und V₄ somit 1/2 von jener in dem Fall, in dem keine Spannungsteilung durchgeführt wird.
Auf der anderen Seite wird in der ersten Modifikation der zweiten Ausführungsform eine Pegelverschiebung, die durch „{V_th+sqrt (2×I_a/β) }-R₁×I_a“ der letzteren Terme in den Gleichungen (5) und (6) repräsentiert wird, auf sowohl der Hauptleitung als auch dem Replik-Pfad durchgeführt. Der Term kann gestrichen werden, wenn die Differenz zwischen den Gleichungen (5) und (6) berechnet wird, und somit ist die Differenz zwischen den Spannungen V₃ und V₄, die in den Komparator 110 eingespeist werden, gleich den Spannungen V₁ und V₂, falls keine Pegelverschiebung durchgeführt wird, was ermöglicht, ein Überstrom zur Laserdiode 12 genauer zu detektieren.
Zweite Modifikation der zweiten Ausführungsform
Als Nächstes wird eine zweite Modifikation der zweiten Ausführungsform beschrieben. In der zweiten Modifikation der zweiten Ausführungsform ist im Gegensatz zur Konfiguration des Treibers 10c gemäß der ersten Modifikation der zweiten Ausführungsform, die unter Verwendung von 7 beschrieben ist, der Durchlasswiderstand R_ON-2 des Transistors 102 erhöht und ist der Strom, den die Stromquelle 104 bereitstellt, reduziert.
8 veranschaulicht eine Konfiguration eines Beispiels eines Treibers 10d gemäß der zweiten Modifikation der zweiten Ausführungsform. Die in 8 veranschaulichte Konfiguration weist die gleiche Verbindungsbeziehung unter Elementen wie jene des in 7 veranschaulichten Treibers 10c auf, und folglich wird hier deren Beschreibung weggelassen. Im Treiber 10d in 8 ist der Widerstandswert eines Durchlasswiderstands eines Transistors 102' auf einem Replik-Pfad größer als jener des Durchlasswiderstands R_ON-2 des Transistors 102, der in 7 veranschaulicht ist. Im Beispiel in 8 ist der Durchlasswiderstand des Transistors 102' ein Widerstand R_ON-2×N (N ist eine ganze Zahl gleich oder größer als 2).
Im Treiber 10d ist ein Strom, den die Stromquelle 104 auf dem Replik-Pfad bereitstellt, entsprechend dem Durchlasswiderstand R_ON-2×N des Transistors 102' ein geringer Strom. Im Beispiel in 8 stellt die Stromquelle 104 ein Strom (I_L+I_offset) /N bereit. Der Wert N ist ein Offset im Term „(I_L+I_offset) × R_ON-2‟ in der Gleichung (6) oben. Der Strom, der von der Stromquelle 104 bereitgestellt wird, ist geringer als jener in der Konfiguration in 7, und somit ist es möglich, den Leistungsverbrauch des Treibers 110 im Vergleich zum Treiber 10c in 7 zu reduzieren.
Dritte Modifikation der zweiten Ausführungsform
Eine dritte Modifikation der zweiten Ausführungsform wird als Nächstes beschrieben. In der ersten Modifikation der zweiten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde, sind, wie in 7 veranschaulicht ist, die Widerstände 151₁ und 151₂ mit den Sources der jeweiligen Transistoren 150₁ und 150₂ in den Source-Folgern auf der Hauptleitung und dem Replik-Pfad verbunden; jedoch ist die Konfiguration nicht auf diese Konfiguration beschränkt. In der dritten Modifikation der zweiten Ausführungsform sind beispielsweise die Widerstände 151₁ und 151₂ durch in Diodenschaltung verbundene Transistoren konfiguriert.
9 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration veranschaulicht, die für die zweite Modifikation der zweiten Ausführungsform verwendbar ist. In einem in 9 veranschaulichten Treiber 10d' ist auf der Hauptleitung der Drain des Transistors 150₁ über einen Widerstand 151₁' und eine Vielzahl von in Diodenschaltung verbundenen Transistoren 153_1-1 bis 153_1-n, die in Reihe geschaltet sind, mit der Stromquelle 152₂ verbunden. Ähnlich ist auf dem Replik-Pfad der Drain des Transistors 150₂ über einen Widerstand 151₂' und eine Vielzahl von in Diodenschaltung verbundenen Transistoren 153_2-1 bis 153₂ _n, die in Reihe geschaltet sind, mit der Stromquelle 152₂ verbunden.
In der oben beschriebenen Konfiguration in 7 variieren in dem Fall, in dem die Stromquelle 152₁ und die Stromquelle 152₂ , die einen Strom I_a bereitstellen, stark variieren (variieren zum Beispiel bei der Herstellung), wenn man hohe Ströme in die Widerstände 151₁ und 151₂ fließen lässt, das heißt, wenn Spannungen, die durch die Widerstände 151₁ und 151₂ erzeugt werden, hoch sind, Spannungen V₃ und V₄ stark, die von der Hauptleitung und dem Replik-Pfad entnommen werden. Die Variation zwischen den Stromquellen 152₁ und 152₂ , die den Strom I_a bereitstellen, kann reduziert werden, indem man in Diodenschaltung verbundene Transistoren damit verwendet.
Indem man die in Diodenschaltung verbundenen Transistoren 153_1-1 bis 153_1-n und die in Diodenschaltung verbundenen Transistoren 153_2-1 bis 153_2-n mit den Source-Folgern auf der Hauptleitung und den jeweiligen Replik-Pfaden verbindet, ist es somit möglich, genauer zu bestimmen, ob der Laserdiode 12 ein Überstrom zugeführt wird.
In der Konfiguration in 9 können die Widerstände 151₁' und 151₂' mittig angeordnet werden. Als die in Diodenschaltung verbundenen Transistoren 153_1-1 bis 153_1-n und 153₂-₁ bis 153_2-n in 9 werden P-Kanal-MOS-Transistoren verwendet; jedoch sind die Transistoren nicht darauf beschränkt. Beispielsweise können als die in Diodenschaltung verbundenen Transistoren 153_1-1 bis 153_1-n und 153_2-1 bis 153_2-n N-Kanal-MOS-Transistoren verwendet werden.
Im Beispiel in 9 ist ferner ein Kondensator 140 hinzugefügt, der zwischen den Drain des Transistors 101 und ein Massepotential geschaltet ist. Der Kondensator 140 speichert eine Ladung, die der Spannung V_DD der Stromversorgung entspricht, die über den Transistor 101 bereitgestellt wird. Wenn beispielsweise eine Stromzufuhr zur Laserdiode 12 durch die Stromquelle 103 mittels einer PWM-Ansteuerung durchgeführt wird, wird ein Strom der Laserdiode 12 unter Nutzung der im Kondensator 140 gespeicherten Ladung zugeführt, und Details davon werden unten beschrieben.
Dritte Ausführungsform
Als Nächstes wird eine dritte Ausführungsform beschrieben. Die erste Ausführungsform, die zweite Ausführungsform und die Modifikationen der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform wurden als welche beschrieben, bei denen jeder Treiber die einzelne Laserdiode 12 ansteuert. Im Gegensatz dazu steuert ein Treiber gemäß der dritten Ausführungsform eine Vielzahl der Laserdioden 12 an.
10A, 10B und 10C sind Diagramme, die erste, zweite und dritte Beispiele einer Konfiguration in dem Fall veranschaulichen, in dem die Laserdioden 12 gemäß der dritten Ausführungsform angesteuert werden. In 10A bis 10C sind die Konfigurationen des Transistors 102, der Stromquelle 104 und des Komparators 110 die gleichen wie jene in 4, die oben beschrieben wurden, und deren detaillierte Beschreibung wird weggelassen.
Gemäß 10A und 10C ist jedes von LD- (Laserdioden-) Arrays 1200a, 1200b und 1200c, die eine Vielzahl von Laserdioden 12₁ , 12₂ , ..., 12_n enthalten, mit dem Drain des Transistors 101 verbunden. Die LD-Arrays 1200a, 1200b und 1200c sind zum Beispiel VCSELs (oberflächenemittierende Laser mit vertikalem Hohlraum bzw. Oberflächenemitter).
Die Laserdioden 12₁ , 12₂ , ..., 12_n weisen Eins-Zu-Eins-Verbindungen mit Stromquellen 103₁ , 103₂ , ..., 103_n auf, von denen jede unabhängig steuerbar ist. Mit anderen Worten ist es, indem beispielsweise das Ein/Ausschalten von jeder der Stromquellen 103₁ , 103₂ , ..., 103_n unter Verwendung einer in der Zeichnung nicht veranschaulichten Ansteuerungsschaltung gesteuert wird, möglich, eine Lichtemission von jeder der Laserdioden entsprechend der Eins-Zu-Eins-Verbindung mit den Stromquellen 103₁ , 103₂ , ..., 103_n unabhängig zu steuern.
10A ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration eines Treibers 10e(a) gemäß dem ersten Beispiel in dem Fall veranschaulicht, in dem die Laserdioden 12 gemäß der dritten Ausführungsform angesteuert werden. 10A veranschaulicht ein Beispiel des LD-Arrays 1200a, worin jede der Anoden und Kathoden von jeder der Laserdioden 12₁ , 12₂ , ..., 12_n unabhängig ist. Im LD-Array 1200a ist die Anode der jeweilige Laserdioden 12₁ , 12₂ , ..., 12_n über Verbindungsstellen 100a₁, 100a₂, ..., 100an jeweils mit dem Drain des Transistors 101 verbunden. Im Treiber 10e(a) wird eine Spannung V₁ von einem Punkt einer Verbindung entnommen, wo jede der Verbindungsstellen 100a₁, 100a₂, ..., 100a_n und der Drain des Transistors 101 miteinander verbunden sind, und die Spannung V₁ wird im Komparator 110 bereitgestellt.
Die Kathoden der jeweiligen Laserdioden 12₁ , 12₂ , ..., 12_n weisen über Verbindungsstellen 100b₁, 100b₂, ..., 100b_n Eins-Zu-Eins-Verbindungen mit den Stromquellen 103₁ , 103₂ , ..., 103_n auf.
10B ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration eines Treibers 10e(b) gemäß dem zweiten Beispiel des Falls veranschaulicht, in dem die Laserdioden 12 gemäß der dritten Ausführungsform angesteuert werden. 10B veranschaulicht ein Beispiel des LD-Arrays 1200b, worin jede der Anoden der Laserdioden 12₁ , 12₂ , ..., 12_n gemeinsam verbunden ist und jede der Kathoden unabhängig ist. Im LD-Array 1200b ist jede der Anoden der jeweiligen Laserdioden 12₁ , 12₂ , ..., 12_n gemeinsam mit der Verbindungsstelle 100a verbunden und ist über die Verbindungsstelle 100a mit dem Drain des Transistors 101 verbunden. Im Treiber 10e(b) wird eine Spannung V₁ von einem Punkt einer Verbindung entnommen, wo die Verbindungsstelle 100a und der Drain des Transistors 101 miteinander verbunden sind, und wird dem Komparator 110 bereitgestellt.
Die Kathoden der Laserdioden 12₁ , 12₂ , ..., 12_n weisen über die Verbindungsstellen 100b₁, 100b₂, ..., 100b_n eine Eins-Zu-Eins-Verbindung mit dem Stromquellen 103₁ , 103₂ , ..., 103_n auf.
