JP2012522353A

JP2012522353A - 直列接続した発光ダイオードを含む光センサシステム

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Publication number: JP2012522353A
Application number: JP2012503448A
Authority: JP
Inventors: ヴィピン・マドハニ; アラン・アダムスキー
Original assignee: オスラム・シルバニア・インコーポレイテッド
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2010-02-19
Publication date: 2012-09-20
Anticipated expiration: 2030-02-19
Also published as: US20100244737A1; WO2010117503A3; EP2415329A2; WO2010117502A3; CA2755013C; WO2010117500A3; JP2012522397A; EP2415330A2; JP5738840B2; US8497478B2; EP2415328A2; EP2415327B1; EP2415327A4; US20100243897A1; CN102379156A; CA2755857C; US9006994B2; CN102379157A; WO2010117501A2; EP2415329B1

Abstract

光源を有する光センサシステムであって、前記光源が、直列接続した複数の発光ダイオード（LED)を含む光センサシステムが提供される。前記直列接続した複数の発光ダイオード（LED)が所定周波数で切り替えられ得る。

Description

本件出願は、何れも２００９年３月３１日付で提出された、権利者の共通する以下の米国仮出願番号第６１／１６５，１７１、同第６１／１６５，１８１号、同第６１／１６５，３８８号、同第６１／１６５，１５９号の優先権を主張するものである。
本件出願は、何れも２０１０年１月５日付で提出された、権利者の共通する以下の出願、即ち、“CURRENT SOURCE TO DRIVE A LIGHT SOURCE IN AN OPTICAL SENSOR SYSTEM”と題する米国実用特許出願番号第１２／６５２，０８３号、“DUAL VOLTAGE AND CURRENT CONTROL FEEDBACK LOOP FOR AN OPTICAL SENSOR SYSTEM”と題する同第１２／６５２，０８７号、“OPTICAL SENSOR SYSTEM INCLUDING SERIES CONNECTED LIGHT EMITTING DIODES”と題する同第１２／６５２，０８９号、“HIGH VOLTAGE SUPPLY TO INCREASE RISE TIME OF CURRENT THROUGH LIGHT SOURCE IN AN OPTICAL SENSOR SYSTEM”と題する同第１２／６５２，０９５号、に関連するものである。
本発明はセンサに関し、詳しくは、直列接続した発光ダイオードを含む光センサシステムに関する二重電圧電流制御フィードバックループに関する。

光センサシステムは物体からの反射光を検出して当該物体を特定及び又はイメージ化するために使用され得る。それらシステムには、光を物体方向に伝える光源と、物体に送られ反射された光の一部を検出する検出器とが含まれ得る。反射光の特性がセンサシステムで分析され、物体までの距離が決定され得及び又は物体の電子イメージが発生され得る。
１実施例ではそれらシステムには、変調赤外光(IR)、即ち、高速点滅する赤外光を伝送する構成を有する１つ以上の発光ダイオード（LED)等の光源が含まれ得る。検出器は反射光を受け、光の反射による位相シフトを算出する。算出した位相シフトから光を受けるまでの時間を算出し得、算出した前記時間を伝送媒体内における信号速度に乗算し、センサ視野内の種々の位置までの距離を算出し得る。検出器内に受光画素列を設けることで、各画素位置で受けた光に関する距離信号をマッピングして視野の３次元電子イメージを生成させ得る。
これらシステムにおける光源の変調方法はシステムの性能因子である。

米国実用特許出願番号第１２／６５２，０８３号明細書米国実用特許出願番号第１２／６５２，０８９号明細書米国実用特許出願番号第１２／６５２，０９５号明細書

イメージ化を有益且つ正確化するために、光源を高周波数、例えば４０MHzで変調させることが望ましい。また、前記システムにおいて、光源を高効率且つ高信頼下に変調させる一方、妥当な製造コスト及び比較的小型のパッケージサイズが維持されることが望ましい。

