JP5554398B2

JP5554398B2 - 光学センサシステムにおいて光源に流れる電流の上昇時間を早める高電圧源

Info

Publication number: JP5554398B2
Application number: JP2012503449A
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: 2014-07-23
Anticipated expiration: 2030-02-19
Also published as: US20100244737A1; WO2010117503A3; EP2415329A2; WO2010117502A3; CA2755013C; WO2010117500A3; JP2012522397A; EP2415330A2; JP5738840B2; US8497478B2; EP2415328A2; EP2415327B1; EP2415327A4; JP2012522353A; US20100243897A1; CN102379156A; CA2755857C; US9006994B2; CN102379157A; WO2010117501A2

Description

関連出願の相互参照
本出願は、全てが２００９年３月３１日に出願された、共通所有の次の米国仮特許出願：シリアルＮＯ．６１／１６５，１７１、シリアルＮｏ．６１／１６５，１８１、シリアルＮｏ．６１／１６５，３８８、及びシリアルＮｏ．６１／１６５，１５９に基づく優先権を主張する。

本出願は、全てが２０１０年１月５日に出願された共通所有の次出願、“光学センサシステムにおける光源を駆動するための電流源”と題された米国特許出願シリアルＮｏ．１２／６５２，０８３、“光学センサシステム用デュアル電圧及び電流制御フィードバックループ”と題された米国特許出願シリアルＮｏ．１２／６５２，０８７、及び“直列接続された発光ダイオードを含む光学センサシステム”と題された米国特許出願シリアルＮｏ．１２／６５２，０８９に関連し、これら全ては参照により此処に組み込まれる。

本出願は、センサに関し、より端的には、光学センサシステムにおける光源に流れる電流を増加させるための高電圧源に関する。

光学センサシステムは、物体から反射された光を検出することにより物体を探索及び／又は画像化することに用いられる場合がある。そのようなシステムは、物体に向けて光を出射する光源、および物体により反射した出射光の一部を検出するための検出器を含むだろう。出射光の特性は、センサシステムにより分析され、これにより、物体までの距離が決定され、及び／又は物体の電子画像が生成される。

１つの具体例においては、そのようなシステムは、変調された赤外光（ＩＲ）、すなわち高速にターンオン及びオフされたＩＲ光を出射するように構成された１以上の発光ダイオード（ＬＥＤｓ）といった光源を含むだろう。検出器は、反射光を受光し、センサへの戻り光の反射により生じた相シフトを計算するだろう。受光光のフライト時間は、相シフトから計算され、センサ視野内の様々な点における距離は、フライト時間と伝播媒体における信号速度を乗算することにより計算され得る。受光画素アレイを検出器に実装することによって、各画素での受光光に関連する距離信号がマップ化され、視野の３次元電子画像が生成され得る。

そのようなシステムにおける光源の変調態様は、システムパフォーマンスの一要因である。利用価値が高く、かつ精度が高いイメージングを達成するためには、高周波数、例えば、４０ＭＨｚにて光源を変調することが望ましい。加えて、そのようなシステムでは、妥当な製造コスト及び比較的小型なパッケージサイズを維持しつつ、効率良くかつ信頼性高く光源を変調することが望ましい。

要約
１つの実施形態においては、光学センサシステム用光源回路が提供される。この光学センサシステム用光源回路は、調整された直流電流（ＤＣ）電圧出力を供給する電源と、光源と、電源及び光源に結合され、前記調整されたＤＣ電圧出力を受けて電流出力を供給する電流源と、第１スイッチであって、当該第１スイッチが閉じているとき、前記電流源から前記光源へ前記電流出力を供給し、当該第１スイッチが開いているとき、前記光源への前記電流出力の供給を遮断するように構成される、第１スイッチと、高電圧出力を供給するべく前記光源に結合した高電圧源回路と、第２スイッチであって、当該第２スイッチが閉じているとき、前記高電圧源から前記高電圧出力を前記光源へ接続し、当該第２スイッチが開いているとき、前記光源への前記高電圧出力の接続を遮断するように構成される、第２スイッチと、を含む。

