JP7682425B2

JP7682425B2 - 故障検出回路及び乗員監視装置

Info

Publication number: JP7682425B2
Application number: JP2025512856A
Authority: JP
Inventors: 信明真分
Original assignee: MITSUBISHI ELECTRIC MOBILITY CORPORATION
Current assignee: MITSUBISHI ELECTRIC MOBILITY CORPORATION
Priority date: 2023-04-19
Filing date: 2023-04-19
Publication date: 2025-05-23
Anticipated expiration: 2043-04-19
Also published as: WO2024218880A1; JPWO2024218880A1

Description

本開示は、故障検出回路及び乗員監視装置に関するものである。

従来、ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）などの半導体発光素子を光源に用いた車両用灯具の点灯を制御するための点灯制御回路が知られている。例えば、特許文献１には、Ｎ（Ｎは正の整数）個直列に接続された半導体光源であって、Ｎ個の半導体光源に静電保護素子がそれぞれ並列接続されているものを負荷として、Ｎ個の半導体光源に対する電流と電圧を制御する制御手段と、Ｎ個の半導体光源の電流が異常値を示すときに断線検出信号を出力する断線検出手段と、Ｎ個の半導体光源のうち複数個の半導体光源を検出対象として、複数個の半導体光源の両端電圧の総和が複数個の半導体光源のフォワード電圧の総和よりも低下したことを検出する複数の電圧低下検出手段と、複数の電圧低下検出手段の検出出力の論理和を断線検出信号として出力する電圧低下論理手段とを備えてなる車両用灯具の点灯制御回路が開示されている。

特開２００６－８６４１３号公報

ＬＥＤなどの半導体発光素子は、車両用灯具以外にも様々な機器の光源として用いられる場合がある。例えば、乗員監視装置（ＤｒｉｖｅｒＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇＳｙｓｔｅｍ；ＤＭＳ）では、車室内の乗員を照射するための光源として、ＩＲ－ＬＥＤ（Ｉｎｆｒａ－ＲｅｄＬＥＤ）を直列に複数個接続したものが使用される。この場合、ＩＲ－ＬＥＤは、乗員に赤外線を確実に照射するために、設置スペースの限られた車室内において、当該ＩＲ－ＬＥＤが実装された基板の設置角度を調整して、赤外線の照射方向を変えられることが望ましい。

一方、乗員監視装置において照明光源に用いられるＩＲ－ＬＥＤについても、故障検出は必要である。そこで、特許文献１記載の点灯制御回路における故障検出の手法を、乗員監視装置で用いられるＩＲ－ＬＥＤの故障検出に応用することが考えられる。しかしながら、特許文献１記載の点灯制御回路は、半導体光源から照射される光の照射方向を可変とすることについて考慮されていない。そのため、特許文献１に記載された故障検出の手法を、乗員監視装置で用いられるＩＲ－ＬＥＤの故障検出に応用することは困難であった。

本開示は上記のような課題を解決するためになされたもので、発光素子により照射される光の照射方向が調整可能であり、かつ当該発光素子の故障を検出可能な故障検出回路を得ることを目的とする。

本開示に係る故障検出回路は、駆動電圧を出力する駆動回路が実装された第１の基板と、駆動回路から出力された駆動電圧により駆動する、互いに直列に接続された複数の発光素子と、当該複数の発光素子のうちの１つ以上の故障を検出するための故障検出部とが実装された第２の基板と、を備え、第１の基板と第２の基板とは、別々の基板として構成されているものである。故障検出部は、複数の発光素子のそれぞれに対して並列に設けられた抵抗と、抵抗のそれぞれに対して並列に設けられた第１のトランジスタと、第１のトランジスタのそれぞれに対して並列に設けられ、かつ互いに直列に接続された第２のトランジスタと、第２のトランジスタのそれぞれの出力信号の論理積を示す信号を出力する第３のトランジスタと、第３のトランジスタの出力信号の反転信号を故障検出信号として出力する第４のトランジスタと、を含んで構成される。

本開示によれば、発光素子により照射される光の照射方向が調整可能であり、かつ当該発光素子の故障を検出可能な故障検出回路を得ることができる。

実施の形態１に係る故障検出回路を備えた乗員監視装置の構成例を示す図である。実施の形態１に係る故障検出回路の構成例を示す図である。実施の形態１における第１の基板及び第２の基板の設置角度の一例を示す図である。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．

図１は、実施の形態１に係る故障検出回路１を備えた乗員監視装置（ＤｒｉｖｅｒＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇＳｙｓｔｅｍ；ＤＭＳ）１０の構成例を示す図である。図１に示す乗員監視装置１０は、例えば車両１００に搭載され、車両１００の乗員を監視する。