本発明の１様相によれば光センサシステム用の光源回路が提供される。光源回路は、直流（DC)安定化電圧出力を提供する電源と、直列接続した複数の発光ダイオード（LED)を含む光源と、前記電源及び光源に接続した電流源にして、前記直流（DC)安定化電圧出力を受けて電流出力を提供する電流源と、スイッチにして、該スイッチ閉時には前記電流源から前記直列接続した複数のLEDを通しての電流出力を許容し、該スイッチ開時には前記直列接続した複数のLEDを通しての電流出力を防止するスイッチと、を含む。

本発明の関連実施例では、前記光源回路は所定周波数でスイッチを開閉する駆動回路を更に含み得る。更に他の関連実施例では前記所定周波数が実質的に４０MHzに等しいものであり得る。
他の関連実施例では前記光源回路は、直列接続した複数のLEDに高電圧出力を提供するべく接続した高電圧回路と、第２スイッチにして、該第２スイッチ閉時に前記高電圧出力を前記直列接続した複数のLEDに連結し、該第２スイッチ開時には前記直列接続した複数のLEDへの高電圧出力を断路する第２スイッチと、を更に含む。更に他の関連実施例では光源回路は、前記第２スイッチを開閉する駆動回路にして、前記直列接続した複数のLEDに関するオンタイム開始時に前記第２スイッチを閉じ、前記直列接続した複数のLEDに関する残余の前記オンタイム中は前記第２スイッチを開放し、電流源をして前記直列接続した複数のLEDへの電流出力を提供可能とする駆動回路を更に含み得る。また別の関連実施例では光源回路は、所定周波数で前記スイッチ及び第２スイッチを開閉する駆動回路を更に含み得る。更に他の関連実施例では前記所定周波数が４０MHzに実質的に等しくされ得る。

関連する他の実施例では光源回路は電流源と、前記直列接続した複数のLEDとの間に連結したダイオードを更に含み得、該ダイオードは前記スイッチ閉時及び前記第２スイッチ開時においてのみ、電流出力を前記直列接続した複数のLEDに提供するべく導通される構成を有する。

また別の関連実施例では、電流源は、レジスタに直列接続したインダクタと、インダクタ及びレジスタに並列接続したダイオードと、を含み得、前記電流源が、前記スイッチ閉時にインダクタを介して電流出力を前記直列接続した複数のLEDに提供し、前記スイッチ開時には前記インダクタの通過電流をダイオードに分流させる構成を有する。更に他の関連実施例では前記電流源が、レジスタに連結され且つ電流フィードバックを提供する電流モニタを含み得る。

更に他の実施例では光センサシステムが提供される。光センサシステムはコントローラと、該コントローラに連結されコントローラからの制御信号に応答して、直列接続した複数のLEDを含む光源を駆動する光源回路と、直流（DC)安定化電圧出力を提供する電源と、前記直流（DC)安定化電圧出力を受けて光源に電流出力を提供するべく電源及び光源にカップリングした電流源と、スイッチにして、該スイッチ閉時は前記電流源から直列接続した複数のLEDへの電流出力を許容し、前記スイッチ開時は前記電流源から直列接続した複数のLEDへの電流出力を防止するスイッチと、光源からの光を物体に向けて伝送する送信光学系と、物体からの反射光を受ける受信光学系と、前記反射光を１つ以上の電気信号に変換する検出器回路と、を含み、前記コントローラが、前記１つ以上の電気信号に応答して物体上の少なくとも１位置までの距離を表すデータ信号出力を提供する形態を有する。

更に他の関連実施例では前記光センサシステムが、前記スイッチを所定周波数で開閉する駆動回路を更に含み得る。更に他の関連実施例では前記所定周波数は約４０MHzであり得る。更に他の関連実施例では前記光センサシステムが、直列接続した複数のLEDに高電圧出力を提供するべく連結した高電圧源回路と、第２スイッチにして、該第２スイッチ閉時に前記高電圧出力を直列接続した複数のLEDに接続し、該第２スイッチ開時には直列接続した複数のLEDへの高電圧出力を断路する第２スイッチと、を更に含み得る。関連する他の実施例では光センサシステムが、前記第２スイッチを開閉する駆動回路を更に含み得、該駆動回路が、前記直列接続した複数のLEDに関するオンタイム開始時に前記第２スイッチを閉じて前記高電圧出力を前記直列接続した複数のLEDに接続し、残余のオンタイム中は前記第２スイッチを開放して前記電流源から前記直列接続した複数のLEDに電流出力を提供させる構成を有する。更に他の実施例では光センサシステムは、前記スイッチ及び第２スイッチを所定周波数で開閉させる駆動回路を更に含み得る。更に他の関連実施例では光センサシステムが、電流源と、直列接続した複数のLEDとの間に連結したダイオードにして、前記スイッチ閉時及び前記第２スイッチ開時においてのみ、電流出力を前記直列接続した複数のLEDに提供するべく導通されるダイオードを更に含み得る。