関連実施形態においては、その回路は、前記第２スイッチを開閉する駆動回路を更に含み、当該駆動回路は、前記高電圧出力を前記光源へ接続するために前記光源のオン期間の開始期間に前記第２スイッチを閉じ、前記電流源から前記光源へ前記電流出力を供給するために前記光源のオン期間の残りの期間において前記第２スイッチを開くように構成されている。別の関連実施形態においては、その回路は、前記第１及びを開閉する駆動回路を更に含み、

また別の実施形態においては、その回路は、前記電流源及び前記光源との間に結合されたダイオードを更に含み、当該ダイオードは、前記第１スイッチが閉じており、かつ前記第２スイッチが開いているときに限り、前記電流出力を前記光源へ供給するべく導電するように構成されている。更に、別の関連実施形態においては、前記電流源は、抵抗器に直列接続されたインダクタと、前記インダクタ及び抵抗器に対して並列に結合したダイオードと、を含み、前記電流源は、前記第１スイッチが閉じているとき、前記インダクタを介して前記電流出力を前記光源へ供給し、前記第１スイッチが開いているとき、前記インダクタを介して前記ダイオードへ電流を向ける。更に別の関連実施形態においては、前記電流源は、前記抵抗器に対して結合し、かつ電流フィードバックを供給するべく構成された電流モニターを含む。

また更に別の関連実施形態においては、前記光源は、直列接続された発光ダイオード群を複数含む。

別の実施形態においては、光学センサシステムが提供される。この光学センサシステムは、コントローラーと、前記コントローラーに結合し、前記コントローラーからの制御信号に応じて光源を駆動する光源回路であって、調整された直流電流（ＤＣ）電圧出力を供給する電源と、前記電源及び前記光源に結合され、前記調整されたＤＣ電圧出力を受けて電流出力を供給する電流源と、第１スイッチであって、当該第１スイッチは、当該第１スイッチが閉じているとき、前記電流源から前記光源へ前記電流出力を供給し、当該第１スイッチが開いているとき、前記光源への前記電流出力の供給を遮断するように構成される、第１スイッチと、高電圧出力を供給するべく前記光源に結合した高電圧源回路と、第２スイッチであって、当該第２スイッチが閉じているとき、前記高電圧源から前記高電圧出力を前記光源へ接続し、当該第２スイッチが開いているとき、前記光源への前記高電圧出力の接続を遮断するように構成される、第２スイッチと、を含む、光源回路と、前記光源からの光を物体へ向ける出射光学系と、前記物体からの反射光を受光する受光光学系と、前記反射光を１以上の電気信号へと変換する複数の検出回路と、を備え、前記コントローラーは、前記１以上の電気信号に応じて、物体上の少なくとも１つの点までの距離を指標するデータ信号出力を供給するように構成されている。

関連実施形態においては、その光学センサシステムは、前記第２スイッチを開閉する駆動回路を更に含み、当該駆動回路は、前記高電圧出力を前記光源へ接続するために前記光源のオン期間の開始期間に前記第２スイッチを閉じ、前記電流源から前記光源へ前記電流出力を供給するべく、前記光源のオン期間の残りの期間において前記第２スイッチを開くように構成されている。更になる関連実施形態においては、光学センサシステムは、前記電流源及び前記光源との間に結合されたダイオードを更に含み、当該ダイオードは、前記第１スイッチが閉じており、かつ前記第２スイッチが開いているときに限り、前記電流出力を前記光源へ供給するべく導電するように構成されている。

別の実施形態においては、その光学センサシステムは、所定周波数にて、前記第２スイッチを開閉する駆動回路を更に含む。更なる別の実施形態においては、前記所定周波数は、約４０ＭＨｚである。また、他の関連実施形態においては、前記電流源は、抵抗器に直列接続されたインダクタと、インダクタ及び抵抗器に対して並列に結合したダイオードと、を含み、前記電流源は、前記第１スイッチが閉じているとき、前記インダクタを介して前記光源へ前記電流出力を供給し、前記第１スイッチが開いているとき、前記インダクタを介して前記ダイオードへ電流を向ける。更になる関連実施形態においては、前記電流源は、前記抵抗器に結合し、かつ電流フィードバックを供給するべく構成された電流モニターを含む。