図１に示すように、乗員監視装置１０は、カメラ（撮像装置）１１、投光器１２、及び制御装置（ＥＣＵ）１３を含んで構成される。なお、乗員監視装置１０は、車両１００の主電源がオンとなった場合（例えば、イグニッションがオンとなった場合）に動作を開始し、オフとなった場合に動作を終了する。

カメラ１１は、例えば車両１００のインストゥルメントパネルのうち、運転席の正面に近い位置（例えばメータ付近）に取り付けられている。カメラ１１の撮影範囲は、乗員（ドライバ）が運転席に着座したときに、乗員の顔が通常の場合に位置するであろう空間領域を含むように設定されている。すなわち、カメラ１１は、運転席に着座した乗員の顔を正面から撮影できるように配置されている。

このカメラ１１は、乗員監視装置１０の動作中、繰り返し定期的に（例えば１秒に３０回）乗員の顔を撮影し、その撮影の結果得た撮像画像（すなわち、顔を含む画像）を、撮影順に逐次制御装置１３に出力する。

なお、カメラ１１は、撮影の際には、主に近赤外光を利用する。具体的には、カメラ１１には、近赤外光以外の光をほぼ遮るフィルタが取り付けられており、そのフィルタ越しに受けた光を用いて撮影を行うようになっている。

投光器１２は、運転席に着座した乗員の顔に主に近赤外光を照射するための装置である。この投光器１２によって照射された近赤外光が乗員の顔で反射することで、カメラ１１によって撮影される顔の撮像画像が、外部の環境に大きく影響されることなく、鮮明になる。

投光器１２としては、例えば近赤外光を照射する発光素子（ＩＲ－ＬＥＤ）が用いられる。この投光器１２は、例えば車両１００のインストゥルメントパネルのうち、運転席の正面に近い位置に取り付けられている。そして、投光器１２は、乗員が運転席に着座したときに、乗員の顔が通常の場合に位置するであろう空間領域に赤外光が照射されるように、配置されている。

なお、投光器１２は、制御装置１３からの制御に基づいて、カメラ１１による撮影のタイミングに合わせて光を照射するようになっていてもよいし、乗員監視装置１０の動作中は常時光を照射し続けるようになっていてもよい。

制御装置（ＥＣＵ）１３は、いずれも不図示のＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、及びＩ／Ｏ等を有するマイコン等からなる。そして、ＣＰＵがＲＯＭから読み出したプログラムをＲＡＭに読み出して実行し、その実行の際に、必要に応じてフラッシュメモリ、カメラ１１等から情報を取得する。このようなＣＰＵ等の動作により、制御装置１３の動作が実現する。

具体的には、制御装置１３は、カメラ１１から受信した乗員の顔の撮像画像に基づいて、乗員の顔動作状態を逐次判定し、その判定結果に基づいて、所定の処理を実行する。ここで、乗員の顔動作状態とは、乗員の顔の動作の状態をいう。例えば、顔の向き、開眼度（すなわち、瞼の開き度合い）、及び視線方向（すなわち、乗員が見ている方向）は、それぞれ顔動作状態の一種である。

＜故障検出回路１＞
故障検出回路１は、例えば乗員監視装置１０に設けられる。この場合、故障検出回路１は、投光器１２に用いられるＬＥＤの故障を検出する。

故障検出回路１の構成例を図２に示す。故障検出回路１は、例えば図２に示すように、第１の基板ＰＬ１と第２の基板ＰＬ２とを備えている。第１の基板ＰＬ１と第２の基板ＰＬ２とは、別々の基板として構成されている。なお、故障検出回路１による故障検出の対象となるＬＥＤ、すなわち投光器１２に用いられるＩＲ－ＬＥＤは、複数個が直列に接続された状態で、第２の基板ＰＬ２に実装されている。図２の例では、３つのＩＲ－ＬＥＤ３１～３３（以下、単に「ＬＥＤ３１～３３」ともいう。）が直列に接続された状態で、第２の基板ＰＬ２に実装されている。

一方、第１の基板ＰＬ１には、駆動回路であるＬＥＤ－ＤＲ２１が実装されている。ＬＥＤ－ＤＲ２１は、ＬＥＤ３１～３３が駆動するための駆動電圧を出力するほか、ＬＥＤ３１～３３の動作を制御する。

