JP5552215B2 - 発光装置およびそれを用いる空間情報検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、距離画像センサなどとして実現される空間情報検出装置に好適に用いられる発光装置およびそれを用いる前記距離画像センサに関する。

前記距離画像センサは、ＬＥＤアレイなどの発光素子から変調した赤外線を放射し、測定対象物からの反射光を、ＣＣＤアレイセンサなどの受光素子において、複数の期間に分割して受光し、各期間の受光量から発光信号と受光信号との時間差（Time of Flight）を求め、前記測定対象物の奥行きを含めた３次元形状を測定する装置であり、その基本的な構成は、たとえば特許文献１に示されている。

その距離画像センサでは、発光信号を発生してから、実際に発光素子が発光するまでの遅延時間が一定でないと、正確な距離計測は行えなくなる。そこで、従来では、発光装置は、図６で示すように構成されている。先ずタイミング信号発生回路１で作成された発光制御信号は、遅延時間調整回路２に入力されて、後述するようにして遅延時間が調整され、さらに駆動回路３で電力増幅されて実際の駆動信号が作成され、発光素子４が点灯駆動される。

前記発光素子４の発光によってフィードバック信号が生成され、そのフィードバック信号は位相比較回路５において前記タイミング信号発生回路１からの発光制御信号と位相が比較され、その比較結果に対応したエラー信号で前記遅延時間調整回路２の遅延時間が調整されて、この発光装置と、受光装置との位相遅延が一致するように制御されている。すなわち、前記発光制御信号の出力から、それに応答した発光素子４の発光タイミングが一定の遅延時間となるように制御されている。なお、前記発光素子４からのフィードバック信号の取出しは、前記駆動回路３からの駆動信号を用いることで行われてもよく、この図４で示すように発光素子４が実際に発光した信号を図示しない光電変換素子で電気信号に変換することで行われてもよい。
特開２００４−４５３０４号公報

上述のようなフィードバック制御を実施することで、フィードバックループ内に構成されている回路素子の特性（素子ばらつき、環境変化による特性変動（温度、湿度…）、寄生素子）が変化して、遅延量が変化したとしても、前記遅延量を一定に保持することができる。しかしながら、そのようなフィードバック制御は、制御範囲を超えない限りで可能になるものである。その為、実設計においては、ループ内の素子ばらつきを考慮して、ループ制御できる遅延制御量（フィードバック量）の範囲の設定を行う。ところが、一般的に、ＤＬＬ（ＰＬＬ）では、制御範囲と安定性とはトレードオフの関係にあり、制御範囲を広げると安定性が下がり、高い安定性を得ようとすると、制御範囲が狭まる。前記距離画像センサにおける遅延制御と測距性能とを考えた場合、安定性が低下すると、クロックジッタが増大して、測距特性が劣化してしまう。

ここで、発光装置の場合、遅延の要素としては、前記駆動回路３および発光素子４の素子遅延に、配線遅延である。その中で、配線遅延は、可能な限り小さくすることで、フィードバックループ制御での制御量を最小に、すなわち前記安定性を向上する近道である。しかしながら、駆動回路３から発光素子４への配線を短くすると、部品のレイアウトに制約が掛かるので、デザインの自由度が狭くなるという問題がある。また、前記距離画像センサに用いる発光素子４は、発光パワーが強く、発熱量が大きいので、前記配線を短くして、制御回路や他の回路１〜３のブロックに近付いてしまうと、それらの温度特性を変動させてしまうという新たな問題も発生する。

本発明の目的は、発光素子への配線遅延が大きくなっても、高い安定性を得ることができる発光装置およびそれを用いる空間情報検出装置を提供することである。

本発明の発光装置は、駆動信号に応答して光を放射する発光素子と、前記発光素子の放射タイミングを指示する発光制御信号を生成するタイミング信号発生回路と、前記発光制御信号に応答して前記駆動信号を生成する駆動回路と、前記発光素子からのフィードバック信号と前記発光制御信号との位相を比較し、その比較結果に対応したエラー信号を出力する位相比較回路と、前記タイミング信号発生回路と駆動回路との間に介在され、前記エラー信号に応答して前記フィードバック信号と前記発光制御信号との位相を一致させるように前記発光制御信号のタイミングを調整する遅延時間調整回路と、前記タイミング信号発生回路と位相比較回路との間に介在され、前記発光制御信号を予め定める固定の時間だけ遅延させて前記位相比較回路に入力する固定遅延回路とを備えることを特徴とする。