また別の実施形態においては、前記光源は、直列接続された発光ダイオード群を複数含む。

また別の実施形態においては、光学センサシステムにおいて光源へ電流を流す方法が提供される。この方法は、光源のオン期間の開始期間において、高電圧源回路により光源に対して初期電圧を印加し、前記光源の前記オン期間の終了前、前記光源への前記初期電圧の印加を遮断し、前記初期電圧が非接続であり、前記光源の前記オン期間の残存期間において、前記電流源を介して前記光源へ前記電流を供給する。関連実施形態においては、前記印加工程は、複数の直列接続された発光ダイオード群のオン期間の開始期間に、前記複数の直列接続された発光ダイオード群へ高電圧源回路により初期電圧を印加する手順を含み、前記遮断工程は、前記複数の直列接続された発光ダイオード群のオン期間の終了前に、前記複数の直列接続された発光ダイオード群への前記初期電圧の印加を遮断する手順を含み、前記供給工程は、前記初期電圧が非接続であり、前記複数の直列接続された発光ダイオード群の前記オン期間の残存期間において、前記複数の直列接続された発光ダイオード群へ電流源を介して電流を供給する手順を含む。

此処に開示された上述の及び他の目的、特徴及び利点は、各図に亘り同一参照文字により同一部材が示された添付図面に図示されたように、此処に開示された典型的な実施形態に関する後述の説明から明らかになる。図面は、必ずしも縮尺を意図したものではなく、むしろ、ここに開示された原理を図示することに重きが置かれている。
図１は、此処に開示の実施形態に係る光学センサシステムのブロック図である。図２は、此処に開示の実施形態に係る光学センサシステム光源回路のブロック図である。図３は、此処に開示の実施形態に係る、高電圧源を含む光学センサシステム光源回路のブロック図である。図３Ａは、此処に開示の実施形態に係る、スイッチＳ１及びＳ２を閉じるためのタイミングチャートである。図４は、此処に開示の実施形態に係る、直列接続されたＬＥＤ群を複数含む光源を駆動する高電圧源を含む光学センサシステム光源回路のブロック図である。図５は、此処に開示の実施形態に係る、高電圧源の回路図である。

図１は、此処に開示された実施形態に係る光学センサシステム１００の簡略化されたブロック図である。一般的に、光学センサシステム１００は、光１０２、例えば、赤外（ＩＲ）光を出射し、これは物体１０４により反射され、そして、その反射光１０６を受光することによって、物体１０４までの距離を決定し、及び／又は物体１０４の像をマップ化する。ある実施形態においては、例えば、そのシステムは、自動車用の衝突回避センサ、例えば、バックアップセンサとして実装され得る。バックアップセンサ用途においては、例えば、車の後方から物体１０４までの距離を示す出力データ１０８がシステムにより提供され、後方移動時、物体１０４との不意の接触を回避するべく車の運転手が支援される。本開示に整合するシステム及び方法は、特定用途との関係において説明されるが、当業者にとっては、広範囲に様々な用途が存在することが理解されるだろう。例えば、本開示に整合するシステム及び方法は、領域探索用途、又は目標物の探索及び／又は画像化を包含する任意の用途の光学感知装置にて実施され得る。

当業者は、光学センサシステム１００が説明のために高度に簡略化されて図示されていることを理解するだろう。図１に図示された光学センサシステム１００は、複数のコントローラー／処理回路１１０、複数の光源回路１１２、複数の出射光学系１１４、複数の受光光学系１１６、及び複数の検出回路１１８を含む。コントローラー／処理回路１１０は、光源回路の光源の変調を制御し、受信データを処理し、センサから物体までの距離及び又は物体の電子画像を指標するデータストリーム出力を生成する回路として知られているだろう。コントローラー／処理回路１１０は、例えば、カリフォルニア州、サニーベールのＣａｎｅｓｔａ社から商業的に入手可能である任意の深さセンサコントローラー／処理回路で良い。