10C ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel des dritten Beispiels eines Treibers 10e(c) in dem Fall veranschaulicht, in dem die Laserdioden 12 gemäß der dritten Ausführungsform angesteuert werden. 10C veranschaulicht das Beispiel, in dem jede der Anoden der jeweiligen Laserdioden 12₁ , 12₂ , ..., 12_n unabhängig ist und jede der Kathoden gemeinsam verbunden ist. Das Beispiel in 10C entspricht dem Beispiel in 5A, und jede der Kathoden der jeweiligen Laserdioden 12₁ , 12₂ , ..., 12_n ist mit der Verbindungsstelle 100b gemeinsam verbunden und ist über die Verbindungsstelle 100b mit dem Drain des Transistors 101' verbunden, der ein N-Kanal-MOS-Transistor ist. Im Treiber 10e(c) wird eine Spannung V₁ von einem Punkt einer Verbindung entnommen, wo die Verbindungsstelle 100b und der Drain des Transistors 101' miteinander verbunden sind, und wird dem Komparator 110 bereitgestellt. Im Beispiel in 10C ist die Source des Transistors 101' mit einem Massepotential verbunden.
In 10C weisen die Anoden der jeweiligen Laserdioden 12₁ , 12₂ , ..., 12_n über Verbindungsstellen 100a₁, 100a₂, ..., 100an eine Eins-Zu-Eins-Verbindung mit den Stromquellen 103₁ , 103₂ , ..., 103_n auf. Im Beispiel in 10C sind Enden der Stromquellen 103₁ , 103₂ , ..., 103_n , die nicht mit den Verbindungsstellen 100a₁, 100a₂, ..., 100an verbunden sind, mit einer Stromversorgung einer Spannung V_DD verbunden.
In 10C ist ein Transistor 102' auf dem Replik-Pfad ein N-Kanal-MOS-Transistor wie der Transistor 101' und ist der Drain des Transistors 102' mit der Stromquelle 104 verbunden und ist die Source des Transistors 102' mit einem Massepotential verbunden. Eine Spannung V₂ wird von einem Punkt einer Verbindung entnommen, wo der Drain des Transistors 102' und die Stromquelle 104 miteinander verbunden sind, und wird dem Komparator 110 bereitgestellt.
In jedem der Beispiele in 10A, 10B und 10C ist die Spannung V₁, die von der Hauptleitung entnommen wird, eine Spannung, die der Summe der Ströme entspricht, die durch die jeweiligen Laserdioden 12₁ , 12₂ , ..., 12_n fließen. Mit anderen Worten ist der Strom, der durch Anwenden der Gleichungen (1) bis (4) berechnet wird, der Strom der Summe. Folglich muss die Stromquelle 104 auf dem Replik-Pfad einen dem Strom der Summe entsprechenden Strom I_L+I_offset bereitstellen.
Der Strom ist nicht auf diesen beschränkt, und beispielsweise ist es möglich, jede der Stromquellen 103₁ , 103₂ , ..., 103_n individuell zu steuern und einen Überstrom in Bezug auf jede der Laserdioden 12₁ , 12₂ , ..., 12_n zu detektieren.
Wie oben beschrieben wurde, sind, selbst wenn die Laserdioden 12₁ , 12₂ , ..., 12_n verbunden sind, Überströme zu den Laserdioden 12₁ , 12₂ , ..., 12_n detektierbar.
Erste Modifikation der dritten Ausführungsform
Eine erste Modifikation der dritten Ausführungsform wird als Nächstes beschrieben. Eine erste Modifikation der dritten Ausführungsform ist ein Beispiel, in dem verschiedene Ströme der Hauptleitung, mit der eine Vielzahl der Laserdioden 12 verbunden ist, und einem Replik-Pfad zugeführt wird. Der Wert N kann ein Wert sein, der im Folgenden von dem Wert verschieden ist, der in 8 verwendet wird.
11 ist ein Diagramm, um eine Steuerung gemäß der ersten Modifikation der dritten Ausführungsform zu erläutern. 11 entspricht der oben beschriebenen 10B, und wie der in 10B veranschaulichte Treiber 10e(b) sind auf der Hauptleitung der Transistor 101, das LD-Array 1200b, das N Laserdioden 12₁ bis 12_N enthält, die jeweiligen Laserdioden 12₁ bis 12_N und jeweiligen Stromquellen 103₁ bis 103_N über Verbindungsstellen 100b₁, ..., 100b_M, 100b_M+1, ..., 100b_N verbunden. Der Replik-Pfad enthält den Transistor 102 und die Stromquelle 104.
Beispielsweise wird der Fall betrachtet, in dem, wie in 11 veranschaulicht ist, eine Steuerung derart durchgeführt wird, dass M Laserdioden 12₁ bis 12_M unter den N Laserdioden 12₁ bis 12_N , die im LD-Array 1200b enthalten sind, Licht emittieren und die anderen (N-M) Laserdioden 12_M+1 bis 12_N Licht nicht emittieren. In der ersten Modifikation der dritten Ausführungsform wird in diesem Fall ein Strom I_L+I_offset, den die Stromquelle 104 auf dem Replik-Pfad bereitstellt, gemäß der Anzahl M der Laserdioden 12₁ bis 12_M geändert, die veranlasst werden, Licht zu emittieren. Im Beispiel in 11 stellt die Stromquelle 104 einen Strom (I_L+I_offset)/M bereit.
Beispielsweise schaltet eine Ansteuerungsschaltung, die in der Zeichnung nicht veranschaulicht ist, die M Stromquellen 103₁ bis 103_m ein, die den Laserdioden 12₁ bis 12_M Eins zu Eins entsprechen, die veranlasst werden, Licht zu emittieren. Die (N-M) Stromquellen 103_M+1 bis 103_N , die den Laserdioden 12_M+1 bis 12_n Eins zu Eins entsprechen, die nicht veranlasst werden, Licht zu emittieren, werden ausgeschaltet. Die Ansteuerungsschaltung ändert den Strom, der durch die Stromquelle 104 bereitgestellt wird, gemäß der Anzahl der Stromquellen 103₁ bis 103_m, die eingeschaltet werden, in den Strom (I_L+I_offset)/M.
Mit anderen Worten ist es, um zu veranlassen, dass jede der M Laserdioden 12₁ bis 12_M gleichzeitig eine gegebene Lichtmenge durch einen Strom I_L emittiert, notwendig, dem LD-Array 1200b einen Strom I_L×M zuzuführen.
Ein Strom I_L+Δ wird aus den obigen Gleichungen (1) und (2) durch Gleichung (8) unten berechnet. $I_{L} + Δ = {(V_{DD} - V_{1}) / (V_{DD} - V_{2})} \times (I_{L} + I_{offset})$
Wenn die Summe (der Strom (I_L+Δ) ×M) der Ströme I_L, die den M Laserdioden 12₁ bis 12_M mit einem enthaltenen Überstrom zugeführt werden, auf die obige Gleichung (8) angewendet wird, wird Gleichung (8) ausgedrückt als Gleichung (9). $(I_{L} + Δ) \times M = {(V_{DD} - V_{1}) / (V_{DD} - V_{2})} \times (I_{L} + I_{offset})$
Die Änderung des Stroms, den die Stromquelle 104 bereitstellt, in den Strom (I_L+I_offset)/M ist äquivalent zu einer Multiplikation sowohl der rechten Seite als auch der linken Seite der Gleichung (9) mit 1/M. Mit anderen Worten ist die linke Seite der Gleichung (9) (I_L+Δ)/M=I_L+Δ. Der Strom I_L+Δ ist ein Durchschnitt von Strömen, die den M Laserdioden 12₁ bis 12_M , die veranlasst werden, Licht zu emittieren, im LD-Array 1200b zugeführt werden. Indem man den Strom I_L+Δ des Durchschnitts und den bekannten Strom I_L+I_offset vergleicht, ist es möglich, zu bestimmen, ob den Laserdioden 12₁ bis 12_M , die im LD-Array 1200b enthalten sind, ein Überstrom insgesamt zugeführt wird.
Wie beschrieben wurde, ist es, indem man entsprechend der Anzahl der Laserdioden 12₁ bis 12_M , die veranlasst werden, Licht zu emittieren, im LD-Array 1200b den Strom (I_L+I_offset) den die Stromquelle 104 auf dem Replik-Pfad bereitstellt, ändert, möglich, den Leistungsverbrauch auf dem Replik-Pfad zu reduzieren.
Zweite Modifikation der dritten Ausführungsform
Eine zweite Modifikation der dritten Ausführungsform wird beschrieben. Jede der zweiten Modifikation der dritten Ausführungsform ist ein Beispiel für den Fall, in dem der Transistor 101 auf einer Hauptleitung und der Transistor 102 auf einem Replik-Pfad durch paralleles Verbinden der Vielzahl von Transistoren konfiguriert sind.
In der zweiten Modifikation der dritten Ausführungsform werden in diesem Fall wie im Fall der ersten Modifikation der oben beschriebenen dritten Ausführungsform M Laserdioden 12₁ bis 12_M unter N Laserdioden 12₁ bis 12_N , die im LD-Array 1200b enthalten sind, veranlasst, Licht zu emittieren. Unter den Transistoren, die im Transistor 101 auf der Hauptleitung enthalten sind, werden Transistoren entsprechend der Anzahl der Laserdioden 12₁ bis 12_M , die veranlasst werden, Licht zu emittieren, eingeschaltet. Ähnlich werden unter den Transistoren, die im Transistor 102 auf der Replik-Leitung enthalten sind, Transistoren entsprechend der Anzahl der Laserdioden 12₁ bis 12_m, die veranlasst werden, Licht zu emittieren, eingeschaltet.
12 ist ein Diagramm, um eine Steuerung gemäß der zweiten Modifikation der dritten Ausführungsform zu erläutern. 12 entspricht der oben beschriebenen 10B, und ein Treiber 10e(b)' enthält auf der Hauptleitung N Transistoren 101₁ bis 101_N , das LD-Array 1200b, das N Laserdioden 12₁ bis 12_N enthält, und N Stromquellen 103₁ bis 103_N , die den Laserdioden 12₁ bis 12_N Eins zu Eins entsprechen. Die Laserdioden 12₁ bis 12_N und die Stromquellen 103₁ bis 103_N sind über Verbindungsstellen 100b₁, ..., 100b_M, 100b_M+1, ...,100b_N jeweils miteinander verbunden.
In 12 werden Steuerungssignale, die jeweils Ein/Aus steuern, zum Beispiel von einer Ansteuerungsschaltung, die in der Zeichnung nicht veranschaulicht ist, den N Transistoren 101₁ bis 101_N bereitgestellt, die parallel verbunden sind. Zumindest ein Transistor, der in einem Ein-Zustand gesteuert wird, unter den Transistoren 101₁ bis 101_N realisiert beispielsweise insgesamt eine Funktion, die dem in 11 veranschaulichten einzelnen Transistor 101 entspricht.
Die Drains der jeweiligen Transistoren 101₁ bis 101_N sind mit der Verbindungsstelle 100a gemeinsam verbunden und sind mit den Anoden der jeweiligen Laserdioden 12₁ bis 12_N , die im LD-Array 1200b enthalten sind, über die Verbindungsstelle 100a verbunden. Eine Spannung V₁ wird von Punkten einer Verbindung entnommen, wo die Drains der jeweiligen Transistoren 101₁ bis 101_N und das LD-Array 1200b verbunden sind, und wird dem Komparator 110 bereitgestellt.
N Transistoren 102₁ bis 102_N , die parallel verbunden sind, und die einzelne Stromquelle 104 sind im Replik-Pfad enthalten. Steuerungssignale, um Ein/Aus zu steuern, werden von einer Ansteuerungsschaltung, die in der Zeichnung nicht veranschaulicht ist, beispielsweise jeweils den Gates der Transistoren 102₁ bis 102_N bereitgestellt. Zumindest ein Transistor, der in einem Ein-Zustand gesteuert ist, unter den Transistoren 102₁ bis 102_N realisiert beispielsweise insgesamt eine Funktion, die dem in 11 veranschaulichten einzelnen Transistor 102 entspricht.
Jeder der Drains der Transistoren 102₁ bis 102_N ist gemeinsam mit der Stromquelle 104 verbunden. Eine Spannung V₂ wird von Punkten einer Verbindung entnommen, wo die Drains der jeweiligen Transistoren 102₁ bis 102_N und die Stromquelle 104 miteinander verbunden sind, und wird dem Komparator 110 bereitgestellt.