第１の基板ＰＬ１と第２の基板ＰＬ２とは、接続線（例えば車両ハーネス）により接続された状態で、互いに離間して車両１００に配置されている。例えば、第１の基板ＰＬ１は、上述の制御装置（ＥＣＵ）１３の内部に収容された状態で配置される。一方、第２の基板ＰＬ２は、上述の投光器１２の内部に収容された状態で配置される。このとき、第１の基板ＰＬ１と第２の基板ＰＬ２とは、いずれも、他方の基板の設置角度にかかわらず、自身の設置角度を任意に調整可能となるように構成されている。以下、第１の基板ＰＬ１及び第２の基板ＰＬ２について説明する。

＜第１の基板ＰＬ１＞
第１の基板ＰＬ１には、駆動回路であるＬＥＤ－ＤＲ２１が実装されている。ＬＥＤ－ＤＲ２１は、プラス端子が接続線Ｌ１に接続され、マイナス端子が接続線Ｌ２に接続されている。

ＬＥＤ－ＤＲ２１は、所定の電圧値を有する駆動電圧をプラス端子から発生させる。これにより、ＬＥＤ－ＤＲ２１は、接続線Ｌ１を介して、第２の基板ＰＬ２に実装されたＬＥＤ３１～３３を駆動するための直流電流（以下、単に「電流」ともいう。）をＬＥＤ３１～３３に供給する。なお、以下の説明では、ＬＥＤ－ＤＲ２１が上記駆動電圧を発生させたときの接続線Ｌ１の電圧を「入力電圧」ともいう。

また、ＬＥＤ－ＤＲ２１は、入力電圧の電圧値を監視するための端子である電圧モニター端子２２を備えている。電圧モニター端子２２は、信号線及び抵抗を介して接続線Ｌ１と接続されている。ＬＥＤ－ＤＲ２１は、電圧モニター端子２２を介して入力電圧を随時監視しており、当該入力電圧の電圧値に基づいて、ＬＥＤ３１～３３に故障が発生したことを検出する。

＜第２の基板ＰＬ２＞
第２の基板ＰＬ２には、ＬＥＤ－ＤＲ２１から出力された駆動電圧により駆動する、互いに直列に接続された３つのＬＥＤ３１～３３と、当該３つのＬＥＤ３１～３３のうちの１つ以上の故障を検出する故障検出部４０と、が実装されている。

なお、ここでは、説明の便宜上、３つのＬＥＤ３１～３３が直列に接続された例を説明するが、ＬＥＤの個数はこれに限らず、複数であればよい。また、ここでは、説明の便宜上、図２の左右方向における左方の端部、及び図２の上下方向における上方の端部を「一方の端部」といい、図２の左右方向における右方の端部、及び図２の上下方向における下方の端部を「他方の端部」という。

第２の基板ＰＬ２において、直列に接続された３つのＬＥＤ３１～３３のうち、一方の端部のＬＥＤ３１は、アノードが、接続線Ｌ１を介してＬＥＤ－ＤＲ２１のプラス端子に接続され、カソードが、当該ＬＥＤ３１の他方の端部側に隣接するＬＥＤ３２のアノードに接続されている。

ＬＥＤ３２は、アノードが、当該ＬＥＤ３２の一方の端部側に隣接するＬＥＤ３１のカソードに接続され、カソードが、当該ＬＥＤ３２の他方の端部側に隣接するＬＥＤ３３のアノードに接続されている。

他方の端部のＬＥＤ３３は、アノードが、当該ＬＥＤ３３の一方の端部側に隣接するＬＥＤ３２のカソードに接続され、カソードが、接続線Ｌ２を介してＬＥＤ－ＤＲ２１のマイナス端子に接続されている。なお、接続線Ｌ２は、抵抗５０を介してグランドに接地されている。

＜故障検出部４０＞
故障検出部４０は、３つのＬＥＤ３１～３３のうちの１つ以上の故障を検出する。ここで、故障検出部４０により検出される故障は、オープン故障及びショート故障の双方である。

故障検出部４０は、抵抗４１～４９と、第１のトランジスタ５１～５３と、第２のトランジスタ６１～６３と、第３のトランジスタ７１と、第４のトランジスタ８１と、を含んで構成されている。

＜抵抗４１～４９＞
抵抗４１～４３は、ＬＥＤ３１～３３のそれぞれに対して並列に設けられている。具体的には、抵抗４１は、一方の端部がＬＥＤ３１のアノードに接続され、他方の端部がＬＥＤ３１のカソードに接続されている。同様に、抵抗４２は、一方の端部がＬＥＤ３２のアノードに接続され、他方の端部がＬＥＤ３２のカソードに接続されている。また、抵抗４３は、一方の端部がＬＥＤ３３のアノードに接続され、他方の端部がＬＥＤ３３のカソードに接続されている。なお、抵抗４１～４３の抵抗値は、ＬＥＤ３１～３３のオン抵抗よりも大きく設定されている