光源回路１１２は、コントローラー／処理回路１１０からの制御出力に応じて光源を駆動する既知の回路を含み得、本開示に整合する回路を含み得る。出射光学系１１４は、光源からの出力光を指向させて関心対象物（群）を包含するシステム視野を提供する既知の光学部品を含み得る。受光光学系１１６は、関心対象物からの反射光を受光し、検出回路１１８へ受光光を指向させる既知の光学部品を含み得る。検出回路１１８は、例えば、画素がアレイに配置された既知の光検出器を含み得、受光光が電気信号に変換され、コントローラー／処理回路１１０に供給される。検出回路１１８は、例えば、カリフォルニア州、サニーベールのＣａｎｅｓｔａ社から商業的に入社可能である任意の検出回路でも良い。コントローラー／処理回路１１０は、フライト時間及び距離を計算するべく、例えば、受光光の相シフトを活用してシステム視野内にある物体の任意の点までの距離を計算して、物体までの距離を指標する出力データを供給し、及び／又はその３次元像を供給するべく物体をマッピングする。

図２は、此処に開示の実施形態に係る光源回路１１２の簡略化されたブロック図である。光源回路１１２は、電源２０２、電源２０２の出力に結合された電流源２０４、電流源２０４に結合された１以上の光源２０６、電流源２０４に結合された選択的な高電圧源回路２０８、及びスイッチＳ１及びＳ２を制御して、所定周期で１以上の光源２０６をターンオフ及びオンさせる、つまり直列接続された複数のＬＥＤ２０６を変調させる駆動回路２１０を含む。此処に開示の実施形態に係る直列接続された複数のＬＥＤ２０６を直列に接続することにより、各ＬＥＤ出力間の位相差を回避し、費用効率を高めることができる。「結合」という用語は、此処で用いられているように、任意の接続、カップリング、リンク又は同種のものを意味し、それにより、一つのシステム要素により搬送される信号は、「結合された」要素へ伝達される。そのような「結合された」装置、又は信号及び装置は、必ずしも互いに直接接続されているものではなく、そのような信号を操作又は変調する中間構成物又は装置により分離されていても良い。駆動回路２１０は、此処に開示の構成又は既知の任意の構成の一つをとり得る。

電源２０２は、入力電圧源２１２からの入力電圧を受け、調整された直流（ＤＣ）電圧出力を供給する任意の既知の構成をとり得る。入力電圧源２１２は、また、図２に示すように、自動車バッテリーに例示されるＤＣ源であり、電源２０２は、また、図２に示すように、電源２０２の出力端子において調整されたＤＣ電圧へとＤＣ源電圧を変換する既知のＤＣ−ＤＣ変換器である。既知のＤＣ−ＤＣ変換器は、例えば、バックコンバーター、ブーストコンバーター、シングルエンドプライマリインダクタコンバーター（ＳＥＰＩＣ）等を含む。ある実施形態では、ＳＥＰＩＣコンバーターが用いられ、調整ＤＣ出力電圧は、入力電圧よりも大きく、小さく、又は同等となる。図２は、ＤＣ源電圧を示すが、ＳＥＰＩＣコンバーター及びＳＥＰＩＣコンバーターコントローラーの構成は、当業者にとっては良く知られている。本開示に整合するシステムとの関係において利用価値が高いＳＥＰＩＣコンバーターは、モデル番号ＬＴＣ１８７１（登録商標）としてリニアテクノロジーコーポレーションから商業的に入手可能である。当業者は、交流電流（ＡＣ）の入力を代替的に用いることができ、従って、調整されたＤＣ出力電圧を供給するべく既知のＡＣ−ＤＣ変換器が電源２０２に含まれることを理解するだろう。