更に他の関連実施例では、電流源が、レジスタに直列接続したインダクタと、インダクタ及びレジスタに並列接続したダイオードと、を含み得、前記電流源が、前記スイッチ閉時に電流出力をインダクタを介して前記直列接続した複数のLEDに提供し、前記スイッチ開時には前記インダクタの通過電流をダイオードに分流させる構成を有する。更に他の関連実施例では前記電流源が、レジスタに連結され且つ電流フィードバックを提供する電流モニタを含み得る。

また別の関連実施例では、光センサシステムにおける光出力を提供する方法が提供される。本方法には、複数の発光ダイオード(LED)を直列接続すること、該直列接続した複数のLEDの通過電流を所定周波数で切り替えること、が含まれる。

図１は本発明の実施例に従う光センサシステムのブロックダイヤグラム図である。図２は本発明の実施例に従う光センサシステムの光源回路のブロックダイヤグラム図である。図３は本発明の実施例に従う、直列接続した複数のLEDを含む光センサシステムの光源回路のブロックダイヤグラム図である。図３Ａは本発明の実施例に従う、スイッチＳ１及びＳ２を閉じるための調時例を表す調時ダイヤグラム図である。図４は本発明の実施例に従う高電圧源の回路ダイヤグラム図である。図５は本発明の実施例に従うスイッチＳ１の回路ダイヤグラム図である。

図１は本発明の実施例に従う光センサシステム１００の簡略ブロックダイヤグラム図である。一般に、光センサシステム１００は光１０２、例えば赤外(IR)光を放射し、物体１０４で反射された反射光１０６を受光し、かくして物体１０４までの距離を識別及び又は物体１０４のイメージをマッピングする。例えばある実施例では、光センサシステムは衝突回避センサ、例えば自動車用の後退センサとして実装され得る。例えば後退センサ用途では、光センサシステムは自動車後部から物体１０４までの距離を表示するデータ出力１０８を提供し、後退移動時の物体１０４との誤接触を回避するべくドライバーを支援する。本発明のシステム及び方法は特定用途に関連して説明されるが、広範な用途に対しても適用し得る。例えば、本発明のシステム及び方法は距離測定用途の光センサ、またはターゲット物体の識別及び又はイメージ化に関与する任意用途で実装され得る。

光センサシステム１００は説明の簡略化上相当簡素化して示される。図１に示す光センサシステム１００はコントローラ／処理回路１１０、光源回路１１２、送信光学系１１４、受信光学系１１６、検出回路１１８、を含む。コントローラ／処理回路１１０は、光源回路の光源変調を制御し、受信データを処理してセンサから物体までの距離を表す出力データストリーム及び又は物体の電子イメージを生成する回路として既知のものであり得る。コントローラ／処理回路１１０は、例えば、C.A.SunnyvaleのCanesta社から市販入手可能な任意の深さセンサコントローラ／処理回路であり得る。