上記の構成によれば、距離画像センサなどに用いられ、駆動信号に応答して放射タイミングが規定された光を放射するＬＥＤアレイなどの発光素子と、前記発光素子の放射タイミングを指示する発光制御信号を生成するタイミング信号発生回路と、前記発光制御信号を電力増幅するなどして前記駆動信号を生成する駆動回路と、前記発光素子からのフィードバック信号と前記発光制御信号との位相を比較し、その比較結果に対応したエラー信号を出力する位相比較回路と、前記タイミング信号発生回路と駆動回路との間に介在され、前記エラー信号に応答して前記発光制御信号のタイミングを調整する遅延時間調整回路とを備えて構成され、前記発光制御信号に対する発光素子の放射タイミングを所定の制御範囲内で納めるフィードバック制御を行う発光装置において、前記タイミング信号発生回路と位相比較回路との間に、前記発光制御信号を予め定める固定の時間だけ遅延させて前記位相比較回路に入力する固定遅延回路を設ける。

したがって、前記位相比較回路での発光制御信号とフィードバック信号との位相比較にあたって、配線遅延を代表とする不変の遅延時間分をＤＣ成分として前記発光制御信号に加算しておき（下駄を履かせておき）、したがって前記フィードバック信号から減算しておくことと等価となり、実際のフィードバックによる制御範囲量としては、温度や湿度などによって変動する略ＡＣ分だけとなる。これによって、発光素子を他の回路からの遠隔地に配置し、それによる配線遅延が大きくなり、ループ制御すべき遅延制御量（フィードバック量）の範囲が大きくなっても、前記遅延制御量（フィードバック量）における実際の変動分（ＡＣ成分）を小さくし、高い安定性を得ることができる。

また、本発明の発光装置では、前記固定遅延回路は、ＣＲ積分回路から成ることを特徴とする。

上記の構成によれば、一般的な炭素系抵抗器の温度特性が＋３５０〜−１５０ｐｐｍであるのに対して、ニッケルクローム系の金属を用いて作成された金属箔抵抗器の温度特性では、０．５ｐｐｍ以下のものがあり、このような温度特性の低い抵抗素子に、酸化チタン（ＴｉＯ_２）を主原料として、酸化金属を添加したセラミックコンデンサ等の温度特性の低い容量素子を合わせて前記固定遅延回路を作成することで、能動素子を使わずに、受動素子のみで該固定遅延回路を構成でき、集積化が容易である。

さらにまた、本発明の発光装置は、前記タイミング信号発生回路が、発振回路と、その発振信号を分周して前記発光制御信号を生成する分周回路とを備えて成り、前記固定遅延回路は、前記発振信号を取込み、前記分周回路により生成された前記発光制御信号を、前記発振信号に基づいて前記予め定める固定の時間だけ遅延させて前記位相比較回路に入力する能動素子から成ることを特徴とする。

上記の構成によれば、受動素子の前記ＣＲ積分回路には温度特性があり、厳密には固定遅延にならない。そこで、前記タイミング信号発生回路が、発振回路と、その発振信号を分周して前記発光制御信号を生成する分周回路とを備えて構成される場合、前記固定遅延回路を、フリップフロップやラッチ回路およびこれらによって構成されるレジスタ等の能動素子によって構成する。そして、それらの能動素子は、前記発振信号を取込み、その発振信号に同期して（発振信号をクロック信号として）、予め定める固定の時間だけ遅延させて前記発光制御信号として前記位相比較回路に入力する。

したがって、発振回路からの高速の発振信号（基準となるクロック信号）を利用して、前記能動素子の段数を調整することで、前記予め定める固定の遅延時間に近い時間の遅延を行うことができるとともに、前記温度特性による遅延時間のばらつきも抑えることができる。

また、本発明の発光装置では、前記能動素子は複数段縦続接続されて成り、任意の段に設けられる取出し部の内、いずれか１つからの出力を取出して前記位相比較回路に与える選択回路をさらに備えることを特徴とする。