電流源２０４は、スイッチＳ１が駆動回路２１０により閉じられた時、１以上の光源２０６に対して定電流を供給し、それらの光源２０６を活性化する。スイッチＳ１は、説明の容易のため図式により図示されているが、当業者に知られている任意の様々な構成態様をとり得る。例えば、スイッチＳ１は、駆動回路出力による制御に基づいて電流を伝導するトランジスタ構造であっても良い。

駆動回路２１０は、コントローラー／処理回路１１０からの制御信号２１４による制御に基づいて所定周期でスイッチＳ１を開く及び閉じるように構成され得る。ある実施形態においては、例えば、駆動回路２１０は、約４０ＭＨｚの周期にてスイッチＳ１を開閉するだろう。電流源２０４は、このようにして、１以上の光源２０６を変調する、つまり１以上の光源２０６をターンオン及びオフするべく、１以上の光源２０６へ所定周期にて駆動電流を供給するだろう。

高電圧源回路２０８は、スイッチＳ２を介して上記光源に結合し得る。スイッチＳ２は、１以上の光源２０６にとっての「オン」期間の開始の間、コントローラー／処理回路１１０からの制御信号による制御下にある駆動回路２１０により閉じられる。電源２０２の出力電圧よりも高い高電圧は、電源２０２から高電圧源回路２０８へと、例えば、配線２１８により結合され、高電圧源回路２０８は、１以上の光源２０６に流れる高電圧出力Ｖ_hを供給する。ある実施形態においては、例えば、高電圧出力Ｖ_hは、約１８Ｖであり、電源２０２の調整されたＤＣ出力は、約１０Ｖである。

高電圧源回路２０８は、このようにして、１以上の光源２０６に亘る電圧を電流源２０４により確立されるよりも高い電圧まで増加させ、１以上の光源２０６における寄生インダクタンスに打ち勝ち、１以上の光源１０６に流れる電流の上昇時間を減じさせる。１以上の光源１０６の「オン」期間の開始後、スイッチＳ２が開いて、１以上の光源１０６から高電圧源回路２０８が非接続となり、スイッチＳ１が閉じて、電流源２０４により、「オン」期間の残存期間に亘り、１以上の光源１０６が駆動される。スイッチＳ２は、説明の容易のため図式により図示されているが、当業者に知られている任意の様々な構成をとり得る。例えば、スイッチＳ２は、駆動回路２１０の出力による制御の下で電流を伝導するトランジスタ構造であっても良い。

図３は、高電圧源回路２０８を含む光源回路を図示する。図３において、電流源２０４ａは、インダクタＬ１に直列である抵抗器Ｒ１、及び抵抗器Ｒ１とインダクタＬ１の直列の組の両端に並列結合したダイオードＤ１を含む。電流モニター３０４及びダイオードＤ２により、電源２０２へのフィードバック経路３０２が設けられている。

開示のように、電源２０２の調整されたＤＣ出力Ｖ_sは、抵抗器Ｒ１に位置する、電流源２０４ａの入力端子に結合され得る。駆動回路２１０は、４０ＭＨｚに例示される高周波数にてスイッチＳ１を開閉し得る。スイッチＳ１が閉じているとき、電流Ｉ_sは、抵抗器Ｒ１及びインダクタＬ１の直列の組を介して１以上の光源２０６へ流れ、光源２０６が活性化される。インダクタＬ１は、このようにして、定電流源を確立し、スイッチＳ１が閉じているとき、１以上の光源２０６に流れる電流Ｉ_sを制限する。しかしながら、スイッチＳ１が開いているとき、１以上の光源２０６には電流は流れず、インダクタＬ１を流れた電流Ｉ_Lは、ダイオードＤ１を介して進路変換されて、インダクタＬ１を通じた電流が維持される。

開示のように、電流モニター３０４は、抵抗器Ｒ１を介した電圧降下を検出するために抵抗器Ｒ１の両端に結合され得る。電流モニター３０４は、当業者に知られた任意の構成をとり得る。ある実施形態においては、例えば、電流モニター３０４は、モデル番号ＩＮＡ１３８としてテキサスインスツルメント（登録商標）から入手可能なカレントシャントモニターを使用して構成され得る。電流モニター３０４は、例えば、ダイオードＤ２を介して、電源２０２へフィードバック出力を供給し得る。