Der Fall, in dem eine Steuerung derart durchgeführt wird, dass die M Laserdioden 12₁ bis 12_M unter den N Laserdioden 12₁ bis 12_N , die im LD-Array 1200b enthalten sind, Licht emittieren und die übrigen (N-M) Laserdioden 12_M+1 bis 12_N Licht nicht emittieren, wird betrachtet.
In diesem Fall steuert in der zweiten Modifikation der dritten Ausführungsform eine Ansteuerungsschaltung, die in der Zeichnung nicht veranschaulicht ist, in einem Ein-Zustand die M Transistoren 101₁ bis 101_M unter den Transistoren 101₁ bis 101_N und steuert die übrigen Transistoren 101_M+1 bis 101_N in einem Aus-Zustand. Ähnlich steuert eine Ansteuerungsschaltung, die in der Zeichnung nicht veranschaulicht ist, in einem Ein-Zustand die M Transistoren 102₁ bis 102_M unter den Transistoren 102₁ bis 102_N und steuert die übrigen Transistoren 102_M+1 bis 102_N in einem Aus-Zustand.
Indem man jeden der Transistoren 101₁ bis 101_N entsprechend der Anzahl M der Laserdioden 12₁ bis 12_M , die Licht emittieren, wie oben beschrieben steuert, ist es möglich, den Widerstandswert des gesamten Durchlasswiderstands R_ON-1 der Transistoren 101₁ bis 101_N zu erhöhen. Indem man jeden der Transistoren 102₁ bis 102_N entsprechend der Anzahl M der Laserdioden 12₁ bis 12_m, die Licht emittieren, steuert, ist es ähnlich möglich, den Widerstandswert des gesamten Durchlasswiderstands R_ON-2 der Transistoren 102₁ bis 102_N zu erhöhen. Dies macht es möglich, die Genauigkeit beim Detektieren der Spannungen V₁ und V₂ zu verbessern.
Wie in der ersten Modifikation der dritten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde, ist es möglich, den Strom I_L+I_offset, den die Stromquelle 104 auf dem Replik-Pfad bereitstellt, entsprechend der Anzahl M der Laserdioden 12₁ bis 12_M , die Licht emittieren, zu ändern. Im Beispiel in 12 stellt die Stromquelle 104 einen Strom (I_L+I_offset)/M bereit. Dementsprechend ist es möglich, den Leistungsverbrauch auf dem Replik-Pfad zu reduzieren.
Die erste Modifikation und die zweite Modifikation der dritten Ausführungsform wurden unter Verwendung der Konfiguration gemäß dem zweiten Beispiel in dem Fall beschrieben, in dem die Laserdioden 12 angesteuert werden, was unter Verwendung von 10B beschrieben ist; jedoch ist dies nicht auf das Beispiel beschränkt. Mit anderen Worten sind die erste Modifikation und die zweite Modifikation der dritten Ausführungsform für das erste Beispiel und das dritte Beispiel in dem Fall verwendbar, in dem die Laserdioden 12 angesteuert werden, was unter Verwendung von 10A und 10C beschrieben wurde. Die Konfigurationen gemäß der dritten Ausführungsform und den Modifikationen der dritten Ausführungsform sind für die erste Ausführungsform, die zweite Ausführungsform und die Modifikationen der ersten und zweiten Ausführungsformen, die oben beschrieben wurden, verwendbar.
Vierte Ausführungsform
Als Nächstes wird eine vierte Ausführungsform beschrieben. Die vierte Ausführungsform bezieht sich auf eine Implementierung des Treibers 10e(a), 10f(b), 10f(b)' und 10f(c) und die LD-Arrays 1200a bis 1200c gemäß der oben beschriebenen dritten Ausführungsform und jeder Modifikation der dritten Ausführungsform.
Der Treiber 10e(b) und das LD-Array 1200b, worin die Anoden der jeweiligen Laserdioden 12₁ bis 12_N zusammengeschaltet sind, welche unter Verwendung von 10 beschrieben sind, werden unten beispielhaft veranschaulicht und beschrieben. In diesem Fall nehme man an, dass, wie in 12 veranschaulicht ist, der Transistor 101 die Transistoren 101₁ bis 101_N enthält, die parallel verbunden sind, und der Transistor 102 die Transistoren 102₁ bis 102_N , die parallel verbunden sind, ähnlich enthält.
13A bis 13C sind Diagramme, die Beispiele einer Implementierung des Treibers 10e(b) und des LD-Arrays 1200b gemäß der vierten Ausführungsform schematisch veranschaulichen. In der vierten Ausführungsform sind das LD-Array 1200b und die anderen Konfigurationen, die im Treiber 10e(b) enthalten sind, auf verschiedenen Platinen ausgebildet.
13A ist ein Diagramm, das schematisch veranschaulicht, dass das LD-Array 1200b auf einem LDD- (Laserdioden-Treiber-) Chip 1000 angeordnet ist, auf dem jedes im Treiber 10e(b) enthaltene Element angeordnet ist, was für die vierte Ausführungsform anwendbar ist. 13A veranschaulicht den LDD-Chip 1000 und das LD-Array 1200b, von dessen Fläche (oberer Oberfläche) aus betrachtet, auf der Lichtemitter der jeweiligen Laserdioden 12, die im LD-Array 1200b enthalten sind, angeordnet sind. 13A und 13B, die unten beschrieben werden sollen, veranschaulichen die Seite (Rückseite) des LD-Arrays 1200b, das mit dem LDD-Chip 1000 verbunden ist, von der Seite der oberen Oberfläche aus perspektivisch betrachtet, auf der die Lichtemitter der Laserdioden 12 angeordnet sind.
Der LDD-Chip 1000 ist ein einzelner Halbleiterchip und ist durch Draht-Bonding an einer Vielzahl von Pads 1001, die an den Rändern angeordnet sind, mit einer externen Schaltung verbunden. Beispielsweise wird Leistung einer Spannung V_DD über die Pads 1001 von außen dem LDD-Chip 1000 bereitgestellt. Die Spannungen V₁ und V₂ in 10B werden über die Pads 1001 dem Komparator 110 bereitgestellt, der außerhalb des LDD-Chips 1000 angeordnet ist.
13B ist ein Diagramm, das eine Konfiguration des LD-Arrays 1200b schematisch veranschaulicht, die für die vierte Ausführungsform verwendbar ist. Wie in 13B veranschaulicht ist, sind Kathodenanschlüsse 1201 der jeweiligen Laserdioden 12, die im LD-Array 1200b enthalten sind, und Anodenanschlüsse 1202, die den Laserdioden 12 gemeinsam sind, auf der Rückseite des LD-Arrays 1200b ausgerichtet angeordnet.
Im Beispiel in 13B sind, wenn die horizontale Richtung in der Zeichnung Zeilen repräsentiert und die vertikale Richtung Spalten repräsentiert, die Kathodenanschlüsse 1201 in der Mitte des LD-Arrays 1200b in einem Matrix-Array aus C Zeilen und L Spalten angeordnet. Mit anderen Worten sind in dem Beispiel (C×L) Laserdioden 12 auf dem LD-Array 1200b angeordnet. Die Anodenanschlüsse 1202 sind in einem Matrix-Array aus C Zeilen × A₁ Spalten auf der Seite des linken Endes und einem Matrix-Array aus C Zeilen × A₂ Spalten auf der Seite des rechten Endes angeordnet.
Die Kathodenanschlüsse 1201 entsprechen beispielsweise jeweils den Verbindungsstellen 100b₁, 100b₂, ..., 100b_n in 10B. Die Anodenanschlüsse 1202 entsprechen beispielsweise zusammen der Verbindungsstelle 100a in 10B. Das Ausbilden der Verbindungsstelle 100a, mit der die Anoden der jeweiligen Laserdioden 12 gemeinsam verbunden sind, in mehrere Teile unter Verwendung der Anodenanschlüsse 1202 macht es möglich, einen Verbindungswiderstand an einer Verbindung jeder Anode mit dem LDD-Chip 1000 zu reduzieren.
13C ist eine Seitenansicht einer Struktur, die aus dem LDD-Chip 1000 und dem LD-Array 1200b besteht, von der Seite des unteren Endes in 13A aus betrachtet, die für die vierte Ausführungsform verwendbar ist. Der LDD-Chip 1000 und das LD-Array 1200b bilden eine Struktur, in der das LD-Array 1200b dem LDD-Chip 1000 überlagert ist. Jeder der Kathodenanschlüsse 1201 und der Anodenanschlüsse 1202 ist zum Beispiel durch einen Mikrohöcker mit dem LDD-Chip 1000 verbunden.
Anhand der 14A und 14B wird das Beispiel einer Anordnung jedes im Treiber 10e(b) enthaltenen Elements auf dem LDD-Chip 1000 beschrieben.
14A ist ein Diagramm, das der oben beschriebenen 10B entspricht. Im Beispiel in 14A ist im Treiber 10e(b) die Größe des Transistors 102 in 10B kleiner als die Größe des Transistors 101. Im Gegensatz zu einem einzelnen Transistor 102 besteht beispielsweise der Transistor 101 aus Transistoren 101₁ bis 101_N , die parallel verbunden sind und an denen jeweils eine Ein/Aus-Steuerung unabhängig durchgeführt werden kann. Im Beispiel in 14A werden N/10 Transistoren 102 im Gegensatz zu den N Transistoren 101₁ bis 101_N verwendet. Wenn zum Beispiel N=10 gilt, ist die Anzahl an Transistoren 101 Eins.
Dies macht es möglich, den gesamten Durchlasswiderstand R_ON-2 des Transistors 102 höher als den Durchlasswiderstand R_ON-1 der Transistoren 101₁ bis 101_N zu halten. Darüber hinaus ist es möglich, den Strom I_L+I_offset der Stromquelle 104 auf dem Replik-Pfad basierend auf einem Verhältnis zwischen der Größe (Anzahl) des Transistors 102 und der Gesamtgröße (Anzahl) der Transistoren 101₁ bis 101_N zu reduzieren.
Im Beispiel in 14A ist der Strom, der von der Stromquelle 104 bereitgestellt wird, (I_L+I_offset)/10, das heißt, 1/10 des Stroms I_c der Stromquelle 104 im Beispiel in 10B. Gemäß Gleichung (1) ist bekannt, dass sich der Wert der berechneten Spannung V₂ nicht ändert, selbst wenn der Durchlasswiderstand R_ON-2 des Transistors 102 um das Zehnfache erhöht wird und der Strom I_L+I_offset 1/10 beträgt. Der Strom auf dem Replik-Pfad kann wie oben beschrieben reduziert werden, und folglich kann der Leistungsverbrauch im LDD-Chip 1000 reduziert werden. Im Beispiel in 14A ist die Größe des Transistors 102 um das Zehnfache vergrößert und ist der Strombetrag auf dem Replik-Pfad 1/10; jedoch kann der Leistungsverbrauch durch das gleiche Verfahren weiter reduziert werden.
In 14A ist der Transistor 102 als ein einzelnes Element veranschaulicht; jedoch kann der Transistor 102 von einer Vielzahl von Transistoren gebildet werden, die parallel verbunden sind und an denen jeweils eine Ein/Aus-Steuerung unabhängig durchgeführt werden kann.
14B ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Anordnung jedes Elements des Treibers 10e(b) auf dem LDD-Chip 1000 veranschaulicht, die für die vierte Ausführungsform verwendbar ist. In Bereichen 1300, 1301, 1302 und 1303 in 14B sind die jeweiligen Elemente angeordnet, die in Verbindung mit den Bereichen 1300, 1301, 1302 und 1303 durch die gestrichelten Rahmen in 14A umgeben und dargestellt sind.