光源回路１１２は、コントローラ／処理回路１１０からの制御出力に応答して光源を駆動する既知の回路を含み得、また、本開示と一致する回路を含み得る。送信光学系１１４は、関心物体（単数または複数）を包囲するシステム視野を提供するべく光源からの光出力を配向する既知の光コンポーネントを含み得る。受信光学系１１６は、関心物体からの反射光を受け、受けた反射光を検出器回路１１８に送る既知の光コンポーネントを含み得る。検出器回路１１８は、例えば、受けた光をコントローラ／処理回路１１０に提供する電気信号に変換する、画素列内に配置構成した既知の光検出器を含み得る。検出器回路１１８は、例えば、C.A.SunnyvaleのCanesta社から市販入手可能な任意の検出器回路であり得る。コントローラ／処理回路１１０は、例えば物体上及びシステム視野内の種々の場所までの距離を算出し得、例えば、受けた光の位相シフトを用いて光の移動時間及び距離を算出して物体までの距離を表すデータ出力を提供し及び又は物体をマッピングして当該物体の３次元イメージを提供する。

図２には本発明に従う光源回路１１２の簡略ブロックダイヤグラム図が示される。光源回路１１２は、電源２０２、電源２０２の出力に接続した電流源２０４、電流源２０４に連結され直列接続した複数のLED２０６、電流源２０４に連結した高電圧源２０８、スイッチS1及びS2を制御して前記直列接続した複数のLED２０６を所定周波数でオンオフ切り替え、即ち、該直列接続した複数のLED２０６を変調させる駆動回路２１０、を含む。各実施例において、複数のLED２０６を直列接続することで、LED出力間の位相差が回避され且つコスト効率性が提供される。“連結した”とは、カップリング、リンクあるいはその他の、あるシステム要素の担持する信号が“連結した”要素に付与される任意の接続に対して参照されるものとする。“連結された”装置または信号及び装置は相互に直結される必要は無く、それら信号を多重化または変調する中間ポーネントまたはデバイスにより分離され得る。

電源２０２は電圧源２１２からの入力電圧を受けて直流（DC)安定化電圧出力を提供する任意の既知の形態を有し得る。例えば図２に示す如き電圧源２１２は、DC源、例えば、自動車用バッテリーであり得、例えば図２に示す電源２０２はDC源電圧をDC安定化電圧に変換する既知のDC-DCコンバータであり得る。既知のDC-DCコンバータには、例えば、降圧コンバータ、ブーストコンバータ、昇降圧型コンバータ(SEPIC)が含まれる。ある実施例ではSEPICコンバータは、入力電圧以上、同未満、または同等の直流（DC)安定化電圧出力を許容するために使用され得る。SEPICコンバータ及びSEPICコンバータコントローラ構成は周知のものである。本発明のシステムに関連して有益なSEPICコンバータコントローラの１つは型番LTC1871（商標名）としてLinear Technology Corporation社から市販入手可能である。図２にはDC源電圧が示されるが、交流（AC)入力を使用可能であり、その場合、電源２０２は直流（DC)安定化電圧出力を提供するための既知のAC-DCコンバータを含み得る。

電流源２０４は、駆動回路２１０がスイッチS1を閉とした場合に、直列接続した複数のLED２０６を賦活させる一定電流を該直列接続した複数のLED２０６に提供し得る。スイッチS１は説明簡略化上略示されるが、当業者に既知の任意の種々形態を取り得るものとする。例えば、スイッチS１は駆動回路出力の制御下に電流を通過させるトランジスタ形態を有し得る。
駆動回路２１０は、コントローラ/処理回路１１０からの制御信号２１４の制御下に所定周波数でスイッチS１を開閉する形態を有し得る。例えばある実施例では、駆動回路２１０は約４０MHzの周波数でスイッチS１を開閉させ得る。かくして電流源２０４は、直列接続した複数のLED２０６を変調する、即ち、直列接続した複数のLED２０６をオンオフさせるための所定周波数で、当該直列接続した複数のLED２０６に駆動電流を提供する。

直列接続した複数のLED２０６にスイッチS２を介して随意的な高電圧源２０８を連結し得る。スイッチS２は、直列接続した複数のLED２０６の“オン”開始中はコントローラ/処理回路１１０からの制御信号の制御下に駆動回路２１０により閉じられ得る。高電圧、即ち、電源２０２の出力電圧より高い電圧が、例えばパス２１８により電源２０２から高電圧源回路２０８にカップリングされ得、該高電圧源回路２０８が、直列接続した複数のLED２０６を横断する高電圧出力Vhを提供し得る。例えばある実施例では、前記高電圧出力Vhは約１８Vであり得、他方、電源２０２の直流（DC)安定化電圧出力は約１０Vであり得る。