スイッチＳ１が閉じているとき、電流モニター３０４からのフィードバックに応じて、電源２０２は、インダクタＬ１がリチャージできる電圧に供給電圧Ｖ_sを調整するように構成され得る。ある実施形態においては、フィードバック経路３０２は、電源２０２の電圧フィードバック経路に結合され得、スイッチＳ１が閉じている期間、つまり１以上の光源２０６の「オン」期間に亘り、電圧制御ループから制御を奪う定電流制御ループが提供される。電流モニターフィードバックに応じて供給電圧の調整を実現する様々な構成が、当業者には良く知られている。ある実施形態においては、例えば、電源２０２は、既知の変換器、例えば、ＳＥＰＩＣコンバーター、及び電流モニターフィードバックに応じてコンバーター出力を制御するように構成された既知のコンバーターコントローラー、例えば、ＳＥＰＩＣコントローラーを用いて構成され得る。定電流は、このようにして、スイッチＳ１が閉じているとき、つまり、１以上の光源２０６が、「オン」であり、発光しているとき、インダクタＬ１を介して確立される。

繰り返しとなるが、高電圧源回路２０８は、スイッチＳ２を介して、１以上の光源２０６に結合される。スイッチＳ２は、１以上の光源２０６の「オン」期間の開始期間に亘り、コントローラー／処理回路１１８からの制御信号による制御の下に、駆動回路２１０により閉じられる。高電圧源回路２０８の電圧出力が１以上の光源２０６に結合されるとき、つまり、スイッチＳ２が閉じているとき、ダイオードＤ７により、電流源２０４ａ側への高電圧源回路２０８の高電圧出力が妨げられる。１以上の光源２０６の「オン」期間の開始後、スイッチＳ２が開き、１以上の光源２０６から高電圧源回路２０８が非接続となる。次に、ダイオードＤ７が導電し、電流源２０４ａにより、残りの「オン」期間に亘り１以上の光源２０６が駆動される。

図３Ａは、スイッチＳ１及びＳ２を閉じるための駆動回路からの信号のタイミングを示すタイミングチャートである。開示のように、ある実施形態においては、スイッチＳ２は、光源（群）の「オン」期間のスタートｔ_sにて閉じられ、光源（群）に亘り高電圧を初期的に提供し、光源（群）における寄生インダクタンスに打ち勝ち、これにより、光源（群）に流れる電流の上昇時間が減少する。次に、スイッチＳ１が閉じられるが、高電圧源の高電圧出力Ｖ_hにより、スイッチＳ２がまだ閉じられている間、電流源から光源（群）への電流の注入が妨げられる。次に、スイッチＳ２が開かれ、これにより、ダイオードＤ７が導電し、残りの「オン」期間に亘り、電流源により、光源（群）が駆動される。

図４に示すように、高電圧源回路２０８は、システムにおいて実行され得、このシステムにおいては、光源２０６ａは、直列接続された赤外ＬＥＤ群Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、及びＤ６を含む。ダイオード群Ｄ８、Ｄ９、Ｄ１０、及びＤ１１は、各々、複数の赤外ＬＥＤ群Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、及びＤ６に亘り並列し、直列接続された赤外ＬＥＤ群Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、及びＤ６に亘る逆電圧が利用される。図４に示すように、赤外ＬＥＤ群は、４つの直列接続されたＬＥＤ群Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、及びＤ６を含むが、直列接続されるＬＥＤの数は任意であると理解されるべきである。