Konkret enthält im Beispiel in 14B der Bereich 1300 die Stromquellen 103₁ , 103₂ , ..., 103_n . Im Beispiel in 14B ist das LD-Array 1200b in einem dem Bereich 1300 entsprechenden Bereich 1310 angeordnet. In 14B sind die Bereiche 1301 und der Bereich 1302 auf der längeren Seite des Bereichs 1300 angeordnet. Die Bereiche 1301 enthalten die Transistoren 101₁ bis 101_N . Der Bereich 1302 enthält den Transistor 102. Im Beispiel in 14B sind, was die Bereiche 1301 anbetrifft, die beiden Bereiche 1301, in denen jeder der Transistoren 101₁ bis 101_N , die in zwei Gruppen unterteilt sind, enthalten ist, auf beiden Seiten des Bereichs 1302 angeordnet. Die Anordnung des Transistors 102 derart, dass der Transistor 102 nahe bei den Transistoren 101₁ bis 101_N liegt und von diesen sandwichartig umgeben ist, ermöglicht eine Annäherung zwischen Merkmalen der Transistoren 101₁ bis 101_N und des Transistors 102.
Im Beispiel in 14B ist überdies der die Stromquelle 104 enthaltende Bereich 1303 auf der kurzen Seite des Bereichs 1300 angeordnet.
In 14B ist der Bereich 1300, in dem die Stromquellen 103₁ bis 103_n enthalten sind, im Gegensatz zum Bereich 1310, in dem das LD-Array 1200b angeordnet ist, angeordnet; jedoch ist die Anordnung nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Beispielsweise können zusätzlich zu dem Bereich 1300, in dem die Stromquellen 103₁ bis 103_n enthalten sind, andere Elemente im Bereich 1310 angeordnet werden. Der Bereich 1300, in dem die Stromquellen 103₁ bis 103_n enthalten sind, kann an einer anderen Position auf dem LDD-Chip 1000 angeordnet werden. Außerdem kann eine Ansteuerungsschaltung, die jede der Stromquellen 103₁ bis 103_n oder dergleichen ansteuert und die in der Zeichnung nicht veranschaulicht ist, auf dem LDD-Chip 1000 angeordnet werden.
Beispiel eines Falls, in dem ein Kondensator angeordnet ist
Ein Beispiel des Falls, in dem ferner ein Kondensator auf dem LDD-Chip 1000 angeordnet ist, wird anhand der 15A, 15B und 15C beschrieben. 15A ist ein Diagramm, das ein Beispiel veranschaulicht, in dem der Kondensator 140, der mit den Drains der jeweiligen Transistoren 101₁ bis 101_n gemeinsam verbunden ist, der Konfiguration in 14A hinzugefügt ist.
Wie anhand von 9 beschrieben wurde, speichert der Kondensator 140 eine Ladung, die der Spannung V_DD der Leistung entspricht, die über jeden der Transistoren 101₁ bis 101_n bereitgestellt wird. Wenn eine Stromzufuhr zu den im LD-Array 1200b enthaltenen Laserdioden 12₁ bis 12_n , die von den jeweiligen Stromquellen 103₁ bis 103_n durchgeführt wird, mittels einer PWM-Ansteuerung durchgeführt wird, wird eine Stromzufuhr zu jeder Laserdioden 12₁ bis 12_n unter Verwendung der im Kondensator 140 gespeicherten Ladung durchgeführt.
Mit anderen Worten wird die Spannung V_DD der Leistung von einer Platine außerhalb des LDD-Chips 1000 den Pads 1001 auf dem LDD-Chip 1000 mittels Draht-Bonding bereitgestellt. Wenn eine steile Spannungsänderung aufgrund einer PWM-Ansteuerung auftritt, tritt ein großer Spannungsabfall aufgrund der Induktivität der Drähte auf, die für das Draht-Bonding verwendet werden. Somit ermöglicht das Zuführen eines Stroms I_L basierend auf der im Kondensator 140 gespeicherten Ladung zu jeder der Laserdioden 12₁ bis 12_n , einen Effekt dieses Spannungsabfalls zu vermeiden.
15B ist ein Diagramm, das ein Beispiel veranschaulicht, in dem ein Bereich 1304, der den Kondensator 140 enthält, auf dem LDD-Chip 1000 angeordnet ist. Der Kondensator 140 hat eine Größe, die verglichen mit jedem der Transistoren 101₁ bis 101_n und dem Transistor 102 verhältnismäßig groß ist. Somit ist in dem Beispiel in 15B der den Kondensator 140 enthaltende Bereich 1304 an einer Position angeordnet, die dem Bereich 1310 entspricht, in dem das LDD-Array 1200b angeordnet ist. Der den Kondensator 140 enthaltende Bereich 1304 hat eine verhältnismäßig große Größe wie oben beschrieben, und folglich erleichtert eine derartige Anordnung den Entwurf eines Layouts auf dem LDD-Chip 1000.
Im Beispiel in 15B ist der jede der Stromquellen 103₁ bis 103_n enthaltende Bereich 1300 in zwei Bereiche unterteilt, und die beiden Bereiche sind auf beiden äußeren Seiten der langen Seiten des Bereichs 1304 angeordnet.
Das Beispiel in 15B veranschaulicht, dass der gesamte Bereich 1304, der den Kondensator 140 enthält, im Bereich 1310 enthalten ist, in dem das LD-Array 1200b angeordnet ist; die Anordnung ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Beispielsweise kann der Bereich 1304 so angeordnet sein, dass ein Teil des Bereichs 1304 im Bereich 1310 enthalten ist. Wenn die Größe des Bereichs 1304 in Bezug auf den Bereich 1310 klein ist, kann ein anderes Element zusammen mit dem Bereich 1304 an einer dem Bereich 1310 entsprechenden Position angeordnet werden.
15C ist ein Diagramm, das ein Beispiel veranschaulicht, das enthalten wird, indem in dem in 15B veranschaulichten Beispiel, worin der den Kondensator 140 enthaltende Bereich 1304 auf dem LDD-Chip 1000 angeordnet ist, der Bereich 1310, der jeden der Transistoren 101₁ bis 101_n enthält, in mehrere Bereiche 1301 unterteilt wird und der den Transistor 102 enthaltende Bereich in mehrere Bereiche 1302 unterteilt wird. In diesem Fall nehme man an, dass der Transistor 102 aus mehreren Transistoren besteht, die wie jeder der Transistoren 101₁ bis 101_n parallel verbunden sind und an denen jeweils eine Ein/Aus-Steuerung unabhängig durchgeführt werden kann.
Wenn die Gesamtgröße der Transistoren 101₁ bis 101_n und die Größe des Transistors 102, der aus den Transistoren besteht, verhältnismäßig größer sind, kann eine aus dem Herstellungsprozess resultierende Abweichung in jedem der Transistoren auftreten. Im Beispiel in 15C sind der Bereich 1301, in dem jeder der Transistoren 101₁ bis 101_n enthalten ist, und der Bereich 1302, in dem die Transistoren, aus denen der Transistor 102 besteht, enthalten sind, in kleinere Einheiten unterteilt, und darüber hinaus sind die unterteilten Bereiche 1301 und die Bereiche 1302 ausgerichtet und abwechselnd angeordnet. Dies macht es möglich, Abweichungen in den Transistoren 101₁ bis 101_n und den Transistoren, aus denen der Transistor 102 besteht, zu reduzieren.
Die der oben beschriebenen 4 entsprechende Konfiguration wird für 14A und 15A verwendet, die oben beschrieben wurden, und Spannungen V₁ und V₂ werden von dem Hauptpfad und dem Replik-Pfad direkt entnommen; jedoch ist die Konfiguration nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Mit anderen Worten sind die anhand der 6 bis 9 beschriebenen Konfigurationen für die Konfigurationen in 14A und 15A verwendbar.
Anstelle des LD-Arrays 1200b kann das LD-Array 1200a verwendet werden, mit dem jede der Laserdioden 12₁ bis 12_n unabhängig verbunden ist. Anstelle des LD-Arrays 1200b kann ähnlich ein LD-Array 1200c verwendet werden, mit dem die Anoden der Laserdioden 12₁ bis 12_n , die unter Verwendung von 10 beschrieben wurden, gemeinsam verbunden sind.
Fünfte Ausführungsform
Eine fünfte Ausführungsform wird beschrieben. Die fünfte Ausführungsform ist ein Beispiel des Falls, in dem die Lichtquellenvorrichtung 1 gemäß jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen und der Modifikationen der Ausführungsformen für eine Entfernungsmessvorrichtung verwendet wird, die mittels Laserlicht einen Abstand misst.
16 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Entfernungsmessvorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform veranschaulicht. Repräsentiert durch den Treiber 10 werden die Treiber 10a bis 10d, der Treiber 10d' und die Treiber 10e(a) bis 10e(c) gemäß den jeweiligen Ausführungsformen und Modifikationen der Ausführungsform, die oben beschrieben wurden, im Folgenden beschrieben. Repräsentiert durch die Laserdiode 12 werden ähnlich die Laserdiode 12, die Laserdioden 12₁ bis 12_n und die Laserdioden 12₁ bis 12_N beschrieben. Bevorzugter werden die anhand der 15B und 15C beschriebenen Konfigurationen verwendet.
Eine Entfernungsmessvorrichtung 70, die als elektronische Vorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform dient, enthält den Treiber 10, die Laserdiode 12, den Controller 11, eine Entfernungsmesseinheit 51 und einen Lichtempfänger 302. Der Treiber 10 erzeugt ein Ansteuerungssignal, das die Laserdiode 12 ansteuert, um Licht entsprechend einem Impuls als Antwort auf ein Steuerungssignal zu emittieren, das vom Controller 11 bereitgestellt wird, und veranlasst basierend auf dem erzeugten Ansteuerungssignal die Laserdiode 12, Licht zu emittieren. Der Treiber 10 gibt ein Signal, das den Zeitpunkt repräsentiert, zu dem die Laserdiode 12 veranlasst wird, Licht zu emittieren, an die Entfernungsmesseinheit 51 weiter.
Basierend auf dem Detektionssignal 42, das vom Treiber 10 bereitgestellt wird, bestimmt der Controller 11, ob der Laserdiode 12 ein Überstrom zugeführt wird. Wenn bestimmt wird, dass der Laserdiode 12 ein Überstrom zugeführt wird, gibt der Controller 11 das Steuerungssignal 43, um die Laserdiode 12 daran zu hindern, Licht zu emittieren, an den Treiber 10 aus und gibt ein Fehlersignal aus, das eine Zufuhr eines Überstroms anzeigt. Der Controller 11 ist in der Lage, das Fehlersignal beispielsweise an die äußere Umgebung der Entfernungsmessvorrichtung 70 auszugeben.
Der Lichtempfänger 302 enthält ein lichtempfangendes Element, das basierend auf einem empfangenen Laserlicht mittels fotoelektrischer Umwandlung ein Signal des empfangenen Lichts abgibt. Beispielsweise kann eine Einzelphotonen-Lawinendiode als lichtempfangendes Element genutzt werden. Auf eine Einzelphotonen-Lawinendiode wird auch als SPAD (Single Photon Avalanche Diode) verwiesen, und diese weist eine Charakteristik auf, dass Elektronen, die entsprechend einem Einfall eines Photons erzeugt werden, eine Lawinenvervielfachung hervorrufen und ein hoher Strom fließt. Unter Ausnutzung der Charakteristik der SPAD ist es möglich, einen Einfall eines Photons mit hoher Empfindlichkeit zu erfassen. Das für den Lichtempfänger 302 verwendbare lichtempfangende Element ist nicht auf eine SPAD beschränkt, und eine Lawinen-Fotodiode (APD) und eine normale Fotodiode sind ebenfalls verwendbar.
Die Entfernungsmesseinheit 51 berechnet einen Abstand D zwischen der Entfernungsmesseinheit 51 und einem Objekt 61 auf Basis einer Zeit t₀, zu der Laserlicht von der Laserdiode 12 emittiert wird, und einer Zeit t₁, zu der das Licht vom Lichtempfänger 302 empfangen wird.