上記の構成によれば、選択回路で取出し部を切換えることで、複数段の能動素子の出力から、段階的に異なる遅延時間を得ることができる。

したがって、前記固定の時間の装置によるばらつきに対応することができる。

さらにまた、本発明の発光装置は、前記駆動回路からの駆動信号を波形整形して前記発光素子に与える波形整形回路をさらに備えることを特徴とする。

上記の構成によれば、前記発光素子への配線が長くなると、また間にコネクタなどが介在されると、反射等によって伝搬特性が悪化し、波形に歪が生じてしまう。その結果、前記位相比較回路において、正常に波形の立ち上り・立ち下りで位相比較を行うことが困難になり、遅延制御が不能になる場合がある。そこで、フィードバックループ内の前記駆動回路からの駆動信号のラインに、好ましくはフィードバック信号のラインにも、波形整形を行う波形整形回路（クロックバッファ）を設け、その長い配線区間やコネクタ区間は波形整形を行いながら、信号を伝達する。

したがって、前記発光素子への長い配線区間やコネクタ区間による遅延のＡＣ成分を減らすことができる。なお、該波形整形回路分による遅延オフセット（ＤＣ成分）が増加するが、また温度特性等によってＡＣ成分の増加も懸念されるが、それらはフィードバックにより前記遅延時間調整回路で除去できる。

また、本発明の空間情報検出装置は、前記の発光装置を用いることを特徴とする。

上記の構成によれば、発光素子を他の回路からの遠隔地に配置し、それによる配線遅延が大きくなり、ループ制御すべき遅延制御量（フィードバック量）の範囲が大きくなっても、前記遅延制御量（フィードバック量）における実際の変動分（ＡＣ成分）を小さくし、高い安定性を得ることができる空間情報検出装置を実現することができる。

本発明の発光装置は、以上のように、距離画像センサなどに用いられ、駆動信号に応答して放射タイミングが規定された光を放射するＬＥＤアレイなどの発光素子と、前記発光素子の放射タイミングを指示する発光制御信号を生成するタイミング信号発生回路と、前記発光制御信号を電力増幅するなどして前記駆動信号を生成する駆動回路と、前記発光素子からのフィードバック信号と前記発光制御信号との位相を比較し、その比較結果に対応したエラー信号を出力する位相比較回路と、前記タイミング信号発生回路と駆動回路との間に介在され、前記エラー信号に応答して前記発光制御信号のタイミングを調整する遅延時間調整回路とを備えて構成され、前記発光制御信号に対する発光素子の放射タイミングを所定の制御範囲内で納めるフィードバック制御を行う発光装置において、前記タイミング信号発生回路と位相比較回路との間に、前記発光制御信号を予め定める固定の時間だけ遅延させて前記位相比較回路に入力する固定遅延回路を設ける。

それゆえ、前記位相比較回路での発光制御信号とフィードバック信号との位相比較にあたって、配線遅延を代表とする不変の遅延時間分をＤＣ成分として前記発光制御信号に加算しておき、したがって前記フィードバック信号から減算しておくことと等価となり、実際のフィードバックによる制御範囲量としては、温度や湿度などによって変動する略ＡＣ分だけとなる。これによって、発光素子を他の回路からの遠隔地に配置しても、高い安定性を得ることができる。

また、本発明の発光装置は、以上のように、前記固定遅延回路を、ニッケルクローム系の金属を用いて作成された金属箔抵抗器と、酸化チタン（ＴｉＯ_２）を主原料として、酸化金属を添加したセラミックコンデンサとのＣＲ積分回路で構成する。

それゆえ、能動素子を使わずに、受動素子のみで該固定遅延回路を構成でき、集積化が容易である。

さらにまた、本発明の発光装置は、以上のように、前記タイミング信号発生回路が、発振回路と、その発振信号を分周して前記発光制御信号を生成する分周回路とを備えて構成される場合、前記固定遅延回路を、フリップフロップやラッチ回路およびこれらによって構成されるレジスタ等の能動素子によって構成する。

それゆえ、発振回路からの高速の発振信号（基準となるクロック信号）を利用して、前記能動素子の段数を調整することで、前記予め定める固定の遅延時間に近い時間の遅延を行うことができるとともに、前記温度特性による遅延時間のばらつきも抑えることができる。