図４において、赤外ＬＥＤ群Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、及びＤ６のための駆動電流は、初期的には、例えば、上述のようにスイッチＳ２を閉じることにより、高電圧源回路２０８により供給される。直列接続されたＬＥＤ群は、かなりの寄生インダクタンスを呈し、これにより、そこに流れる電流の上昇時間を制約する。高電圧源回路２０８の高電圧出力は、赤外ＬＥＤ群Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、及びＤ６の寄生インダクタンスに打ち勝ち、赤外ＬＥＤ群Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、及びＤ６に流れる電流の上昇時間を電流源２０４ａからの電流により達成されるよりも早める。スイッチＳ２が開いており、かつスイッチＳ１が閉じているとき、ＬＥＤ「オン」期間の残りの期間において、ダイオードＤ７は導電し、電流源２０４ａにより赤外ＬＥＤ群Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、及びＤ６が駆動される。この構成により、直列接続された赤外ＬＥＤ群Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、及びＤ６に流れる電流、及び電流源２０４ａから直列接続された赤外ＬＥＤ群Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、及びＤ６に流れる定電流の上昇時間を相対的な早くすることができ、これにより、相対的に高い周波数、例えば、４０ＭＨｚでのＬＥＤ出力のスイッチング／変調が可能となる。ＬＥＤらを直列接続することにより、ＬＥＤ出力間の位相差が回避され、コスト効率が向上する。

当業者は、高電圧源が様々な構成により提供され得ることを理解するであろう。図５は、高電圧源回路２０８ａとスイッチＳ２ａの回路図である。図５においては、スイッチＳ２ａは、カスコード構成に構成され、かつバイアスされる第１の金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）Ｑ１及び第２の金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）Ｑ２を使用して実施される。第１ＭＯＳＦＥＴＱ１は、共通ソース構成であり、第２ＭＯＳＦＥＴＱ２は、共通ゲート構成である。

高電圧入力は、電源の出力電圧よりも高い電圧を持つ電源のノードから第１ＭＯＳＦＥＴＱ１のソースに結合される。ある実施形態においては、例えば、第１ＭＯＳＦＥＴＱ１のソースには、リニアテクノロジーコーポレーションから入手可能なモデル番号LTC 1871（商標）SEPICコンバーターコントローラーにより実施されているＳＥＰＩＣコンバーター内のパワーＭＯＳＦＥＴのドレインが接続される。第１ＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートには、駆動回路が結合される。駆動回路は、第１ＭＯＳＦＥＴＱ１及び第２ＭＯＳＦＥＴＱ２を周期的に導通させる、つまり、上述のようにスイッチＳ２ａを開閉するために、方形波信号を第１ＭＯＳＦＥＴＱ１のゲートへ供給しても良い。第１ＭＯＳＦＥＴＱ１及び第２ＭＯＳＦＥＴＱ２が導電しているとき、抵抗器Ｒ２及びキャパシタＣ１に亘る高電圧が光源に印加される。

逆のことが述べられる場合を除き、「実質的」との用語の使用は、正確な関係、状態、配置、配向、及び／又は特性、及び当業者に理解されるように開示方法及びシステムに本質的影響を与えない程度のこれらからの逸脱を含むように解釈される。

本開示の全体に亘り、名詞を装飾する一つを意味する文字の使用は、簡便のために用いられ、かつ、逆のことが端的に述べられる場合を除き、装飾された名詞の１つ、又は１以上を含むものと理解され得る。

他との対話、関連付け、及び／又は基準のための開示及び／又はそうでなければ図示された要素、構成部材、モジュール、及び／又はこれらの部分は、此処に逆のことが規定される場合を除き、直接及び／又は間接的な態様にて、そのように対話し、関連付け、及び又は基準となるものと理解されるだろう。

方法及びシステムは、これらの特定の実施形態に関連して説明したが、これらはそのように限定されるものではない。当然ながら、上述の教示に照らせば、多くの変更及び変形が明らかとなり得る。ここに開示／図示された細部、材料、及び部材の配置の多くの追加的変更は、本分野において技能を有する者により為され得る。

１００光学センサシステム
１０４物体
１１０コントローラー／処理回路
１１２光源回路
１１４出射光学系
１１６受光光学系
１１８検出回路
２０２電源
２０４電流源
２０６光源
２０８高電圧源回路
Ｓ１、Ｓ２スイッチ