In der oben beschriebenen Konfiguration wird das Laserlicht 60, das zum Beispiel zum Zeitpunkt t₀ emittiert wird, vom Objekt 61 reflektiert und vom Lichtempfänger 302 zum Zeitpunkt t₁ als reflektiertes Licht 62 empfangen. Basierend auf einer Differenz zwischen der Zeit t₁, zu der der Lichtempfänger 302 das reflektierte Licht 62 empfängt, und der Zeit t₀, zu der die Laserdiode 12 Licht emittiert, berechnet die Entfernungsmesseinheit 51 den Abstand D zum Objekt 61. Der Abstand D wird gemäß Gleichung (10) unten unter Verwendung einer Konstante c als Lichtgeschwindigkeit (2,9979×10⁸[m/s]) berechnet. $D = (c / 2) \times (t_{1} - t_{0})$
Die Entfernungsmesseinheit führt den oben beschriebenen Prozess mehrere Male wiederholt aus. Der Lichtempfänger 302 enthält eine Vielzahl lichtempfangender Elemente, und der Lichtempfänger 302 kann jeden Abstand D basierend auf jedem Lichtempfangszeitpunkt eines Empfangs des reflektierten Lichts 62 durch jedes der lichtempfangenden Elemente berechnen. Die Entfernungsmesseinheit 51 klassifiziert Zeiten t_m (worauf als Lichtempfangszeit t_m verwiesen wird) jeweils von der Zeit t₀ eines Lichtemissionszeitpunkts bis zum Lichtempfangszeitpunkt eines Lichtempfangs durch den Lichtempfänger 302 auf Basis von Stufen (Bins bzw. Klassen) und erzeugt ein Histogramm.
Das Licht, das zum Lichtempfangszeitpunkt t_m empfangen wird, ist nicht auf das reflektierte Licht 62 beschränkt, das von der Laserdiode 12 emittiert und vom Objekt, an dem eine Messung durchgeführt wird, reflektiert wird. Beispielsweise wird vom Lichtempfänger 302 auch Umgebungslicht um den Lichtempfänger 302 herum empfangen.
17 ist ein Diagramm, das ein beispielhaftes Histogramm basierend auf Zeiten veranschaulicht, zu denen der Lichtempfänger 302 Licht empfängt, das für die fünfte Ausführungsform verwendbar ist. In 17 repräsentiert die horizontale Achse Klassen; die vertikale Achse repräsentiert eine Häufigkeit pro Klasse. Die Klassen werden erhalten, indem die Lichtempfangszeiten t_m durch jede gegebene Zeiteinheit d klassifiziert werden. Konkret ist eine Klasse #0 0≤t_m<d, ist eine Klasse #1 d≤t_m<2×d, ist eine Klasse #2 2×d≤t_m<3×d, ..., ist eine Klasse #(N-2) (N-2)×d≤t_m<(N-1)×d. Wenn die Belichtungszeit des Lichtempfängers 302 t_eP ist, ist t_ep=Nxd.
Die Entfernungsmesseinheit 51 zählt die Anzahl von Malen der Erfassung einer Lichtempfangszeit t_m basierend auf Klassen und berechnet eine Häufigkeit 310 pro Klasse und erzeugt ein Histogramm. Der Lichtempfänger 302 empfängt Licht, das von dem reflektierten Licht, das von der Laserdiode 12 emittiertes und reflektiertes Licht ist verschieden ist. Ein Beispiel des Lichts, das vom reflektierten Licht des Objekts verschieden ist, ist das oben erwähnte Umgebungslicht. Der Teil, der im Histogramm durch einen Bereich 311 angegeben ist, enthält Umgebungslichtkomponenten, die aus dem Umgebungslicht resultieren. Das Umgebungslicht ist Licht, das wahllos auf den Lichtempfänger 302 einfällt und hat Rauschen gegenüber dem reflektierten Licht eines Objekts zur Folge.
Auf der anderen Seite ist das reflektierte Licht eines Objekts Licht, das entsprechend einem spezifischen Abstand empfangen wird und als aktive Lichtkomponente 312 im Histogramm erscheint. Eine Klasse, die der Häufigkeit bei der Spitze in der aktiven Lichtkomponente 312 entspricht, dient als Klasse, die dem Abstand D eines Objekts 303 als Messgegenstand entspricht. Indem man die repräsentative Zeit der Klasse (zum Beispiel die Mittenzeit der Klasse) als die oben beschriebene Zeit t₁ erfasst, kann die Entfernungsmesseinheit 51 einen Abstand D zum Objekt 303 als Messgegenstand gemäß der oben beschriebenen Gleichung (10) berechnen. Wie oben beschrieben wurde, ermöglicht die Nutzung mehrerer Ergebnisse eines Lichtempfangs die Ausführung einer geeigneten Abstandsmessung gegenüber Zufallsrauschen.
Wie oben beschrieben wurde, ist es, indem man für die Entfernungsmessvorrichtung 70, die einen Abstand mittels eines direkten ToF-Verfahrens misst, den Treiber 10 gemäß der Offenbarung verwendet, möglich, genauer zu detektieren, ob der Laserdiode 12 ein Überstrom zugeführt wird. Indem man eine Lichtemission durch die Laserdiode 12 basierend auf dem Ergebnis der Detektion steuert, ist es beispielsweise möglich, einen Effekt auf die Augen zu reduzieren, falls aufgrund eines Überstroms intensiveres Laserlicht als erwartet von der Laserdiode 12 emittiert wird. Darüber hinaus ist es möglich, eine Zerstörung der Elemente der Laserdiode 12 aufgrund eines Überstroms zu verhindern, was die Zuverlässigkeit bzw. Betriebssicherheit der Entfernungsmessvorrichtung 70 erhöht.
Sechste Ausführungsform
Ein Anwendungsbeispiel der fünften Ausführungsform der Offenbarung wird als sechste Ausführungsform der Offenbarung beschrieben. 18 ist ein Diagramm, das ein Nutzungsbeispiel gemäß der sechsten Ausführungsform veranschaulicht, in dem die Entfernungsmessvorrichtung 70 gemäß der oben beschriebenen fünften Ausführungsform genutzt wird.
Die oben beschriebene Entfernungsmessvorrichtung 70 ist in verschiedenen Fällen nutzbar, in denen Licht wie etwa sichtbares Licht, Infrarotlicht, ultraviolettes Licht und Röntgenstrahlen wie unten beschrieben erfasst wird.

• Eine Vorrichtung, die Bilder aufnimmt, die für dekorative Zwecke genutzt werden, wie etwa eine Digitalkamera oder eine tragbare Vorrichtung mit einer Kamerafunktion.
• Eine Vorrichtung, die für Verkehrszwecke genutzt wird, wie etwa ein bordeigener Sensor, der Bilder der Sicht nach vorn und hinten, der Umgebung und des Inneren eines Fahrzeugs für sicheres Fahren aufnimmt, wie etwa automatisches Anhalten, Erkennung des Zustands eines Fahrers etc., eine Überwachungskamera, die ein fahrendes Fahrzeug und eine Straße überwacht, oder einen Entfernungsmesssensor, der einen Abstand zwischen Fahrzeugen misst.
• Eine Vorrichtung, die für Haushaltsgeräte wie etwa ein TV-Gerät, einen Kühlschrank und eine Klimaanlage verwendet wird, um Bilder von Gesten eines Nutzers aufzunehmen und Vorrichtungen gemäß den Gesten zu betreiben.
• Eine Vorrichtung, die für die Medizin und das Gesundheitswesen verwendet wird, wie etwa ein Endoskop oder eine Vorrichtung, die Bilder von Blutgefäßen aufnimmt, indem Infrarotlicht empfangen wird.
• Eine Vorrichtung, die für die Sicherheit genutzt wird, wie etwa Überwachungskameras zur Verbrechensvorbeugung oder eine Kamera zur persönlichen Authentifizierung.
• Eine Vorrichtung, die für das Schönheitswesen verwendet wird, wie etwa eine Vorrichtung zur Hautmessung oder ein Mikroskop, das Bilder einer Kopfhaut aufnimmt.
• Eine Vorrichtung, die für den Sport verwendet wird, wie etwa eine Aktion-Kamera oder eine tragbare Kamera für den Sport, etc.
• Eine Vorrichtung, die für die Landwirtschaft genutzt wird, wie etwa eine Kamera zum Überwachen des Zustands der Felder und Feldfrüchte.

Weiteres Anwendungsbeispiel der Technik gemäß der Offenbarung
Die Technik gemäß der vorliegenden Offenbarung kann für eine Vorrichtung verwendet werden, die an verschiedenen mobilen Objekten wie etwa einem Automobil, einem Elektrofahrzeug, eines Hybrid-Elektrofahrzeug, einem Motorrad, einem Fahrrad, einer Einrichtung für individuelle Mobilität, einem Flugzeug, einer Drohne, einem Schiff und einem Roboter und dergleichen montiert wird.
19 ist ein Blockdiagramm, das Beispiel einer schematischen Konfiguration eines Fahrzeugsteuerungssystems veranschaulicht, das ein Beispiel eines Systems zur Steuerung mobiler Objekte ist, für das die Technik gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendbar ist.
Ein Fahrzeugsteuerungssystem 12000 umfasst eine Vielzahl elektronischer Steuerungseinheiten, die über ein Kommunikationsnetzwerk 12001 verbunden sind. In dem in 19 veranschaulichten Beispiel umfasst das Fahrzeugsteuerungssystem 12000 eine Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010, eine Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020, eine Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs, eine Einheit 12040 zur Detektion von Information aus dem Inneren des Fahrzeugs und eine integrierte Steuerungseinheit 12050. Als funktionale Konfiguration der Integrations-Steuerungseinheit 12050 sind ein Mikrocomputer 12051, eine Ton-/Bild-Ausgabeeinheit 12052 und eine I/F (Schnittstelle) 12053 des bordeigenen Netzwerks veranschaulicht.
Die Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010 steuert gemäß verschiedenen Programmen Operationen von Vorrichtungen, die ein Antriebssystem eines Fahrzeugs betreffen. Beispielsweise dient die Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010 als Steuerungsvorrichtungen wie etwa eine Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung, wie ein Verbrennungsmotor oder ein Antriebs- bzw. Elektromotor, zum Erzeugen einer Antriebskraft eines Fahrzeugs, ein Antriebskraft-Übertragungsmechanismus zum Übertragen einer Antriebskraft auf Räder, ein Lenkmechanismus, der einen Lenkwinkel eines Fahrzeugs einstellt, und eine Bremsvorrichtung, die eine Bremskraft eines Fahrzeugs erzeugt.
Die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 steuert gemäß verschiedenen Programmen Operationen verschiedener Vorrichtungen, die in einem Fahrzeug eingebaut sind. Beispielsweise dient die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 als ein schlüsselloses Zugangssystem, ein System für intelligente Schlüssel, eine automatische Fenstervorrichtung oder Steuerungsvorrichtung verschiedener Leuchten wie etwa Frontscheinwerfern, Heckscheinwerfern, Bremsleuchten, Fahrtrichtungsanzeigern und Nebelleuchten. In diesem Fall können Radiowellen, die von einer tragbaren Vorrichtung, die einen Schlüssel ersetzt, oder Signale verschiedener Schalter in die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 eingespeist werden. Die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 empfängt Einspeisungen der Radiowellen oder der Signale und steuert eine Türverriegelungsvorrichtung, eine automatische Fenstervorrichtung, die Leuchten etc.
Die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs detektiert Informationen außerhalb des Fahrzeugs, in dem das Fahrzeugsteuerungssystem 12000 eingebaut ist. Beispielsweise ist eine Bildgebungseinheit 12031 mit der Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs verbunden. Die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs veranlasst die Bildgebungseinheit 12031, Bilder der äußeren Umgebung des Fahrzeugs aufzunehmen, und empfängt die aufgenommenen Bilder. Die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs kann eine Verarbeitung zum Detektieren eines Objekts wie etwa einer Person, eines Fahrzeugs, eines Hindernisses, eine Verkehrszeichens oder von Zeichen auf einer Straßenoberfläche oder einen Prozess zur Entfernungsbestimmung durchführen.
