JP2022025692A - 照明モジュール、距離測定装置、移動体、および光源駆動回路 - Google Patents

照明モジュール、距離測定装置、移動体、および光源駆動回路 Download PDF

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Abstract

【課題】高出力且つ高速な光出力を安定的に行うこと。【解決手段】照明モジュールは、外部電源から供給される電力の電圧値および電流値を制御する電圧電流制御手段と、電圧電流制御手段から供給される電力が充電される電荷蓄積部と、電荷蓄積部から供給される電流によって駆動されることにより発光するレーザ光源と、レーザ光源に対して電気的に直列に接続され、ゲートに印加される第１の電圧値が制御されることにより、レーザ光源を流れる電流のパルス幅を制御する第１のＦＥＴと、レーザ光源に対して電気的に直列に接続され、ゲートに印加される第２の電圧値に応じて抵抗値が制御されることにより、レーザ光源を流れる電流のピーク値を制御する第２のＦＥＴと、第１のＦＥＴに印加される第１の電圧値および第２のＦＥＴに印加される第２の電圧値を制御する制御部とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、照明モジュール、距離測定装置、移動体、および光源駆動回路に関する。
下記特許文献１には、ＦＥＴのゲート電圧を調整することによって、パルス電流のパルス幅を調整することで、部品交換や回路定数の調整をすることなく、発光素子の光出力のパルス幅を調整することができる発光素子の駆動回路が開示されている。
しかしながら、特許文献１に開示されている技術では、一つのＦＥＴに対し、高速なＯＮ／ＯＦＦ制御と、ピーク電流値を制御との双方を行う必要があるため、一つのＦＥＴに対するゲート電圧値の制御が複雑になり、高出力且つ高速な光出力を安定的に行うことができない。
上述した課題を解決するために、一実施形態に係る照明モジュールは、外部電源から供給される電力の電圧値および電流値を制御する電圧電流制御手段と、電圧電流制御手段から供給される電力が充電される電荷蓄積部と、電荷蓄積部から供給される電流によって駆動されることにより発光するレーザ光源と、レーザ光源に対して電気的に直列に接続され、ゲートに印加される第１の電圧値が制御されることにより、レーザ光源を流れる電流のパルス幅を制御する第１のＦＥＴと、レーザ光源に対して電気的に直列に接続され、ゲートに印加される第２の電圧値に応じて抵抗値が制御されることにより、レーザ光源を流れる電流のピーク値を制御する第２のＦＥＴと、第１のＦＥＴに印加される第１の電圧値および第２のＦＥＴに印加される第２の電圧値を制御する制御部とを備える。
一実施形態によれば、高出力且つ高速な光出力を安定的に行うことができる。
一実施形態に係る照明モジュールの全体構成を示す図 一実施形態に係る照明モジュールの回路構成を示す図 一実施形態に係る第１のＦＥＴおよび第２のＦＥＴにおけるゲートソース間電圧とドレイン電流との関係を示すグラフ 一実施形態に係る第１のＦＥＴおよび第２のＦＥＴにおけるドレインソース間電圧とドレイン電流との関係を示すグラフ 一実施形態に係る第１のＦＥＴおよび第２のＦＥＴにおけるゲートソース間電圧とドレインソース間抵抗との関係を示すグラフ 一実施形態に係るＦＥＴのゲート電圧の制御の一例を示す図 一実施形態に係る照明モジュールにおける具体的な電流波形の一例を示す図 一実施形態に係る駆動回路部の第１変形例を示す図 一実施形態に係る駆動回路部の第２変形例を示す図 一実施形態に係る駆動回路部の第３変形例を示す図 一実施形態に係る駆動回路部の第４変形例を示す図 一実施形態に係る照明モジュールにおけるＦＥＴの放熱構造の第１例を示す図 一実施形態に係る照明モジュールにおけるＦＥＴの放熱構造の第２例を示す図 一実施形態に係る照明モジュールを備える距離測定装置の構成を示す図 図１４に示す距離測定装置を備える自動車の構成を示す図