また、本発明の発光装置は、以上のように、前記能動素子を複数段縦続接続して構成し、任意の段に設けられる取出し部の内、いずれか１つからの出力を選択回路で取出して前記位相比較回路に与える。

それゆえ、前記固定の時間の装置によるばらつきに対応することができる。

さらにまた、本発明の発光装置は、以上のように、前記発光素子への配線が長くなると、また間にコネクタなどが介在されると、反射等によって伝搬特性が悪化し、波形に歪が生じてしまので、フィードバックループ内の前記駆動回路からの駆動信号のラインに、好ましくはフィードバック信号のラインにも、波形整形を行う波形整形回路（クロックバッファ）を設け、その長い配線区間やコネクタ区間は波形整形を行いながら、信号を伝達する。

それゆえ、前記発光素子への長い配線区間やコネクタ区間による遅延のＡＣ成分を減らすことができる。

また、本発明の空間情報検出装置は、以上のように、前記の発光装置を用いる。

それゆえ、発光素子を他の回路からの遠隔地に配置しても、高い安定性を得ることができる空間情報検出装置を実現することができる。

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の第１の形態に係る発光装置１０を用いる空間情報検出装置である距離画像センサ３０の電気的構成を示すブロック図である。前記発光装置１０は、受光装置２０と対で用いられ、その受光装置２０との間の位相同期を得るために、以下で示すようなフィードバックループを有する。先ずタイミング信号発生回路１１で作成された発光制御信号は、遅延時間調整回路１２に入力されて、後述するようにして遅延時間が調整され、さらに駆動回路１３で電力増幅されて実際の駆動信号が作成され、ＬＥＤアレイなどの発光素子１４が点灯駆動される。

前記発光素子１４の発光によってフィードバック信号が生成され、そのフィードバック信号は位相比較回路１５において前記タイミング信号発生回路１１からの発光制御信号と位相が比較され、その比較結果に対応したエラー信号で前記遅延時間調整回路１２の遅延時間が調整されて、前述のようにこの発光装置１０と受光装置２０との位相遅延が一致するように制御されている。すなわち、前記発光制御信号の出力から、それに応答した発光素子１４の発光タイミングが一定の遅延時間となるように制御されている。以上の構成は、前述の図４の発光装置と同様である。

なお、前記発光素子１４からのフィードバック信号の取出しは、この図１で示すように発光素子１４が実際に発光した信号を図示しない光電変換素子で電気信号に変換することで行われてもよいが、前記駆動回路１３からの駆動信号を用いることで行われてもよい。図２および図３に、その場合の駆動回路１３ａ，１３ｂの具体的構成を示す。

図２の駆動回路１３ａは、ＭＯＳＦＥＴなどから成るスイッチング素子Ｑ１および抵抗Ｒ１から成り、電源ＶＤＤとＧＮＤとの間に、抵抗Ｒ１、前記発光素子１４およびスイッチング素子Ｑ１が直列に接続される。そして、前記遅延時間調整回路１２からの発光制御信号ＳＧはスイッチング素子Ｑ１に入力され、この図２のようにＭＯＳＦＥＴがｎ型である場合には該スイッチング素子Ｑ１のゲートに前記発光制御信号ＳＧはハイレベルで与えられ、それに応答して発光素子１４が発光する。このとき、発光ダイオードから成る発光素子１４のアノード側から取出したフィードバック信号ＦＢ１は発光素子１４が点灯するとローレベルとなって前記発光制御信号ＳＧとは逆相になり、カソード側から取出したフィードバック信号ＦＢ１’は前記発光制御信号ＳＧとは同相になり、共に発光素子１４を流れる電流、すなわち輝度を反映する。