Claims

光学センサシステム用光源回路であって、
調整された直流電流（ＤＣ）電圧出力を供給する電源と、
光源と、
電源及び光源に結合され、前記調整されたＤＣ電圧出力を受けて電流出力を供給する電流源と、
前記電流源及び前記光源との間に結合されたダイオードと、
第１スイッチであって、当該第１スイッチが閉じているとき、前記電流源から前記光源へ前記電流出力を供給し、当該第１スイッチが開いているとき、前記光源への前記電流出力の供給を遮断するように構成される、第１スイッチと、
高電圧出力を供給するべく前記光源に結合した高電圧源回路と、
第２スイッチであって、当該第２スイッチが閉じているとき、前記高電圧源から前記高電圧出力を前記光源へ接続し、当該第２スイッチが開いているとき、前記光源への前記高電圧出力の接続を遮断するように構成される、第２スイッチと、
前記光源を変調するために前記第１及び第２スイッチを所定周波数で開閉する駆動回路を備え、
前記駆動回路が、前記高電圧出力を前記光源へ接続するために前記光源のオン期間の開始期間に前記第２スイッチを閉じ、前記電流源から前記光源へ前記電流出力を供給するために前記光源のオン期間の残りの期間において前記第２スイッチを開くように構成され、
前記ダイオードは、前記第１スイッチが閉じており、かつ前記第２スイッチが開いているときに限り、前記電流出力を前記光源へ供給するべく導電するように構成される、回路。
請求項１に記載の光源回路であって、前記所定周波数は、約４０ＭＨｚである、光源回路。
請求項１又は２に記載の光源回路であって、
前記電流源は、
抵抗器に直列接続されたインダクタと、
前記インダクタ及び抵抗器に対して並列に結合したダイオードと、を含み、
前記電流源は、前記第１スイッチが閉じているとき、前記インダクタを介して前記電流出力を前記光源へ供給し、前記第１スイッチが開いているとき、前記インダクタを介して前記ダイオードへ電流を向ける、光源回路。
請求項３に記載の光源回路であって、
前記電流源は、前記抵抗器に対して結合し、かつ電流フィードバックを供給するべく構成された電流モニターを含む、光源回路。
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光源回路であって、
前記光源は、直列接続された発光ダイオード群を複数含む、光源回路。
光学センサシステムであって、
コントローラーと、
前記コントローラーに結合し、前記コントローラーからの制御信号に応じて光源を駆動する光源回路であって、
調整された直流電流（ＤＣ）電圧出力を供給する電源と、
前記電源及び前記光源に結合され、前記調整されたＤＣ電圧出力を受けて電流出力を供給する電流源と、
前記電流源及び前記光源との間に結合されたダイオードと、
第１スイッチであって、当該第１スイッチは、当該第１スイッチが閉じているとき、前記電流源から前記光源へ前記電流出力を供給し、当該第１スイッチが開いているとき、前記光源への前記電流出力の供給を遮断するように構成される、第１スイッチと、
高電圧出力を供給するべく前記光源に結合した高電圧源回路と、
第２スイッチであって、当該第２スイッチが閉じているとき、前記高電圧源から前記高電圧出力を前記光源へ接続し、当該第２スイッチが開いているとき、前記光源への前記高電圧出力の接続を遮断するように構成される、第２スイッチと、
前記光源を変調するために前記第１及び第２スイッチを所定周波数で開閉する駆動回路であって、前記高電圧出力を前記光源へ接続するために前記光源のオン期間の開始期間に前記第２スイッチを閉じ、前記電流源から前記光源へ前記電流出力を供給するべく、前記光源のオン期間の残りの期間において前記第２スイッチを開くように構成される駆動回路を含み、
前記ダイオードは、前記第１スイッチが閉じており、かつ前記第２スイッチが開いているときに限り、前記電流出力を前記光源へ供給するべく導電するように構成される、光源回路と、
前記光源からの光を物体へ向ける出射光学系と、
前記物体からの反射光を受光する受光光学系と、
前記反射光を１以上の電気信号へと変換する複数の検出回路と、を備え、
前記コントローラーは、前記１以上の電気信号に応じて、物体上の少なくとも１つの点までの距離を指標するデータ信号出力を供給するように構成されている、光学センサシステム。