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
（照明モジュール１００の全体構成）
図１は、一実施形態に係る照明モジュール１００の全体構成を示す図である。図１に示す照明モジュール１００は、高出力且つ高速な光を安定的に出力できる装置である。例えば、照明モジュール１００は、ＴｏＦ（Time of Flight）方式を用いた距離センシングを行う光源装置等に用いられる。
図１に示すように、照明モジュール１００は、電源部１１０、駆動回路部１２０、光源部１３０、および制御部１４０を備える。
電源部１１０は、外部電源１２（図２参照）から供給された電力を用いて、出力電圧および出力電流を生成する。そして、電源部１１０は、生成された出力電圧および出力電流を、駆動回路部１２０へ供給する。駆動回路部１２０に供給される出力電圧の電圧値および出力電流の電流値は、制御部１４０によって制御される。
駆動回路部１２０は、「光源駆動回路」の一例である。駆動回路部１２０は、電源部１１０から供給された電力を用いて、光源部１３０が有するレーザ光源１３１の発光に必要な電流（照度および発光タイミングに応じた電流）を、光源部１３０へ供給する。駆動回路部１２０に供給される電流の電流値は、制御部１４０によって制御される。
光源部１３０は、レーザ光源１３１（図２参照）を有しており、当該レーザ光源１３１が駆動回路部１２０から供給される電流によって駆動されることにより、当該レーザ光源１３１からレーザ光（パルス光）を発する。
制御部１４０は、ＴＯＦセンサ等の受光センサの露光タイミングに応じて、レーザ光源１３１の発光タイミング制御を行う。また、制御部１４０は、レーザ光源１３１の光量低下、レーザ光源１３１の出力異常等の検出信号に基づいて、各ブロックに流れる電流をフィードバック制御、停止制御する。例えば、制御部１４０は、ＴＯＦセンサなどの受光センサ、ＬＳＩチップ、マイクロプロセッサ等の集積回路チップ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ：Field Programmable Gate Array）等のロジックデバイス、集積回路チップとロジックデバイスの組み合わせ等によって実現される。
（照明モジュール１００の回路構成）
図２は、一実施形態に係る照明モジュール１００の回路構成を示す図である。
電源部１１０は、電圧電流制御手段１１１を有する。電圧電流制御手段１１１は、外部電源１２から供給された電圧Ｖｉｎに対する昇圧制御または降圧制御を行うことにより、制御部１４０によって設定された電圧値または電流値を有する直流電圧Ｖ０を出力する。電圧電流制御手段１１１としては、例えば、出力電圧または出力電流に基づいて昇圧制御および降圧制御の一方または双方を行うことが可能な、スイッチング制御方式のＤＣＤＣコンバータ等が用いられる。
駆動回路部１２０は、コンデンサ１２１、第１のＦＥＴ１２２、および第２のＦＥＴ１２３を有する。
コンデンサ１２１は、「電荷蓄積部」の一例である。コンデンサ１２１は、その一端が、電圧電流制御手段１１１の出力に接続されており、その他端が、グラウンドに接地されている。コンデンサ１２１は、電圧電流制御手段１１１から供給される電力（直流電圧V0）が充電される。コンデンサ１２１としては、例えば、低ＥＳＬ型・積層セラミックコンデンサ、電解コンデンサ等が用いられる。なお、コンデンサ１２１は、複数のコンデンサが並列に接続されたものであってもよい。
第１のＦＥＴ１２２のゲートは、制御部１４０に接続されている。第１のＦＥＴ１２２のドレインは、光源部１３０が有するレーザ光源１３１のカソードに接続されている。第１のＦＥＴ１２２のソースは、グラウンドに接地されている。すなわち、第１のＦＥＴ１２２は、レーザ光源１３１のカソードとグラウンドとの間に、電気的に直列に接続されている。第１のＦＥＴ１２２は、そのゲートに供給される第１の電圧値Ｖ１が、制御部１４０によって制御されることにより、オンおよびオフが制御される。これにより、第１のＦＥＴ１２２は、レーザ光源１３１を流れる電流のパルス幅を制御する。なお、制御部１４０は、第１のＦＥＴ１２２のゲート電圧を高速にチャージするための、高速且つ高出力なゲート駆動回路（図示省略）を有する。但し、ゲート駆動回路は、駆動回路部１２０に設けられてもよい。