Die Bildgebungseinheit 12031 ist ein optischer Sensor, der Licht empfängt und ein der empfangenen Lichtmenge des Lichts entsprechendes elektrisches Signal abgibt. Die Bildgebungseinheit 12031 kann das elektrische Signal als ein Bild abgeben oder kann das elektrische Signal als Information, um eine Entfernung zu messen, abgeben. Das Licht, das von der Bildgebungseinheit 12031 empfangen wird, kann sichtbares Licht sein oder kann nicht sichtbares Licht wie etwa Infrarotlicht sein.
Die Einheit 12040 zur Detektion von Information aus dem Inneren des Fahrzeugs detektiert Informationen über das Innere des Fahrzeugs. Ein Detektor 12041 für den Fahrerzustand, der eine Befindlichkeit eines Fahrers detektiert, ist beispielsweise mit der Einheit 12040 zur Detektion von Information aus dem Inneren des Fahrzeugs verbunden. Der Detektor 12041 für den Fahrerzustand enthält beispielsweise eine Kamera, die ein Bild des Fahrers aufnimmt, und auf Basis der Detektionsinformation, die vom Detektor 12041 für den Fahrerzustand eingegeben wird, kann die Einheit 12040 zur Detektion von Information aus dem Inneren des Fahrzeugs eine Ermüdungsgrad oder Konzentrationsgrad des Fahrers berechnen oder bestimmen, ob der Fahrer einschläft.
Der Mikrocomputer 12051 kann auf der Basis der Informationen von außerhalb und aus dem Inneren des Fahrzeugs, die durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs oder die Einheit 12040 zur Detektion von Information aus dem Inneren des Fahrzeugs erfasst werden, einen Steuerungszielwert der Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung, des Lenkmechanismus oder der Bremsvorrichtung berechnen und kann einen Steuerungsbefehl an die Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010 ausgeben. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung durchführen, die auf Funktionen eines fortgeschrittenen Fahrzeugassistenzsystems (ADAS) abzielt, die eine Vermeidung oder eine Abschwächung eines Zusammenstoßes des Fahrzeugs, eine Nachfolgefahrt, eine Fahrt mit beibehaltener Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Warnung vor einem Zusammenstoß des Fahrzeugs oder eine Warnung vor einer Abweichung des Fahrzeugs von der Spur einschließen.
Durch Steuern der Antriebskraft-Erzeugungsvorrichtung, des Lenkmechanismus, der Bremsvorrichtung oder dergleichen auf Basis der Informationen über die Umgebung des Fahrzeugs, die durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs oder die Einheit 12040 zur Detektion von Information aus dem Inneren des Fahrzeugs erfasst werden, kann der Mikrocomputer 12051 eine kooperative Steuerung durchführen, die auf autonomes Fahren, bei dem gefahren wird, ohne von Eingriffen des Fahrers abhängig zu sein, abzielt.
Der Mikrocomputer 12051 kann auf Basis der Informationen von außerhalb des Fahrzeugs, die durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs erfasst werden, einen Steuerungsbefehl an die Karosseriesystem-Steuerungseinheit 12020 abgeben. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 die Frontleuchten entsprechend der Position eines vorausfahrenden Fahrzeugs oder eines entgegenkommenden Fahrzeugs, das durch die Einheit 12030 zur Detektion von Information von außerhalb des Fahrzeugs detektiert wird, steuern und eine kooperative Steuerung durchführen, die darauf abzielt, ein Blenden zu vermeiden, wie etwa von Fernlicht auf Abblendlicht umzuschalten.
Die Ton-/Bild-Ausgabeeinheit 12052 überträgt ein Ausgangssignal eines Tons und/oder eines Bilds zu einer Ausgabevorrichtung, die einer Person im Fahrzeug oder der äußeren Umgebung des Fahrzeugs Informationen optisch oder akustisch anzeigen kann. In dem Beispiel von 19 sind als die Ausgabevorrichtung beispielhaft ein Lautsprecher 12061, eine Anzeigeeinheit 12062 und ein Armaturenbrett 12063 veranschaulicht. Die Anzeigeeinheit 12062 kann beispielsweise zumindest eine einer bordeigene bzw. Instrumentenanzeige oder eine Headup-Anzeige umfassen.
20 ist ein Diagramm, das ein Beispiel von Positionen veranschaulicht, an denen die Bildgebungseinheit 12031 eingerichtet wird. Als die Bildgebungseinheit 12031 enthält ein Fahrzeug in 20 Bildgebungseinheiten 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105.
Die Bildgebungseinheiten 12101, 12102, 12103, 12104 und 12105 sind beispielsweise an Positionen wie etwa einer Frontpartie, Seitenspiegeln, einem hinteren Stoßfänger, einer Hecktür und einem oberen Teil einer Windschutzscheibe im Inneren des Fahrzeugs eingerichtet. Die Bildgebungseinheit 12101, die die Frontpartie aufweist, und die Bildgebungseinheit 12105, die der obere Teil der Windschutzscheibe im Inneren des Fahrzeugs aufweist, erfassen vorwiegend Bilder der Sicht vor dem Fahrzeug 12100. Die Bildgebungseinheiten 12102 und 12103, die die Seitenspiegel aufweisen, erfassen vorwiegend Bilder der Sicht zur Seite des Fahrzeugs 12100. Die Bildgebungseinheit 12104, die die hintere Stoßstange oder die Hecktür aufweist, erfasst vorwiegend ein Bild hinter dem Fahrzeug 12100. Die Bilder der Sicht nach vorn, die von den Bildgebungseinheiten 12101 und 12105 erfasst werden, werden vorwiegend genutzt, um ein vorausfahrendes Fahrzeug, einen Fußgänger, ein Hindernis, eine Verkehrsampel, ein Verkehrszeichen, eine Fahrspur oder dergleichen zu detektieren.
20 veranschaulicht ein Beispiel von Abbildungsbereichen durch die Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104. Ein Abbildungsbereich 12111 repräsentiert einen Abbildungsbereich durch die Bildgebungseinheit 12101, die an der Frontpartie angeordnet ist, Abbildungsbereiche 12112 und 12113 repräsentieren Abbildungsbereiche durch die Bildgebungseinheiten 12102 und 12103, die an den Seitenspiegeln angeordnet sind, und ein Abbildungsbereich 12114 repräsentiert einen Abbildungsbereich durch die Bildgebungseinheit 12104, die an der hinteren Stoßstange oder der Hecktür angeordnet ist. Beispielsweise ermöglicht ein Überlagern von Bilddatensätzen, die durch eine Bildaufnahme mittels der Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 erhalten werden, ein Bild aus der Vogelperspektive des Fahrzeugs 12100, wie von oben betrachtet, zu erhalten.
Zumindest eine der Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 kann eine Funktion, um eine Abstandsinformation zu erfassen, aufweisen. Beispielsweise kann zumindest eine der Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 eine aus einer Vielzahl von Bildsensoren bestehende Stereokamera oder eine Bildgebungsvorrichtung mit Pixeln zum Detektieren einer Phasendifferenz sein.
Beispielsweise berechnet der Mikrocomputer 12051 einen Abstand zu jedem dreidimensionalen Objekt in den Abbildungsbereichen 12111 bis 12114 und eine zeitliche Änderung des Abstands (eine relative Geschwindigkeit zum Fahrzeug 12100) auf Basis einer Abstandsinformation, die von den Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 erfasst wird, und kann somit ein Objekt, das auf einem Weg, auf dem das Fahrzeug 12100 fährt, besonders nah ist und das mit einer gegebenen Geschwindigkeit (zum Beispiel 0 km/h oder höher) in eine Richtung fährt, die annähernd die gleiche wie jene des Fahrzeugs 12100 ist, als ein vorausfahrendes Fahrzeug extrahieren. Der Mikrocomputer 12051 kann ferner einen Abstand zwischen Fahrzeugen einstellen, der vor dem Fahrzeug beibehalten werden soll, und eine automatische Bremssteuerung (einschließlich einer folgenden Anhalte-Steuerung), eine automatische Beschleunigungssteuerung (einschließlich einer folgenden Startsteuerung) etc. durchführen. Auf diese Weise ist es möglich, eine kooperative Steuerung durchzuführen, die auf ein autonomes Fahren abzielt, ohne von Eingriffen des Fahrers abhängig zu sein.
Zum Beispiel klassifiziert der Mikrocomputer 12051 Daten eines dreidimensionalen Objekts bezüglich dreidimensionaler Objekte in Fahrzeuge mit zwei Rädern, Personenkraftwagen, große Fahrzeuge, Fußgänger, Strommasten und andere dreidimensionale Objekte und extrahiert basierend auf der Abstandsinformation, die von den Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 erfasst wird, und den die Daten eines dreidimensionalen Objekts können genutzt werden, um Hindernissen autonom auszuweichen. Beispielsweise identifiziert der Mikrocomputer 12051 Hindernisse um das Fahrzeug 12100 als Hindernisse, die vom Fahrer des Fahrzeugs 12100 gesehen werden können, und Hindernisse, die schwer zu sehen sind. Der Mikrocomputer 12051 bestimmt dann ein Risiko für einen Zusammenstoß mit jedem Hindernis und kann, wenn das Risiko eines Zusammenstoßes bei einem eingestellten Wert oder darüber liegt und ein Zusammenstoß erfolgen kann, eine Fahrunterstützung bereitstellen, um einen Zusammenstoß zu vermeiden, indem eine Warnung über den Lautsprecher 12061 oder die Anzeigeeinheit 12062 an den Fahrer ausgegeben wird oder über die Antriebssystem-Steuerungseinheit 12010 eine erzwungene Abbremsung oder ein erzwungener Ausweichlenkvorgang durchgeführt wird.
Zumindest eine der Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 kann eine Infrarotkamera sein, die Infrarotlicht detektiert. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 12051 einen Fußgänger erkennen, indem bestimmt wird, ob in den von den Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 aufgenommenen Bildern ein Fußgänger vorhanden ist. Die Erkennung eines Fußgängers wird gemäß einer Prozedur, um Merkmale in den Bildern zu detektieren, die von den als Infrarotkameras dienenden Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 aufgenommen werden, und einer Prozedur durchgeführt, um einen Musterabgleich an einer Reihe von Merkmalen durchzuführen, die eine Kontur eines Objekts anzeigen, und zu bestimmen, ob das Objekt ein Fußgänger ist. Wenn der Mikrocomputer 12051 bestimmt, dass ein Fußgänger in den von den Bildgebungseinheiten 12101 bis 12104 aufgenommenen Bildern vorhanden ist, steuert die Ton-/Bild-Ausgabeeinheit 12052 die Anzeigeeinheit 12062, um eine viereckige Kontur anzuzeigen, so dass die viereckige Kontur dem erkannten Fußgänger überlagert wird. Die Ton-/Bild-Ausgabeeinheit 12052 kann die Anzeigeeinheit 12062 ein den Fußgänger repräsentierendes Icon oder dergleichen an einer gewünschten Position anzuzeigen.
Ein Beispiel des Fahrzeugsteuerungssystems, für das die Technik gemäß der Offenbarung verwendbar ist, wurde beschrieben. Die Technik gemäß der Offenbarung ist für beispielsweise die Bildgebungseinheit 12031 unter den oben beschriebenen Konfigurationen verwendbar. Konkret ist die Entfernungsmessvorrichtung 70 gemäß der oben beschriebenen fünften Ausführungsform der Offenbarung für die Bildgebungseinheit 12031 verwendbar. Die Anwendung der Technologie gemäß der Offenbarung auf die Bildgebungseinheit 12031 macht es möglich, eine übermäßige Anwendung von Laserlicht, das von der Entfernungsmessvorrichtung 70 emittiert wird, die einen Abstand von einem fahrenden Fahrzeug zu einem entgegenkommenden Fahrzeug oder einem Fußgänger misst, aufgrund eines Überstroms zu verhindern.