かくして、前記随意的な高電圧源２０８は直列接続した複数のLED２０６を横断する電圧を、電流源２０４により確立され得るそれよりも高い電圧に増大させ、かくして直列接続した複数のLED２０６における寄生インダクタンスを解決して通過電流の立ち上がり時間を短縮させる。直列接続した複数のLED２０６における“オン”タイムの開始後、前記随意的な高電圧源回路２０８を直列接続した複数のLED２０６から断路するべくスイッチS２が開放されスイッチＳ１が閉じられ、かくして残余の“オン”タイムを通して、電流源２０４が直列接続した複数のLED２０６を駆動し得る。スイッチS２は説明簡略化上略示されるが当業者に既知の任意の種々形態を取り得るものとする。例えば、スイッチS２は駆動回路２１０の出力の制御下に電流を通過させるトランジスタ形態を有し得る。

図３には本発明に従う直列接続した複数のLED２０６ａ、例えば赤外LEDを含む光源回路が例示される。ダイオードD８、D９、D１０、D１１がダイオードD３、D４、D５、D６を夫々跨いで連結され、該ダイオードD３、D４、D５、D６を横断するバック電圧をテークアップする。図３には直列接続した４個のLED（D３、D４、D５、D６）が示されるが、任意数のLEDを直列接続して前記直列接続した複数のLEDとすることができる。

図３では電流源２０４ａが、インダクタL１と直列のレジスタR１と、レジスタR１及びインダクタL１の直列組み合わせを平行に跨いで連結したダイオードD１とを含んでいる。電流モニタ３０４及びダイオードD２により電源２０２へのフィードバックパス３０２が提供される。図示の如く、電源２０２の直流（DC)安定化電圧出力VsはレジスタR１位置で電流源２０４ａの入力に接続され得る。駆動回路２１０は高周波数、例えば４０MHzでスイッチS１を開閉させ得る。スイッチS１閉時には電流IsはレジスタR１及びインダクタL１の直列組み合わせを通して流れ、また直列接続した複数のLED２０６ａに流れてこれら直列接続した複数のLED２０６ａを賦活させる。かくして、インダクタL１は一定電流源を確立し、スイッチS１閉時には直列接続した複数のLED２０６ａの通過電流Isを制限する。しかしながら、スイッチＳ１開時は電流は直列接続した複数のLED２０６ａを通しては流れず、インダクタL１の通過電流I_Lは分流されてダイオードD１を通過する。

図示した如く、電流モニタ３０４はレジスタR１を跨いで連結され、レジスタR１を横断しての電圧降下を検出する。電流モニタ３０４は当業者に既知の任意形態のものであり得る。例えばある実施例では電流モニタ３０４はTexas Instruments（商標名）社からモデル番号INA１３８として入手可能な電流シャントモニタを使用する構成を有し得る。電流モニタ３０４は、例えばダイオードD２を介して電源２０２に電流フィードバックを出力し得る。

電流モニタ３０４からのフィードバックに応答して且つスイッチS１閉時の間、電源２０２はインダクタL１のリチャージが許容される電圧に供給電圧Vsを調整する構成を有し得る。ある実施例ではフィードバックパス３０２が電源２０２の電圧フィードバックパスに連結され、かくしてスイッチS１閉時、即ち、直列接続した複数のLED２０６aに関する“オン”タイム間以外の制御を受け持つ定電流制御ループを提供する。電流モニタフィードバックに応答して調節可能な供給電圧を提供する種々の構成は当業者には周知のものである。例えば、ある実施例では電源２０２は既知のコンバータ、例えば、電流モニタフィードバックに応答してコンバータ出力を制御する構成のSEPICコントローラとして構成され得る。かくして、スイッチS１閉時、即ち、ダイオードD３、D４、D５、D６が“オン”で且つ光放射状態下にインダクタL１を通る一定電流が確立され得る。