第２のＦＥＴ１２３のゲートは、制御部１４０に接続されている。第２のＦＥＴ１２３のドレインは、コンデンサ１２１の一端に接続されている。第２のＦＥＴ１２３のソースは、光源部１３０が有するレーザ光源１３１のアノードに接続されている。すなわち、第２のＦＥＴ１２３は、コンデンサ１２１とレーザ光源１３１のアノードとの間に、電気的に直列に接続されている。第２のＦＥＴ１２３は、可変抵抗器として機能する。第２のＦＥＴ１２３は、そのゲートに供給される第２の電圧値Ｖ２が、制御部１４０によって制御されることにより、抵抗値が変化する。これにより、第２のＦＥＴ１２３は、レーザ光源１３１を流れる電流のピーク値を制御する。
なお、本実施形態では、第１のＦＥＴ１２２および第２のＦＥＴ１２３として、高いバンドギャップ材料を用いて形成された小型半導体スイッチを用いている。一例として、本実施形態では、第１のＦＥＴ１２２および第２のＦＥＴ１２３として、バンドギャップ材料としてバンドギャップが３．４ｅＶであるＧａＮを用いて形成された、ＧａＮＦＥＴ（Gallium Nitride Field Effect Transistor）を用いている。これにより、一実施形態に係る照明モジュール１００は、比較的高い駆動周波数（数百ＭＨｚ）によるレーザ光源１３１の駆動、および、レーザ光源１３１の駆動時における立ち上がり時間の高速化を、実現可能となっている。なお、第１のＦＥＴ１２２および第２のＦＥＴ１２３は、複数のＦＥＴが並列または直列に接続されたものであってもよい。
光源部１３０は、レーザ光源１３１、投光光学系１３２、および発光光量検出手段１３３を有する。レーザ光源１３１は、そのアノードが第２のＦＥＴ１２３のソースに接続されており、そのカソードが第１のＦＥＴ１２２のドレインに接続されている。すなわち、レーザ光源１３１は、第１のＦＥＴ１２２と第２のＦＥＴ１２３との間に、電気的に直列に接続されている。レーザ光源１３１は、第１のＦＥＴ１２２および第２のＦＥＴ１２３によって制御される電流によって駆動されることにより、発光する。レーザ光源１３１として、例えば、ＥＥＬ、ＶＣＳＥＬ、ＬＥＤ等を用いた単光源、または、同時発光される複数の光源（例えば、ＶＣＳＥＬアレイ光源）が用いられる。本実施形態では、レーザ光源１３１として、面発光レーザまたは端面発光レーザを用いている。投光光学系１３２は、レーザ光源１３１より発せられたレーザ光（パルス光）の画角、照射範囲等を変更する。投光光学系１３２として、例えば、レンズ光学系、微細光学系等が用いられる。発光光量検出手段１３３は、レーザ光源１３１より発せられたレーザ光（パルス光）の光量を検出する。発光光量検出手段１３３によって検出された光量は、制御部１４０にフィードバックされる。発光光量検出手段１３３として、例えば、フォトダイオード等の受光素子が用いられる。
一実施形態に係る照明モジュール１００は、制御部１４０が、第２のＦＥＴ１２３のゲートに供給される電圧Ｖ２を制御することにより、第２のＦＥＴ１２３の抵抗値を変化させて、レーザ光源１３１を流れる電流のピーク値を制御することができる。特に、一実施形態に係る照明モジュール１００は、可変抵抗器として第２のＦＥＴ１２３を用いたことにより、可変抵抗器の低インダクタンスを実現することができる。このため、一実施形態に係る照明モジュール１００は、レーザ光源１３１の発光光量に応じた電流可変をリアルタイムに制御することができ、レーザ光源１３１の発光光量の安定化を実現することができる。