Der hierin beschriebene Effekt ist nur ein Beispiel und stellt keine Einschränkung dar, und es kann einen anderen Effekt geben.
Die Technik kann auch die folgende Konfiguration verwenden.

(1) Eine Lichtquellenvorrichtung, aufweisend:
- einen ersten Widerstand, der mit einem gegebenen Potential verbunden ist;
- ein lichtemittierendes Element, das mit dem ersten Widerstand in Reihe geschaltet ist und das dafür konfiguriert ist, mit einem gegebenen Strom versorgt zu werden und somit eine gegebene Lichtmenge zu emittieren;
- einen zweiten Widerstand, der mit dem gegebenen Potential verbunden ist; und
- eine erste Stromquelle, die mit dem zweiten Widerstand in Reihe geschaltet ist und die dafür konfiguriert ist, einen Strom bereitzustellen, der erhalten wird, indem ein einem Überstrom entsprechender Strom zu dem gegebenen Strom addiert wird,
- wobei eine erste Spannung an einem ersten Verbindungsteil, wo der erste Widerstand und das lichtemittierende Element miteinander verbunden sind, und eine zweite Spannung an einem zweiten Verbindungsteil, wo der zweite Widerstand und die erste Stromquelle miteinander verbunden sind, entnommen werden.
(2) Die Lichtquellenvorrichtung gemäß (1), wobei das lichtemittierende Element als ein Element-Array konfiguriert ist, auf dem eine Vielzahl von Elementen, die dafür konfiguriert sind, Licht unabhängig zu emittieren, in einem Array angeordnet ist, und die erste Stromquelle den gegebenen Strom bereitstellt, der der Zahl nach bzw. zahlenmäßig Elementen, die veranlasst werden, Licht zu emittieren, unter den Elementen entspricht, die im Element-Array enthalten sind.
(3) Die Lichtquellenvorrichtung gemäß (2), wobei der erste Widerstand einen Widerstandswert aufweist, der zahlenmäßig den Elementen, die veranlasst werden, Licht zu emittieren, unter den Elementen entspricht, die im Element-Array enthalten sind.
(4) Die Lichtquellenvorrichtung gemäß (2) oder (3), ferner aufweisend eine Vielzahl zweiter Stromquellen, die dafür konfiguriert sind, eine Vielzahl von Ansteuerungsströmen, die die jeweiligen Elemente ansteuern, den Elementen jeweils unabhängig bereitzustellen, und aufweisend einen ersten Halbleiterchip, auf dem der erste Widerstand, der zweite Widerstand, die erste Stromquelle und die zweite Stromquelle angeordnet sind, und einen zweiten Halbleiterchip, der das Element-Array enthält und der auf den ersten Halbleiterchip überlagert ist, wobei die jeweiligen Elemente, die in dem Element-Array enthalten sind, das auf dem zweiten Halbleiterchip angeordnet ist, und die jeweiligen zweiten Stromquellen, die auf dem ersten Halbleiterchip angeordnet sind, Eins-zu-Eins-Verbindungen aufweisen.
(5) Die Lichtquellenvorrichtung gemäß (4), wobei die zweiten Stromquellen auf einem gegebenen Bereich auf dem ersten Halbleiterchip angeordnet sind und das Element-Array auf einem dem gegebenen Bereich auf dem ersten Halbleiterchip entsprechenden Bereich überlagert angeordnet ist.
(6) Die Lichtquellenvorrichtung gemäß (4) oder (5), wobei der erste Widerstand eine Vielzahl von Widerständen umfasst, die parallel geschaltet sind, und die Widerstände in mehrere Blöcke unterteilt und auf dem ersten Halbleiterchip angeordnet sind.
(7) Die Lichtquellenvorrichtung gemäß (6), wobei der erste Widerstand in zwei Blöcke unterteilt ist, die ausgerichtet angeordnet sind, und der zweite Widerstand zwischen den zwei Blöcken angeordnet ist.
(8) Die Lichtquellenvorrichtung gemäß (7), wobei der zweite Widerstand eine Vielzahl von Widerständen umfasst, die parallel geschaltet sind, und die Widerstände in mehrere Blöcke unterteilt und auf dem ersten Halbleiterchip angeordnet sind und die Blöcke, in die die im ersten Widerstand enthaltenen Widerstände unterteilt sind, und die Blöcke, in die die im zweiten Widerstand enthaltenen Widerstände unterteilt sind, auf dem ersten Halbleiterchip abwechselnd und ausgerichtet angeordnet sind.
(9) Die Lichtquellenvorrichtung gemäß einem von (4) bis (8), ferner aufweisend einen Kondensator, der in einem gegebenen Bereich auf dem ersten Halbleiterchip angeordnet ist und der mit dem ersten Widerstand verbunden ist, wobei das Element-Array in dem gegebenen Bereich auf dem ersten Halbleiterchip überlagert angeordnet ist.
(10) Die Lichtquellenvorrichtung gemäß einem von (1) bis (9), ferner aufweisend:
- eine erste Herabsetzeinheit, die dafür konfiguriert ist, als die erste Spannung eine dritte Spannung zu entnehmen, die erhalten wird, indem die Spannung des ersten Verbindungsteils herabgesetzt wird; und
- eine zweite Herabsetzeinheit, die dafür konfiguriert ist, als die zweite Spannung eine vierte Spannung zu entnehmen, die erhalten wird, indem die Spannung des zweiten Verbindungsteils herabgesetzt wird.
(11) Die Lichtquellenvorrichtung gemäß (10), wobei die erste Herabsetzeinheit und die zweite Herabsetzeinheit dafür konfiguriert sind, die dritte Spannung bzw. die vierte Spannung mittels ohmscher Spannungsteilung zu entnehmen.
(12) Die Lichtquellenvorrichtung gemäß (10), wobei die erste Herabsetzeinheit und die zweite Herabsetzeinheit dafür konfiguriert sind, die dritte Spannung bzw. die die vierte Spannung zu entnehmen, indem jeweilige Abgaben von Source-Folgern, die Spannungen des ersten Verbindungsteils bzw. des zweiten Verbindungsteils als Eingaben nutzen, herabgesetzt werden.
(13) Die Lichtquellenvorrichtung gemäß einem von (1) bis (12), ferner aufweisend:
- einen Komparator, der dafür konfiguriert ist, die erste Spannung und die zweite Spannung zu vergleichen; und
- einen Controller, der dafür konfiguriert ist, zu bestimmen, ob ein Überstrom dem lichtemittierenden Element zugeführt wird, basierend auf einer Differenz zwischen der ersten Spannung und der zweiten Spannung, die basierend auf einem Ergebnis des Vergleichs durch den Komparator erfasst wird.
(14) Die Lichtquellenvorrichtung gemäß (13), wobei der Controller dafür konfiguriert ist, basierend auf einem Ergebnis der Bestimmung einen Ein-Zustand und einen Aus-Zustand von zumindest dem ersten Widerstand des ersten Widerstands und des zweiten Widerstands zu steuern.
(15) Die Lichtquellenvorrichtung gemäß einem von (1) bis (14), wobei jeder des ersten Widerstands und des zweiten Widerstands ein Widerstand zwischen einer Source und einem Drain eines MOSFET- (Metall-Oxid-Halbleiter-) Transistors in einem Ein-Zustand ist.
(16) Eine elektronische Vorrichtung, aufweisend:
- einen ersten Widerstand, der mit einem gegebenen Potential verbunden ist;
- ein lichtemittierendes Element, das mit dem ersten Widerstand in Reihe geschaltet ist und das dafür konfiguriert ist, mit einem gegebenen Strom versorgt zu werden und somit eine gegebene Lichtmenge zu emittieren;
- einen zweiten Widerstand, der mit dem gegebenen Potential verbunden ist; und
- eine Stromquelle, die mit dem zweiten Widerstand in Reihe geschaltet ist und die dafür konfiguriert ist, einen Strom bereitzustellen, der erhalten wird, indem ein einem Überstrom entsprechender Strom zu dem gegebenen Strom addiert wird,
- einen Komparator, der dafür konfiguriert ist, eine erste Spannung an einem Verbindungsteil, wo der erste Widerstand und das lichtemittierende Element miteinander verbunden sind, und eine zweite Spannung an einem Verbindungsteil, wo der zweite Widerstand und die Stromquelle miteinander verbunden sind, zu vergleichen; und
- einen Controller, der dafür konfiguriert ist, zu bestimmen, ob dem lichtemittierenden Element ein Überstrom zugeführt wird, basierend auf einer Differenz zwischen der ersten Spannung und der zweiten Spannung, die basierend auf einem Ergebnis des Vergleichs durch den Komparator erfasst wird, und basierend auf einem Ergebnis der Bestimmung einen Ein-Zustand und einen Aus-Zustand von zumindest dem ersten Widerstand des ersten Widerstands und des zweiten Widerstands zu steuern.
(17) Die elektronische Vorrichtung gemäß (16), wobei das lichtemittierende Element als ein Element-Array konfiguriert ist, auf dem eine Vielzahl von Elementen, die dafür konfiguriert sind, Licht unabhängig zu emittieren, in einem Array angeordnet ist, und die erste Stromquelle den gegebenen Strom bereitstellt, der zahlenmäßig Elementen, die veranlasst werden, Licht zu emittieren, unter den Elementen, die im Element-Array enthalten sind, entspricht.
(18) Die elektronische Vorrichtung gemäß (17), wobei der erste Widerstand einen Widerstandswert aufweist, der zahlenmäßig den Elementen, die veranlasst werden, Licht zu emittieren, unter den Elementen entspricht, die im Element-Array enthalten sind.
(19) Die elektronische Vorrichtung gemäß (17) oder (18), ferner aufweisend eine Vielzahl zweiter Stromquellen, die dafür konfiguriert sind, eine Vielzahl von Ansteuerungsströmen, die die jeweiligen Elemente ansteuern, den Elementen jeweils unabhängig bereitzustellen, und aufweisend einen ersten Halbleiterchip, auf dem der erste Widerstand, der zweite Widerstand, die erste Stromquelle und die zweite Stromquelle angeordnet sind und einen zweiten Halbleiterchip, der das Element-Array enthält und der auf den ersten Halbleiterchip überlagert ist, wobei die jeweiligen Elemente, die in dem Element-Array enthalten sind, das auf dem zweiten Halbleiterchip angeordnet ist, und die jeweiligen zweiten Stromquellen, die auf dem ersten Halbleiterchip angeordnet sind, Eins-zu-Eins-Verbindungen aufweisen.
(20) Die elektronische Vorrichtung gemäß (19), wobei die zweiten Stromquellen auf einem gegebenen Bereich auf dem ersten Halbleiterchip angeordnet sind und das Element-Array auf einem dem gegebenen Bereich auf dem ersten Halbleiterchip entsprechenden Bereich überlagert angeordnet ist.
(21) Die elektronische Vorrichtung gemäß (19) oder (20), wobei der erste Widerstand eine Vielzahl von Widerständen umfasst, die parallel geschaltet sind, und die Widerstände in mehrere Blöcke unterteilt und auf dem ersten Halbleiterchip angeordnet sind.
(22) Die elektronische Vorrichtung gemäß (21), wobei der erste Widerstand in zwei Blöcke unterteilt ist, die ausgerichtet angeordnet sind, und der zweite Widerstand zwischen den zwei Blöcken angeordnet ist.
(23) Die elektronische Vorrichtung gemäß (22), wobei der zweite Widerstand eine Vielzahl von Widerständen umfasst, die parallel geschaltet sind, und die Widerstände in mehrere Blöcke unterteilt und auf dem ersten Halbleiterchip angeordnet sind und die Blöcke, in die die im ersten Widerstand enthaltenen Widerstände unterteilt sind, und die Blöcke, in die die im zweiten Widerstand enthaltenen Widerstände unterteilt sind, auf dem ersten Halbleiterchip abwechselnd und ausgerichtet angeordnet sind.