図３では高電圧源回路２０８はスイッチS２を介して直列接続した複数のLED２０６aに連結される。スイッチS２は直列接続した複数のLED２０６aに関する“オン”タイムの開始中において、コントローラ／処理回路１１８からの制御信号の制御下に駆動回路２１０により閉鎖され得る。高電圧源回路２０８の電圧出力が直列接続した複数のLED２０６aに接続される、即ちスイッチS２閉時はダイオードD７が、電流源２０４aから高電圧源回路２０８への高電圧出力を阻止する。直列接続した複数のLED２０６aに関する“オン”タイムの開始後はスイッチS２を開放し、高電圧源回路２０８を前記直列接続した複数のLED２０６aから断路させ得る。次いでダイオードD７が導通状態とされ、電源２０４aが残余の“オン”タイム間、直列接続した複数のLED２０６aを駆動し得る。

図３AはスイッチS１及びS２用の駆動回路からの信号の調時を例示する調時ダイヤグラムの例示図である。図示の如く、スイッチS２は初期において、直列接続した複数のLEDにおける寄生インダクタンスを解消してこれら直列接続した複数のLEDの立ち上がり時間を短縮させるべく、直列接続した複数のLEDを横断する高電圧を提供するべく、これら直列接続した複数のLEDに関する“オン”タイムの開始時t_sに閉鎖され得る。次いでスイッチS１が閉じられるが、高電圧源の高電圧出力V_hが、スイッチS２が尚閉状態とされる間、前記電流源が直列接続した複数のLEDへの電流源となるのを防止し得る。次いでスイッチS２が開放されてダイオードD７が導通状態となると残余の“オン”タイム間、直列接続した複数のLEDが電流源により駆動される。

図３Aでは直列接続した複数のLED用の初期の駆動電流が、先に説明した如くスイッチS２を閉じることにより高電圧源から提供される。直列接続した複数のLEDはこれらLEDを通る電流源電流の立ち上がり時間を制限する有意の寄生インダクタンスを有し得る。高電圧源の高電圧出力が、直列接続した複数のLEDの前記寄生インダクタンスを解消し、直列接続した複数のLEDの通過電流の立ち上がり時間を電流源からの電流によって達成され得るそれよりも高速化させ得る。スイッチS２を開放し、スイッチS１を閉じるとダイオードD７が導通状態となり、直列接続した複数のLEDの残余の“オン”タイム間の電流源による直列接続した複数のLED駆動が許容される。当該構成により、直列接続した複数のLEDの通過電流の立ち上がり時間が比較的早められ、電流源からの直列接続した複数のLEDを通過する一定電流により、直列接続した複数のLEDの出力を比較的高い周波数、例えば４０MHzでスイッチング／変調し得るようになる。しかしながら、ある実施例では高電圧源は随意的なものであり、当該高電圧電源により提供される立ち上がり時間の高速化が望ましくないまたは不要である場合は省略され得る。

高電圧源は多様な構成において提供され得る。図４には高電圧源回路２０８ａ及びスイッチＳ２ａの回路ダイヤグラム図が示される。図４ではスイッチＳ２ａは第１の金属酸化物半導体電界効果型トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）Ｑ１及び第２の金属酸化物半導体電界効果型トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）Ｑ２とを用いて実装され、カスコード構成においてバイアスされる。前記第１の金属酸化物半導体電界効果型トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）Ｑ１及び第２の金属酸化物半導体電界効果型トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）Ｑ２は共通ゲート構造とされる。

高電圧入力は、電源の出力電圧よりも高電圧の電源のノードから第１の金属酸化物半導体電界効果型トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）Ｑ１のソースに連結される。例えばある実施例では、ＬｉｎｅａｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なモデル番号ＬＴＣ１８７１（商標名）ＳＥＰＩＣコンバータコントローラを実装するＳＥＰＩＣコンバータのパワーＭＯＳＦＥＴのドレンが第１の金属酸化物半導体電界効果型トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）Ｑ１のソースに連結され得る。第１の金属酸化物半導体電界効果型トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）Ｑ１のゲートが駆動回路に連結され得る。駆動回路は、第１の金属酸化物半導体電界効果型トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）Ｑ１及び第２の金属酸化物半導体電界効果型トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）Ｑ２を定期的に導通状態とする、即ち、スイッチＳ２ａを上述した如く開閉させるために、第１の金属酸化物半導体電界効果型トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）Ｑ１の方形波信号を提供し得る。第１の金属酸化物半導体電界効果型トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）Ｑ１及び第２の金属酸化物半導体電界効果型トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）Ｑ２が導通状態になるとレジスタＲ２及びキャパシタＣ１を横断する高電圧が直列接続した複数のＬＥＤを横断して提供される。