また、一実施形態に係る照明モジュール１００は、第１のＦＥＴ１２２および第２のＦＥＴ１２３として、高いバンドギャップ（３ｅＶ以上）を有する材料を用いて形成された小型半導体スイッチを用いている。これにより、一実施形態に係る照明モジュール１００は、小型半導体スイッチを用いたことによる低インダクタンス化と、高いバンドギャップを有する材料を用いて寄生容量を小さくしたことによる、パルス電流の電流値の可変の高速化とを実現することができる。
また、一実施形態に係る照明モジュール１００は、レーザ光源１３１より発せられたレーザ光（パルス光）の光量を検出する発光光量検出手段１３３を備え、制御部１４０は、発光光量検出手段１３３によって検出された光量に応じて、第２のＦＥＴ１２３に印加される第２の電圧値Ｖ２を制御することができる。これにより、一実施形態に係る照明モジュール１００は、ピーク光量が一定になるように、フィードバック制御することができ、測距精度の安定化につながる。また、一実施形態に係る照明モジュール１００は、投光光学系１３２に不具合が生じたことを検出することができる。
なお、一実施形態に係る照明モジュール１００は、レーザ光源１３１として、面発光レーザを用いてもよい。この場合、一実施形態に係る照明モジュール１００は、温度による波長シフト依存性を小さくすることができるため、測距精度の安定性を高めることができる。
また、一実施形態に係る照明モジュール１００は、レーザ光源１３１として、端面発光レーザを用いてもよい。この場合、一実施形態に係る照明モジュール１００は、高出力化を容易に行うことができるため、より遠くの測距を行うことができる。
図３は、一実施形態に係る第１のＦＥＴ１２２および第２のＦＥＴ１２３におけるゲートソース間電圧とドレイン電流との関係を示すグラフである。図３に示すように、第１のＦＥＴ１２２および第２のＦＥＴ１２３は、ゲートソース間電圧に関し、遮断領域、飽和領域、および線形領域を有する。遮断領域は、ゲートソース間電圧を与えない状態であり、ドレイン電流は流れない。ゲートソース間電圧が閾値電圧Ｖｔｈを超えると、飽和領域になる。飽和領域は、電流が流れ始める領域である。飽和領域では、ゲートソース間電圧に応じたドレイン電流が流れる。ゲートソース間電圧が閾値電圧Ｖｏｖを超えると、線形領域となる。線形領域では、ゲートソース間電圧に応じたドレイン電流が流れる。制御部１４０は、このような第１のＦＥＴ１２２および第２のＦＥＴ１２３の特性に基づき、第１のＦＥＴ１２２および第２のＦＥＴ１２３のゲートソース間電圧を、線形領域の電圧値（＞閾値電圧Ｖｏｖ）と遮断領域の電圧値（＜閾値電圧Ｖｔｈ）との間で切り替えることにより、第１のＦＥＴ１２２および第２のＦＥＴ１２３をオンとオフとの間で切り替えることができる。
図４は、一実施形態に係る第１のＦＥＴ１２２および第２のＦＥＴ１２３におけるドレインソース間電圧とドレイン電流との関係を示すグラフである。図４では、第１のＦＥＴ１２２および第２のＦＥＴ１２３に対して、複数のゲートソース間電圧値（「最大」，「高」，「中」，「低」）を与えた場合の、ドレインソース間電圧とドレイン電流との関係が示されている。図４に示すように、一実施形態に係る第１のＦＥＴ１２２および第２のＦＥＴ１２３は、ゲートソース間電圧に応じて、ドレインソース間電圧とドレイン電流との関係が変化する。図４に示すように、一実施形態に係る第１のＦＥＴ１２２および第２のＦＥＴ１２３は、ゲートソース間電圧が高いほど、線形領域における傾きが大きくなり、すなわち、ドレインソース間のオン抵抗が小さくなる。したがって、一実施形態に係る第１のＦＥＴ１２２および第２のＦＥＴ１２３は、遮断領域の傾きが大きくなるように、高いゲートソース間電圧を与えることにより、ゲートソース間電圧を遮断領域（ＯＦＦ）と線形領域（ＯＮ）とになるように制御し、当該ＦＥＴに流れる電流をＯＮ／ＯＦＦ動作することができる。