(24) Die elektronische Vorrichtung gemäß einem von (19) bis (23), ferner aufweisend einen Kondensator, der in einem gegebenen Bereich auf dem ersten Halbleiterchip angeordnet ist und der mit dem ersten Widerstand verbunden ist, wobei das Element-Array in dem gegebenen Bereich auf dem ersten Halbleiterchip überlagert angeordnet ist.
(25) Die elektronische Vorrichtung gemäß einem von (16) bis (24), ferner aufweisend:
- eine erste Herabsetzeinheit, die dafür konfiguriert ist, als die erste Spannung eine dritte Spannung zu entnehmen, die erhalten wird, indem die Spannung des ersten Verbindungsteils herabgesetzt wird; und
- eine zweite Herabsetzeinheit, die dafür konfiguriert ist, als die zweite Spannung eine vierte Spannung zu entnehmen, die erhalten wird, indem die Spannung des zweiten Verbindungsteils herabgesetzt wird.
(26) Die elektronische Vorrichtung gemäß (25), wobei die erste Herabsetzeinheit und die zweite Herabsetzeinheit dafür konfiguriert sind, die dritte Spannung bzw. die vierte Spannung mittels ohmscher Spannungsteilung zu entnehmen.
(27) Die elektronische Vorrichtung gemäß (25), wobei die erste Herabsetzeinheit und die zweite Herabsetzeinheit dafür konfiguriert sind, die dritte Spannung bzw. die die vierte Spannung zu entnehmen, indem jeweilige Ausgaben von Source-Folgern, die Spannungen des ersten Verbindungsteils bzw. des zweiten Verbindungsteils als Eingaben nutzen, herabgesetzt werden.
(28) Die elektronische Vorrichtung gemäß einem von (16) bis (27), ferner aufweisend:
- einen Controller, der dafür konfiguriert ist, zu bestimmen, ob ein Überstrom dem lichtemittierenden Element zugeführt wird, basierend auf einer Differenz zwischen der ersten Spannung und der zweiten Spannung, die basierend auf einem Ergebnis des Vergleichs durch den Komparator erfasst wird.
(29) Die elektronische Vorrichtung gemäß (28), wobei der Controller dafür konfiguriert ist, basierend auf einem Ergebnis der Bestimmung einen Ein-Zustand und einen Aus-Zustand von zumindest dem ersten Widerstand des ersten Widerstands und des zweiten Widerstands zu steuern.
(30) Die elektronische Vorrichtung gemäß einem von (16) bis (29), wobei jeder des ersten Widerstands und des zweiten Widerstands ein Widerstand zwischen einer Source und einem Drain eines MOSFET- (Metall-Oxid-Halbleiter-) Transistors in einem Ein-Zustand ist.

Bezugszeichenliste

1: LICHTQUELLE
10, 10a, 10b, 10c, 10d, 10d', 10e(a), 10e(b), 10e(b)', 10e(c), 200a, 200b: TREIBER
11: CONTROLLER
12, 121, 122, 12n, 12M, 12M+1 12N: LASERDIODE
42: DETEKTIONSSIGNAL
51: ENTFERNUNGSMESSEINHEIT
70: ENTFERNUNGSMESSVORRICHTUNG
101, 101', 1011, 101M, 101M+1, 101N, 102, 1021, 102M, 102M+1, 102N, 203, 220, 221: TRANSISTOR
103, 1031, 1032, 103n, 103M, 103M+1, 103N, 104, 1521, 1522 , 204, 205: STROMQUELLE
1311, 1312, 1321, 1322, 1511, 1512: WIDERSTAND
140: KONDENSATOR
302: LICHTEMPFÄNGER
1000: LDD-CHIP
1001: PAD
1200a, 1200b, 1200c: LD-ARRAY

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2001016082 [0002]
JP 2013066085 [0002]

Claims

Lichtquellenvorrichtung, aufweisend: einen ersten Widerstand, der mit einem gegebenen Potential verbunden ist; ein lichtemittierendes Element, das mit dem ersten Widerstand in Reihe geschaltet ist und das dafür konfiguriert ist, mit einem gegebenen Strom versorgt zu werden und somit eine gegebene Lichtmenge zu emittieren; einen zweiten Widerstand, der mit dem gegebenen Potential verbunden ist; und eine erste Stromquelle, die mit dem zweiten Widerstand in Reihe geschaltet ist und die dafür konfiguriert ist, einen Strom bereitzustellen, der erhalten wird, indem ein einem Überstrom entsprechender Strom zu dem gegebenen Strom addiert wird, wobei eine erste Spannung an einem ersten Verbindungsteil, wo der erste Widerstand und das lichtemittierende Element miteinander verbunden sind, und eine zweite Spannung an einem zweiten Verbindungsteil, wo der zweite Widerstand und die erste Stromquelle miteinander verbunden sind, entnommen werden.
Lichtquellenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das lichtemittierende Element als ein Element-Array konfiguriert ist, auf dem eine Vielzahl von Elementen, die dafür konfiguriert sind, Licht unabhängig zu emittieren, in einem Array angeordnet ist, und die erste Stromquelle den gegebenen Strom bereitstellt, der zahlenmäßig Elementen, die veranlasst werden, Licht zu emittieren, unter den Elementen entspricht, die im Element-Array enthalten sind.
Lichtquellenvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der erste Widerstand einen Widerstandswert aufweist, der zahlenmäßig den Elementen, die veranlasst werden, Licht zu emittieren, unter den Elementen entspricht, die im Element-Array enthalten sind.
Lichtquellenvorrichtung nach Anspruch 2, ferner aufweisend eine Vielzahl zweiter Stromquellen, die dafür konfiguriert sind, eine Vielzahl von Ansteuerungsströmen, die die jeweiligen Elemente ansteuern, den Elementen jeweils unabhängig bereitzustellen, und aufweisend einen ersten Halbleiterchip, auf dem der erste Widerstand, der zweite Widerstand, die erste Stromquelle und die zweite Stromquelle angeordnet sind, und einen zweiten Halbleiterchip, der das Element-Array enthält und der auf den ersten Halbleiterchip überlagert ist, wobei die jeweiligen Elemente, die in dem Element-Array enthalten sind, das auf dem zweiten Halbleiterchip angeordnet ist, und die jeweiligen zweiten Stromquellen, die auf dem ersten Halbleiterchip angeordnet sind, Eins-zu-Eins-Verbindungen aufweisen.
Lichtquellenvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die zweiten Stromquellen auf einem gegebenen Bereich auf dem ersten Halbleiterchip angeordnet sind und das Element-Array auf einem dem gegebenen Bereich auf dem ersten Halbleiterchip entsprechenden Bereich überlagert angeordnet ist.
Lichtquellenvorrichtung nach Anspruch 4, wobei der erste Widerstand eine Vielzahl von Widerständen umfasst, die parallel geschaltet sind, und die Widerstände in mehrere Blöcke unterteilt und auf dem ersten Halbleiterchip angeordnet sind.
Lichtquellenvorrichtung nach Anspruch 6, wobei der erste Widerstand in zwei Blöcke unterteilt ist, die ausgerichtet angeordnet sind, und der zweite Widerstand zwischen den zwei Blöcken angeordnet ist.
Lichtquellenvorrichtung nach Anspruch 7, wobei der zweite Widerstand eine Vielzahl von Widerständen umfasst, die parallel geschaltet sind, und die Widerstände in mehrere Blöcke unterteilt und auf dem ersten Halbleiterchip angeordnet sind und die Blöcke, in die die im ersten Widerstand enthaltenen Widerstände unterteilt sind, und die Blöcke, in die die im zweiten Widerstand enthaltenen Widerstände unterteilt sind, auf dem ersten Halbleiterchip abwechselnd und ausgerichtet angeordnet sind.
Lichtquellenvorrichtung nach Anspruch 4, ferner aufweisend einen Kondensator, der in einem gegebenen Bereich auf dem ersten Halbleiterchip angeordnet ist und der mit dem ersten Widerstand verbunden ist, wobei das Element-Array in dem gegebenen Bereich auf dem ersten Halbleiterchip überlagert angeordnet ist.
Lichtquellenvorrichtung nach Anspruch 1, ferner aufweisend: eine erste Herabsetzeinheit, die dafür konfiguriert ist, als die erste Spannung eine dritte Spannung zu entnehmen, die erhalten wird, indem die Spannung des ersten Verbindungsteils herabgesetzt wird; und eine zweite Herabsetzeinheit, die dafür konfiguriert ist, als die zweite Spannung eine vierte Spannung zu entnehmen, die erhalten wird, indem die Spannung des zweiten Verbindungsteils herabgesetzt wird.
Lichtquellenvorrichtung nach Anspruch 10, wobei die erste Herabsetzeinheit und die zweite Herabsetzeinheit dafür konfiguriert sind, die dritte Spannung bzw. die vierte Spannung mittels ohmscher Spannungsteilung zu entnehmen.
Lichtquellenvorrichtung nach Anspruch 10, wobei die erste Herabsetzeinheit und die zweite Herabsetzeinheit dafür konfiguriert sind, die dritte Spannung bzw. die die vierte Spannung zu entnehmen, indem jeweilige Abgaben von Source-Folgern, die Spannungen des ersten Verbindungsteils bzw. des zweiten Verbindungsteils als Eingaben nutzen, herabgesetzt werden.
Lichtquellenvorrichtung nach Anspruch 1, ferner aufweisend: einen Komparator, der dafür konfiguriert ist, die erste Spannung und die zweite Spannung zu vergleichen; und einen Controller, der dafür konfiguriert ist, zu bestimmen, ob ein Überstrom dem lichtemittierenden Element zugeführt wird, basierend auf einer Differenz zwischen der ersten Spannung und der zweiten Spannung, die basierend auf einem Ergebnis des Vergleichs durch den Komparator erfasst wird.
Lichtquellenvorrichtung nach Anspruch 13, wobei der Controller dafür konfiguriert ist, basierend auf einem Ergebnis der Bestimmung einen Ein-Zustand und einen Aus-Zustand von zumindest dem ersten Widerstand des ersten Widerstands und des zweiten Widerstands zu steuern.
Lichtquellenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei jeder des ersten Widerstands und des zweiten Widerstands ein Widerstand zwischen einer Source und einem Drain eines MOSFET- (Metall-Oxid-Halbleiter-) Transistors in einem Ein-Zustand ist.
Elektronische Vorrichtung, aufweisend: einen ersten Widerstand, der mit einem gegebenen Potential verbunden ist; ein lichtemittierendes Element, das mit dem ersten Widerstand in Reihe geschaltet ist und das dafür konfiguriert ist, mit einem gegebenen Strom versorgt zu werden und somit eine gegebene Lichtmenge zu emittieren; einen zweiten Widerstand, der mit dem gegebenen Potential verbunden ist; und eine Stromquelle, die mit dem zweiten Widerstand in Reihe geschaltet ist und die dafür konfiguriert ist, einen Strom bereitzustellen, der erhalten wird, indem ein einem Überstrom entsprechender Strom zu dem gegebenen Strom addiert wird, einen Komparator, der dafür konfiguriert ist, eine erste Spannung an einem Verbindungsteil, wo der erste Widerstand und das lichtemittierende Element miteinander verbunden sind, und eine zweite Spannung an einem Verbindungsteil, wo der zweite Widerstand und die Stromquelle miteinander verbunden sind, zu vergleichen; und einen Controller, der dafür konfiguriert ist, zu bestimmen, ob dem lichtemittierenden Element ein Überstrom zugeführt wird, basierend auf einer Differenz zwischen der ersten Spannung und der zweiten Spannung, die basierend auf einem Ergebnis des Vergleichs durch den Komparator erfasst wird, und basierend auf einem Ergebnis der Bestimmung einen Ein-Zustand und einen Aus-Zustand von zumindest dem ersten Widerstand des ersten Widerstands und des zweiten Widerstands zu steuern.