上述したように、スイッチＳ１は当業者に既知の多様な構成において提供され得る。図５にはスイッチＳ１ａの回路ダイヤグラム図が示される。図５ではスイッチＳ１ａは、第１の金属酸化物半導体電界効果型トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）Ｑ１及び第２の金属酸化物半導体電界効果型トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）Ｑ２とを用いて実装され、カスコード構成においてバイアスされる。第１の金属酸化物半導体電界効果型トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）Ｑ１は共通ソース構造を有し、第２の金属酸化物半導体電界効果型トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）Ｑ２は共通ゲート構造を有し且つ第１の金属酸化物半導体電界効果型トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）Ｑ１により駆動される。前記構造により、第１の金属酸化物半導体電界効果型トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）Ｑ１のドレンにおける低インピーダンスが許容され、かくしてミラー容量の効果が低減される。また、第１の金属酸化物半導体電界効果型トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）Ｑ１のドレン位置での電圧が第２の金属酸化物半導体電界効果型トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）Ｑ２のゲート電圧より高くならない。従って、第１の金属酸化物半導体電界効果型トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）Ｑ１のスイッチング速度は第２の金属酸化物半導体電界効果型トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）Ｑ２のドレンにおける電圧とは無関係となる。ある実施例では図５に例示する如き２つのスイッチが並列で使用され得る。

“実質的に”とは、特に断りのない限り、正確な関係、状態、構成、方向、及び又はその他特性、及び、開示された方法及びシステムに具体的影響を及ぼさない程度におけるそこからの偏差を意味するものとする。
以上、本発明を実施例を参照して説明したが、本発明の内で種々の変更をなし得ることを理解されたい。

１００光センサシステム
１０２光
１０４物体
１０６反射光
１０８データ出力
１１０コントローラ/処理回路
１１２光源回路
１１４送信光学系
１１６受信光学系
１１８検出回路、検出器回路
２０２電源
２０４電流源
２０４a 電流源
２０６光源
２０６a 光源
２０８高電圧源
２１０駆動回路
２１２電圧源
２１４制御信号
３０４電流モニタ