図５は、一実施形態に係る第１のＦＥＴ１２２および第２のＦＥＴ１２３におけるゲートソース間電圧とドレインソース間抵抗との関係を示すグラフである。図４で説明したように、一実施形態に係る第１のＦＥＴ１２２および第２のＦＥＴ１２３において、ゲートソース間電圧値を変更して与えた場合の、ドレインソース間電圧とドレイン電流の線形領域における傾きは、ドレインソース間のオン抵抗となる。このため、図５に示すように、一実施形態に係る第１のＦＥＴ１２２および第２のＦＥＴ１２３は、ゲートソース間電圧を制御することにより、ドレインソース間抵抗を変化させることができる。
（ゲート電圧の制御の一例）
図６は、一実施形態に係る第１のＦＥＴ１２２および第２のＦＥＴ１２３のゲート電圧の制御の一例を示す図である。一実施形態に係る照明モジュール１００は、制御部１４０によって、図６に示すように、第１のＦＥＴ１２２および第２のＦＥＴ１２３の各々のゲート電圧を制御することで、レーザ光源１３１に流れる電流を制御することができる。これにより、一実施形態に係る照明モジュール１００は、図６に示すように、レーザ光源１３１の光出力および投光波形を制御することができる。
一実施形態に係る照明モジュール１００においては、制御部１４０によって、第１のＦＥＴ１２２のゲート電圧を、線形領域の電圧値と遮断領域の電圧値との間で切り替えることにより、第１のＦＥＴ１２２をオン状態とオフ状態との間で切り替えることができる。
但し、制御部１４０は、第１のＦＥＴ１２２の切り替えを高速に行うために、第１のＦＥＴ１２２が有する寄生容量（ゲート容量等）の影響を考慮して、第１のＦＥＴ１２２を駆動する必要がある。
具体的には、第１のＦＥＴ１２２が有する寄生容量（ゲート容量等）の影響により、第１のＦＥＴ１２２にゲート電圧を印加しても、ＲＣの時定数により、第１のＦＥＴ１２２がオン状態（飽和領域）へ遷移しない場合がある。
そこで、制御部１４０は、ゲート駆動回路により、第１のＦＥＴ１２２のゲート電圧をチャージする。ゲート駆動回路は、第１のＦＥＴ１２２の寄生容量に対して、電荷を瞬間的に大電流チャージおよびディスチャージが可能な回路である。これにより、制御部１４０は、第１のＦＥＴ１２２のゲート電圧を高速にチャージすることができる。
また、一実施形態に係る照明モジュール１００においては、制御部１４０によって、第２のＦＥＴ１２３の線形領域において、第２のＦＥＴ１２３のゲートソース間電圧を能動的に制御することにより、第２のＦＥＴ１２３を可変抵抗器として動作させる。具体的には、制御部１４０は、第２のＦＥＴ１２３のゲート電圧を高めることで、第２のＦＥＴ１２３の抵抗値を低めることができ、第２のＦＥＴ１２３のゲート電圧を低めることで、第２の抵抗値を高めることができる。
（具体的な電流波形の一例）
図７は、一実施形態に係る照明モジュール１００における具体的な電流波形の一例を示す図である。図７に示すように、一実施形態に係る照明モジュール１００は、第２のＦＥＴ１２３のゲート電圧の変更によって抵抗値を可変できるので、１波形毎に、レーザ光源１３１に流れる電流量を調整できる。また、一実施形態に係る照明モジュール１００は、駆動回路部１２０に供給される電圧値を調整することにより、電流の立ち上がり時間を調整することができる。
このように、一実施形態に係る照明モジュール１００は、第２のＦＥＴ１２３を可変抵抗器として用いたことにより、電流値の制御するために部品を交換することなく、シンプルな構成で電流を可変出来る。これにより、一実施形態に係る照明モジュール１００は、電源電圧の変動や経年劣化等の影響によって光出力が変動した場合であっても、その変動量に応じて電流を調整することで、一定の光出力を得ることができ、照度低下による測距精度の悪化を防ぐことができる。また、一実施形態に係る照明モジュール１００は、測距距離や物体反射率等に応じて、レーザ光源１３１の発光光量を任意に変更することもできる。
（駆動回路部１２０の変形例）
図８は、一実施形態に係る駆動回路部１２０の第１変形例を示す図である。図８に示す例では、駆動回路部１２０は、レーザ光源１３１に対して並列に接続されたダイオード１２４をさらに備える。