これに対して、図３の駆動回路１３ｂは、ロジック回路から成るインバータＩＮ１および抵抗Ｒ１から成り、インバータＩＮ１からの出力が前記発光素子１４およびスイッチング素子Ｑ１の直列回路に与えられる。そして、前記遅延時間調整回路１２からの発光制御信号ＳＧはインバータＩＮ１で反転され、発光素子１４を点灯駆動する。このとき、発光ダイオードから成る発光素子１４のアノード側から取出したフィードバック信号ＦＢ２は発光素子１４が点灯するとハイレベルとなって前記発光制御信号ＳＧとは逆相になり、カソード側から取出したフィードバック信号ＦＢ２’は前記発光制御信号ＳＧとは同相になり、共に発光素子１４を流れる電流、すなわち輝度を反映する。前記ロジック回路がオープンコレクタ型の場合には、図２の駆動回路１３ａと実質的に同じ回路となる。このような駆動回路１３ａ，１３ｂによって、前記発光制御信号ＳＧではなく、発光素子１４の実際の点滅状態をフィードバックすることができる。

一方、受光装置２０では、前記発光素子１４から放射された一定周波数の矩形波パルス光の測定対象物２１による反射光を、ＣＣＤアレイセンサなどの受光素子２２において、複数の期間に分割して受光し、評価演算回路２３が、各期間の受光量から発光信号と受光信号との時間差（Time of Flight）を求め、前記測定対象物２１の奥行きを含めた３次元形状を測定する。その受光期間の設定には、たとえば前記駆動信号などの立上がりおよび立ち下がりタイミングが用いられ、タイミング信号発生回路２４で作成された受光制御信号と前記駆動信号とがタイミング調整回路２５で比較され、前述のように発光装置１０と受光装置２０との位相遅延が一致するように制御された受光素子２２の駆動信号が作成され、駆動回路２６で電力増幅されて前記受光素子２２に与えられる。

注目すべきは、本実施の形態の発光装置１０では、前記タイミング信号発生回路１１と位相比較回路１５との間に介在され、前記発光制御信号を予め定める固定の時間だけ遅延させて前記位相比較回路１５に入力する固定遅延回路１６を備えることである。本実施の形態では、前記固定遅延回路１６は、抵抗１７とコンデンサ１８とのＣＲ積分回路から成る。このため、前記位相比較回路１５の少なくともこの固定遅延回路１６からの入力端には、積分で鈍った波形からエッジを抽出するエッジ検出回路が設けられている。

前記固定遅延回路１６による遅延時間は、フィードバックループ内における遅延量の内、環境変動によって変動しない配線遅延を代表とするＤＣ成分（遅延オフセット成分）に相当するように設定されている。したがって、前記位相比較回路１５では、本来、フィードバック制御によって制御すべき環境変動によって変動するＡＣ成分だけを比較することになり、ループ内の遅延量を最小にして、ループの遅延制御範囲を狭くすることができる。このようにフィードバックループ内の遅延量を、固定量と温度や湿度などによって変動する変動量とに分離し、固定量については外部からキャンセルすることで、発光素子１４を他の回路からの遠隔地に配置し、それによる配線遅延が大きくなっても、ＤＬＬ（遅延固定ループ）の遅延制御範囲を狭くできるので、遅延特性の安定度を高めることができ、結果、良好な測距性能を得ることができる。

また、前記固定遅延回路１６としては、一般的な炭素系抵抗器の温度特性が＋３５０〜−１５０ｐｐｍであるのに対して、ニッケルクローム系の金属を用いて作成された金属箔抵抗器の温度特性では、０．５ｐｐｍ以下のものがあり、このような温度特性の低い抵抗素子を前記抵抗１７に用い、酸化チタン（ＴｉＯ_２）を主原料として、酸化金属を添加したセラミックコンデンサ等の温度特性の低い容量素子を前記コンデンサ１８に用いることで、能動素子を使わずに、受動素子のみで該固定遅延回路１６を構成でき、集積化が容易である。

［実施の形態２］
図４は、本発明の実施の第２の形態に係る発光装置４０の電気的構成を示すブロック図である。この発光装置４０は、前述の発光装置１０に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。また、対で用いられる受光装置２０は、前述の距離画像センサ３０と同一の構成を用いることができ、この図４では省略している。注目すべきは、本実施の形態では、タイミング信号発生回路４１が、発振回路４２と、その発振信号を分周する分周回路４３と、分周信号から前記発光制御信号を生成するタイミング信号生成回路４４とを備えて構成され、それに対応して前記固定遅延回路を、前記発振信号に同期して（高速の発振信号をクロック信号として）、予め定める固定の時間だけ遅延させて前記発光制御信号として前記位相比較回路１５に入力する同期型遅延回路４６から成ることである。前記同期型遅延回路４６は、フリップフロップやラッチ回路およびこれらによって構成されるレジスタ等の能動素子から成る。