Claims

光センサシステム用の光源回路であって、
直流（DC)安定化電圧出力を提供する電源と、
直列接続した複数の発光ダイオード（LED)を含む光源と、
前記電源及び光源に接続した電流源にして、前記直流（DC)安定化電圧出力を受けて電流出力を提供する電流源と、
スイッチにして、該スイッチ閉時には前記電流源から前記直列接続した複数のLEDを通しての電流出力を許容し、該スイッチ開時には前記直列接続した複数のLEDを通しての電流出力を防止するスイッチと、
を含む光源回路。
前記光源回路は所定周波数でスイッチを開閉する駆動回路を更に含む請求項１の光源回路。
前記所定周波数が実質的に４０MHzに等しい請求項２の光源回路。
前記光源回路は、直列接続した複数のLEDに高電圧出力を提供するべく接続した高電圧回路と、第２スイッチにして、該第２スイッチ閉時に前記高電圧出力を前記直列接続した複数のLEDに連結し、該第２スイッチ開時には前記直列接続した複数のLEDへの高電圧出力を断路する第２スイッチと、を更に含む請求項１の光源回路。
前記第２スイッチを開閉する駆動回路にして、前記直列接続した複数のLEDに関するオンタイム開始時に前記第２スイッチを閉じ、前記直列接続した複数のLEDに関する残余の前記オンタイム中は前記第２スイッチを開放して電流源をして前記直列接続した複数のLEDへの電流出力を提供可能とする駆動回路を更に含む請求項４の光源回路。
所定周波数で前記スイッチ及び第２スイッチを開閉する駆動回路を更に含む請求項４の光源回路。
前記所定周波数が４０MHzに実質的に等しい請求項６の光源回路。
前記電流源と、前記直列接続した複数のLEDとの間に連結したダイオードを更に含み、該ダイオードは前記スイッチ閉時及び前記第２スイッチ開時においてのみ、電流出力を前記直列接続した複数のLEDに提供するべく導通される請求項４の光源回路。
レジスタに直列接続したインダクタと、該インダクタ及びレジスタに並列接続したダイオードとを更に含み、前記電流源が、前記スイッチ閉時にインダクタを介して電流出力を前記直列接続した複数のLEDに提供し、前記スイッチ開時には前記インダクタの通過電流をダイオードに分流させる請求項１の光源回路。
前記電流源が、前記レジスタに連結され且つ電流フィードバックを提供する電流モニタを含む請求項９の光源回路。
光センサシステムであって、
コントローラと、
該コントローラに連結されコントローラからの制御信号に応答して、直列接続した複数のLEDを含む光源を駆動する光源回路とを含み、
該光源回路が、直流（DC)安定化電圧出力を提供する電源と、
前記直流（DC)安定化電圧出力を受けて光源に電流出力を提供するべく電源及び光源にカップリングした電流源と、
スイッチにして、該スイッチ閉時は前記電流源から直列接続した複数のLEDへの電流出力を許容し、前記スイッチ開時は前記電流源から直列接続した複数のLEDへの電流出力を防止するスイッチと、
光源からの光を物体に向けて伝送する送信光学系と、
物体からの反射光を受ける受信光学系と、
前記反射光を１つ以上の電気信号に変換する検出器回路と、
を含み、
前記コントローラが、前記１つ以上の電気信号に応答して物体上の少なくとも１位置までの距離を表すデータ信号出力を提供する光センサシステム。
前記スイッチを所定周波数で開閉する駆動回路を更に含む請求項１１の光センサシステム。
前記所定周波数は約４０MHzである請求項１２の光センサシステム。
前記直列接続した複数のLEDに高電圧出力を提供するべく連結した高電圧源回路と、
第２スイッチにして、該第２スイッチ閉時に前記高電圧出力を直列接続した複数のLEDに接続し、該第２スイッチ開時には直列接続した複数のLEDへの高電圧出力を断路する第２スイッチと、を更に含む請求項１１の光センサシステム。
前記第２スイッチを開閉する駆動回路を更に含み得、該駆動回路が、前記直列接続した複数のLEDに関するオンタイム開始時に前記第２スイッチを閉じて前記高電圧出力を前記直列接続した複数のLEDに接続し、残余のオンタイム中は前記第２スイッチを開放して前記電流源から前記直列接続した複数のLEDに電流出力を提供させる請求項１４の光センサシステム。
前記スイッチ及び第２スイッチを所定周波数で開閉させる駆動回路を更に含む請求項１４の光センサシステム。
電流源と、直列接続した複数のLEDとの間に連結したダイオードにして、前記スイッチ閉時及び前記第２スイッチ開時においてのみ、電流出力を前記直列接続した複数のLEDに提供するべく導通されるダイオードを更に含む請求項１４の光センサシステム。
前記電流源が、レジスタに直列接続したインダクタと、該インダクタ及びレジスタに並列接続したダイオードとを含み、前記電流源が、前記スイッチ閉時に電流出力をインダクタを介して前記直列接続した複数のLEDに提供し、前記スイッチ開時には前記インダクタの通過電流をダイオードに分流させる請求項１１の光センサシステム。
前記電流源が、レジスタに連結され且つ電流フィードバックを提供する電流モニタを含む請求項１８の光センサシステム。
光センサシステムにおける光出力を提供する方法であって、
複数の発光ダイオード(LED)を直列接続すること、
該直列接続した複数のLEDの通過電流を所定周波数で切り替えること、
を含む方法。