図９は、一実施形態に係る駆動回路部１２０の第２変形例を示す図である。図９に示す例では、駆動回路部１２０は、レーザ光源１３１に対して並列に接続された第３のＦＥＴ１２５をさらに備える。
一実施形態に係る駆動回路部１２０は、図８および図９に示すように、ダイオード１２４または第３のＦＥＴ１２５を備えることにより、出力電流遮断時の高速性を高めることができ、したがって、測距精度を高めることができる。
また、一実施形態に係る駆動回路部１２０は、ダイオード１２４または第３のＦＥＴ１２５を備えることにより、出力電流遮断時の還流を行うことで、サージ電圧やサージ電流を抑制することができ、したがって、予期せぬ発光や、レーザ光源１３１およびＦＥＴ１２２，１２３の故障を防ぐことができる。
図１０は、一実施形態に係る駆動回路部１２０の第３変形例を示す図である。図１０に示す例では、駆動回路部１２０は、第１のＦＥＴ１２２に対して並列に接続されたスナバ回路１２６をさらに備える。
図１１は、一実施形態に係る駆動回路部１２０の第４変形例を示す図である。図１１に示す例では、駆動回路部１２０は、第２のＦＥＴ１２３に対して並列に接続されたスナバ回路１２７をさらに備える。
一実施形態に係る駆動回路部１２０は、図１０および図１１に示すように、スナバ回路１２６およびスナバ回路１２７の一方または双方を備えることにより、サージ電圧やサージ電流を抑制することができ、したがって、予期せぬ発光や、レーザ光源１３１およびＦＥＴ１２２，１２３の故障を防ぐことができる。
なお、図１０および図１１に示す例では、スナバ回路１２６，１２７は、抵抗とコンデンサとを有するＲＣスナバ回路であるが、出力電流値や周波数に応じて、さらにダイオード有するＲＤＣスナバ回路であってもよい。
（放熱構造の一例）
図１２は、一実施形態に係る照明モジュール１００におけるＦＥＴ１２２，１２３の放熱構造の第１例を示す図である。図１３は、一実施形態に係る照明モジュール１００におけるＦＥＴの放熱構造の第２例を示す図である。
図１２および図１３に示す例では、実装基板１２０Ａの表面に、ＦＥＴ１２２，１２３が実装されており、ＦＥＴ１２２，１２３の各々の表面に、放熱器１２８が設けられている。
図１２に示す例では、放熱器１２８は、ＦＥＴ１２２，１２３の上面に接触する導電体からなる放熱接触部１２８Ｂと、放熱接触部１２８Ｂの表面に設けられた放熱部１２８Ａとを有する。これにより、図１２に示す例では、ＦＥＴ１２２，１２３の発熱を、ＦＥＴ１２２，１２３の上面から、放熱器１２８を介して、放熱器１２８の上方に放熱することができる。
図１３に示す例では、放熱器１２８は、ＦＥＴ１２２，１２３の上面および側面に接触する導電体からなる放熱接触部１２８Ｂと、放熱接触部１２８Ｂの表面に設けられた放熱部１２８Ａとを有する。これにより、図１３に示す例では、ＦＥＴ１２２，１２３の発熱を、ＦＥＴ１２２，１２３の上面および側面から、放熱器１２８を介して、放熱器１２８の上方および側方に放熱することができる。
特に、図１２および図１３に示す放熱器１２８は、放熱接触部１２８Ｂが導電性を有するため、放熱接触部１２８Ｂが導電性を有しない場合と比較して、熱伝導率が高く、ＦＥＴ１２２，１２３（可変抵抗器）の放熱効果を高めることができる。なお、本実施形態では、ＦＥＴ１２２，１２３にＧａＮＦＥＴを用いており、ＧａＮＦＥＴは、表面に端子を有さず、底面（基板実装面）に端子を有するため、導電性を有する放熱接触部１２８Ｂを、ＦＥＴ１２２，１２３の表面に接触可能となっている。
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形又は変更が可能である。
（第１の適用例）
第１の適用例として、照明モジュール１００は、図１４に例示される距離測定装置２００に適用される。図１４は、一実施形態に係る照明モジュール１００を備える距離測定装置２００の構成を示す図である。図１４において、実線の矢印は電気信号の流れを示しており、破線の矢印は反射光の経路を示しており、一点鎖線の矢印は照明光の経路を示している。