ここで、たとえば前記発振回路４２の発振周波数は１６０ＭＨｚであり、前記分周回路４３およびタイミング信号生成回路４４の発振周波数は１０ＭＨｚであり、前記発振信号（クロック信号）の立ち上がりまたは立ち下がりタイミング（クロックの１周期）を用いることで、前記発光制御信号を、その周期の１／１６の分解能でタイミングを調整することができ、前記発振信号（クロック信号）の立ち上がりおよび立ち下がりタイミング（クロックの半周期）を用いることで、前記発光制御信号を、その周期の１／３２の分解能でタイミングを調整することができる。そして、それらの分解能で、前記能動素子の段数を調整することで、前記発光制御信号を、段階的ではあるが、任意の時間だけ、しかも長い時間に亘って遅延することができる。その能動素子の段数は、発光装置４０の出荷時に調整されて、その後は固定であっても、可変であってもよい。

このように構成することで、遅延量の調整は、前記タイミング信号発生回路４１における発振信号（クロック）の時間刻みで段階的になるが、受動素子である前記ＣＲ積分回路から成る固定遅延回路１６で生じるような温度特性による遅延時間のばらつきを抑えることができるとともに、前記能動素子からは、前記同期型遅延回路４６を容易に作成することができる。

［実施の形態３］
図５は、本発明の実施の第３の形態に係る発光装置５０の電気的構成を示すブロック図である。この発光装置５０は、前述の発光装置４０に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。注目すべきは、本実施の形態では、前記タイミング信号発生回路４１と位相比較回路１５との間に介在される同期型遅延回路５６が、複数段縦続接続される能動素子（図５では３段の遅延回路５１〜５３で示す）と、各段の入出力に設けられる取出し部の内、いずれか１つからの出力を取出して前記位相比較回路１５に与える選択回路５４とを備えて構成されることである。各遅延回路５１〜５３は、発振回路４２からの発振信号（クロック）をトリガとして、該遅延回路５１〜５３に入力される信号を記憶する。トリガは、前記発振信号（クロック）の立上りエッジ、立下りエッジ、もしくは立上りと立下りとの両エッジを用いることが可能である。

そして、該距離画像センサの出荷調整時において、前記フィードバックループの固定遅延量（ＤＣ成分）が測定され、その測定結果が図示しない制御回路に入力され、実使用時には前記制御回路から前記測定結果に対応した選択信号が前記選択回路５４に与えられて前記固定遅延量（ＤＣ成分）に対応した遅延時間が選択される。或いは、前記測定結果に対応して、前記選択回路５４に接続されているディップスイッチなどが切換えられて、前記選択信号とされる。なお、前記固定遅延量（ＤＣ成分）は不変を前提としているが、経年に応じて適宜選択信号で切換えて、校正を行うようにしてもよい。

このように構成することで、前記固定遅延量（ＤＣ成分）の装置によるばらつきに対応することができる。

また注目すべきは、本実施の形態では、前記駆動回路１３からの駆動信号を波形整形して前記発光素子１４に与える波形整形回路（クロックバッファ）５７および発光素子１４からのフィードバック信号を前記位相比較回路１５に与える波形整形回路（クロックバッファ）５８をさらに備えることである。ここで、前述のように発光素子１４への配線が長くなると、また間にコネクタなどが介在されると、反射等によって伝搬特性が悪化し、波形に歪が生じてしまい、その結果、前記位相比較回路１５において、正常に波形の立上り・立下りで位相比較を行うことが困難になり、遅延制御が不能になる場合がある。そこで、フィードバックループ内の前記駆動回路１３からの駆動信号のラインに、好ましくはフィードバック信号のラインにも、波形整形を行う波形整形回路（クロックバッファ）５７，５８を設け、その長い配線区間やコネクタ区間は波形整形を行いながら、信号を伝達することで、前記発光素子１４への長い配線区間やコネクタ区間による遅延のＡＣ成分を減らすことができる。なお、該波形整形回路５７，５８分による遅延オフセット（ＤＣ成分）が増加するが、また温度特性等によってＡＣ成分の増加も懸念されるが、それらはフィードバックにより前記遅延時間調整回路１２で除去できる。