図１４に示すように、距離測定装置２００は、これまでに説明した照明モジュール１００、受光光学系２０１、受光素子２０２、および信号制御回路２０３を備える。なお、図１４では、照明モジュール１００が備える電源部１１０および制御部１４０の図示を省略している。
距離測定装置２００は、照明モジュール１００の光源部１３０から検出対象物１４に対してレーザ光（パルス光）を照射し、検出対象物１４からの反射光を受光素子２０２で受光して、反射光の受光までに要した時間に基づいて検出対象物１４との距離を測定する、ＴＯＦ（Time of Flight）方式の距離測定装置である。
照明モジュール１００の駆動回路部１２０は、レーザ光源１３１を発光させたときに、信号制御回路２０３に発光信号を送信する。
光源部１３０から投光されて検出対象物１４で反射された反射光は、集光作用を持つ受光光学系２０１を介して、受光素子２０２に導光される。受光素子２０２は、光電変換素子からなり、受光した光を光電変換することによって受光信号を生成し、当該受光信号を信号制御回路２０３に送信する。
信号制御回路２０３は、投光タイミング（駆動回路部１２０から発光信号が入力されたタイミング）と受光タイミング（受光素子２０２から受光信号が入力されたタイミング）との時間差に基づいて、検出対象物１４までの距離を算出する。
このように構成された距離測定装置２００は、照明モジュール１００を備えることにより、測距精度の安定性を高めることができる。
（第２の適用例）
第２の適用例として、図１４に示す距離測定装置２００は、自動車３００に適用される。図１５は、図１４に示す距離測定装置２００を備える自動車３００の構成を示す図である。
図１５に示すように、自動車３００（「移動体」の一例）は、図１４に示す距離測定装置２００を備える距離測定装置２００は、自動車３００の車内に搭載されている。距離測定装置２００は、その光源部１３０から、自動車３００を運転する運転者１６へ向けてレーザ光（パルス光）を照射する。これにより、距離測定装置２００は、運転者１６までの距離を測定することができる。なお、距離測定装置２００は、自動車３００の車外に向けて、レーザ光（パルス光）を照射してもよい。これにより、距離測定装置２００は、自動車３００の車外に存在する検出対象物までの距離を測定することができる。
このように構成された自動車３００は、距離測定装置２００を備えることにより、検出対象物のセンシング精度を高めることができ、例えば、事故の未然防止効果を高めることができる。
なお、照明モジュール１００および距離測定装置２００は、上記した適用例に限らず、例えば、工場などにおける物品検査用の検出装置、可動機器の動作制御用の検出装置、電子機器の使用者認証用の検出装置等にも適用可能である。
１２ 外部電源
１４ 検出対象物
１６ 運転者
１００ 照明モジュール
１１０ 電源部
１１１ 電圧電流制御手段
１２０ 駆動回路部
１２１ コンデンサ
１２２ 第１のＦＥＴ
１２３ 第２のＦＥＴ
１２４ ダイオード
１２５ 第３のＦＥＴ
１２６，１２７ スナバ回路
１２８ 放熱器
１２８Ａ 放熱部
１２８Ｂ 放熱接触部
１３０ 光源部
１３１ レーザ光源
１３２ 投光光学系
１３３ 発光光量検出手段
１４０ 制御部
２００ 距離測定装置
２０１ 受光光学系
２０２ 受光素子
２０３ 信号制御回路
３００ 自動車
特許第６０９７７１３号公報

Claims (14)

  1. 外部電源から供給される電力の電圧値および電流値を制御する電圧電流制御手段と、
    前記電圧電流制御手段から供給される電力が充電される電荷蓄積部と、
    前記電荷蓄積部から供給される電流によって駆動されることにより発光するレーザ光源と、
    前記レーザ光源に対して電気的に直列に接続され、ゲートに印加される第１の電圧値が制御されることにより、前記レーザ光源を流れる電流のパルス幅を制御する第１のＦＥＴと、
    前記レーザ光源に対して電気的に直列に接続され、ゲートに印加される第２の電圧値に応じて抵抗値が制御されることにより、前記レーザ光源を流れる電流のピーク値を制御する第２のＦＥＴと、
    前記第１のＦＥＴに印加される前記第１の電圧値および前記第２のＦＥＴに印加される前記第２の電圧値を制御する制御部と
    を備えることを特徴とする照明モジュール。
  2. 前記第２のＦＥＴは、
    バンドギャップが３ｅＶ以上である材料を用いて形成されたものである
    ことを特徴とする請求項１に記載の照明モジュール。
  3. 前記レーザ光源より発せられた光の光量を検出する発光光量検出手段をさらに備え、
    前記制御部は、
    前記発光光量検出手段によって検出された前記光量に応じて、前記第２のＦＥＴに印加される前記第２の電圧値を制御する
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の照明モジュール。
  4. 前記第１のＦＥＴおよび前記第２のＦＥＴの一方または双方のＦＥＴに対し、当該ＦＥＴの表面に接触し、当該ＦＥＴの熱を放熱する放熱器をさらに備える
    ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の照明モジュール。
  5. 前記レーザ光源は、面発光レーザである
    ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の照明モジュール。
  6. 前記レーザ光源は、端面発光レーザである
    ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の照明モジュール。
  7. 前記レーザ光源に対して並列に接続されたダイオードをさらに備える
    ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の照明モジュール。
  8. 前記レーザ光源に対して並列に接続された第３のＦＥＴをさらに備える
    ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の照明モジュール。
  9. 前記第１のＦＥＴに対して並列に接続されたスナバ回路をさらに備える
    ことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の照明モジュール。
  10. 前記第２のＦＥＴに対して並列に接続されたスナバ回路をさらに備える
    ことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の照明モジュール。
  11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の照明モジュールを備える
    ことを特徴とする距離測定装置。
  12. 請求項１１に記載の距離測定装置を備える
    ことを特徴とする移動体。
  13. レーザ光源を駆動する光源駆動回路であって、
    外部から供給される電力が充電されることにより、前記レーザ光源に供給される電力を蓄える電荷蓄積部と、
    前記レーザ光源に対して電気的に直列に接続され、ゲートに印加される第１の電圧値が制御されることにより、前記レーザ光源を流れる電流のパルス幅を制御する第１のＦＥＴと、
    前記レーザ光源に対して電気的に直列に接続され、ゲートに印加される第２の電圧値に応じて抵抗値が制御されることにより、前記レーザ光源を流れる電流のピーク値を制御する第２のＦＥＴと
    を備えることを特徴とする光源駆動回路。
  14. 前記第２のＦＥＴは、
    バンドギャップが３ｅＶ以上である材料を用いて形成されたものである
    ことを特徴とする請求項１３に記載の光源駆動回路。
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