ところで、ＤＬＬへの入力信号を分周して、位相比較器へ入力させてしまうと、固定遅延として発生させることができる遅延量は、ＤＬＬへの入力信号のパルス幅によって、調整できる遅延量の最小分解能が決まってしまうので、固定遅延量を微細に調整することが不可能である。そこで、本発明では、微細な固定遅延を発生させる為の手段として、タイミング信号を分周した信号を固定遅延として用いるのではなく、駆動周波数が不変であることを利用して、タイミング信号発生回路４１内に設けている発振回路４２のクロック信号を用いて、固定遅延を発生させている。なお、タイミング信号発生回路４１と発振回路４２との関係について補足するが、タイミング信号発生回路４１で用いているクロック周期は、発振回路４２から得られるクロック信号を分周したものをクロックとして用いている。例えば、発振回路４２のクロック周期を４分周したものをタイミング生成回路のクロックとして用いている。

本発明の実施の第１の形態に係る発光装置を用いる距離画像センサの電気的構成を示すブロック図である。 前記距離画像センサにおける発光素子の駆動回路の一例を示す電気回路図である。 前記距離画像センサにおける発光素子の駆動回路の他の例を示す電気回路図である。 本発明の実施の第２の形態に係る発光装置の電気的構成を示すブロック図である。 本発明の実施の第３の形態に係る発光装置の電気的構成を示すブロック図である。 典型的な従来技術の発光装置の電気的構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０，４０，５０ 発光装置
１１，４１ タイミング信号発生回路
１２ 遅延時間調整回路
１３，１３ａ，１３ｂ 駆動回路
１４ 発光素子
１５ 位相比較回路
１６ 固定遅延回路
１７ 抵抗
１８ コンデンサ
２０ 受光装置
２１ 測定対象物
２２ 受光素子
２３ 評価演算回路
２４ タイミング信号発生回路
２５ タイミング調整回路
２６ 駆動回路
４２ 発振回路
４３ 分周回路
４４ タイミング信号生成回路
４６，５６ 同期型遅延回路
５１〜５３ 遅延回路
５４ 選択回路

Claims (6)

1. 駆動信号に応答して光を放射する発光素子と、
   前記発光素子の放射タイミングを指示する発光制御信号を生成するタイミング信号発生回路と、
   前記発光制御信号に応答して前記駆動信号を生成する駆動回路と、
   前記発光素子が放射した光を光電変換素子で電気信号に変換することにより生成された信号、あるいは、前記駆動回路で生成された前記駆動信号をフィードバック信号として用い、前記フィードバック信号と前記発光制御信号との位相を比較し、その比較結果である位相差の量に対応したエラー信号を出力する位相比較回路と、
   前記タイミング信号発生回路と駆動回路との間に介在され、前記エラー信号に応答して、前記発光制御信号の位相を前記フィードバック信号の位相と一致させる遅延時間調整回路と、
   前記タイミング信号発生回路と位相比較回路との間に介在され、前記発光制御信号を予め定める固定の時間だけ遅延させて前記位相比較回路に入力する固定遅延回路とを備えることを特徴とする発光装置。
2. 前記固定遅延回路は、ＣＲ積分回路から成ることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
3. 前記タイミング信号発生回路が、発振回路と、その発振信号を分周して前記発光制御信号を生成する分周回路とを備えて成り、
   前記固定遅延回路は、前記発振信号を取込み、前記分周回路により生成された前記発光制御信号を、前記発振信号に基づいて前記予め定める固定の時間だけ遅延させて前記位相比較回路に入力する能動素子から成ることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
4. 前記能動素子は複数段縦続接続されて成り、
   任意の段に設けられる取出し部の内、いずれか１つからの出力を取出して前記位相比較回路に与える選択回路をさらに備えることを特徴とする請求項３記載の発光装置。
5. 前記駆動回路からの駆動信号を波形整形して前記発光素子に与える波形整形回路をさらに備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光装置。
6. 前記請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光装置を用いることを特徴とする空間情報検出装置。

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