抵抗４４は、一方の端部が第１のトランジスタ５１のコレクタ端子に接続され、他方の端部が第２のトランジスタ６１のベース端子に接続されている。同様に、抵抗４５は、一方の端部が第１のトランジスタ５２のコレクタ端子に接続され、他方の端部が第２のトランジスタ６２のベース端子に接続されている。また、抵抗４６は、一方の端部が第１のトランジスタ５３のコレクタ端子に接続され、他方の端部が第２のトランジスタ６３のベース端子に接続されている。

抵抗４７は、一方の端部が第２のトランジスタ６３のエミッタ端子に接続され、他方の端部が第３のトランジスタ７１のベース端子に接続されている。また、抵抗４８は、一方の端部がＬＥＤ－ＤＲ２１のプラス端子に接続され、他方の端部が第３のトランジスタ７１のコレクタ端子に接続されている。また、抵抗４９は、一方の端部がＬＥＤ－ＤＲ２１のプラス端子に接続され、他方の端部が第４のトランジスタ８１のコレクタ端子に接続されている。

＜第１のトランジスタ５１～５３＞
第１のトランジスタ５１～５３は、ＰＮＰトランジスタであり、抵抗４１～４３のそれぞれに対して並列に設けられている。

具体的には、第１のトランジスタ５１は、エミッタ端子が、ＬＥＤ３１のアノードに接続され、ベース端子がＬＥＤ３１のカソードに接続されている。また、コレクタ端子は、抵抗４４を介して、第１のトランジスタ５１に対応する第２のトランジスタ６１のベース端子に接続されている。

同様に、第１のトランジスタ５２は、エミッタ端子が、ＬＥＤ３２のアノードに接続され、ベース端子がＬＥＤ３２のカソードに接続されている。また、コレクタ端子は、抵抗４５を介して、第１のトランジスタ５２に対応する第２のトランジスタ６２のベース端子に接続されている。

また、第１のトランジスタ５３は、エミッタ端子が、ＬＥＤ３３のアノードに接続され、ベース端子がＬＥＤ３３のカソードに接続されている。また、コレクタ端子は、抵抗４６を介して、第１のトランジスタ５３に対応する第２のトランジスタ６３のベース端子に接続されている。

＜第２のトランジスタ６１～６３＞
第２のトランジスタ６１～６３は、ＮＰＮトランジスタであり、第１のトランジスタ５１～５３のそれぞれに対して並列に、かつ、互いに直列に接続して設けられている。

具体的には、第２のトランジスタ６１～６３のうち、一方の端部のＬＥＤ３１に対応する第２のトランジスタ６１は、コレクタ端子が、ＬＥＤ－ＤＲ２１のプラス端子に接続され、ベース端子が、抵抗４４を介して、当該第２のトランジスタ６１に対応する第１のトランジスタ５１のコレクタ端子に接続されている。また、エミッタ端子は、当該第２のトランジスタ６１の他方の端部側に隣接する第２のトランジスタ６２のコレクタ端子に接続されている。

第２のトランジスタ６１～６３のうち、一方の端部と他方の端部との間のＬＥＤ３２に対応する第２のトランジスタ６２は、コレクタ端子が、当該第２のトランジスタ６２の一方の端部側に隣接する第２のトランジスタ６１のエミッタ端子に接続され、ベース端子が、抵抗４５を介して、第２のトランジスタ６２に対応する第１のトランジスタ５２のコレクタ端子に接続されている。また、エミッタ端子は、当該第２のトランジスタ６２の他方の端部側に隣接する第２のトランジスタ６３のコレクタ端子に接続されている。

また、第２のトランジスタ６１～６３のうち、他方の端部のＬＥＤ３３に対応する第２のトランジスタ６３は、コレクタ端子が、当該第２のトランジスタ６３の一方の端部側に隣接する第２のトランジスタ６２のエミッタ端子に接続され、ベース端子が、抵抗４６を介して、第２のトランジスタ６３に対応する第１のトランジスタ５３のコレクタ端子に接続されている。また、エミッタ端子は、第３のトランジスタ７１のベース端子に接続されている。

＜第３のトランジスタ７１＞
第３のトランジスタ７１は、ＮＰＮトランジスタであり、第２のトランジスタ６１～６３のそれぞれの出力信号の論理積を示す信号を出力する。具体的には、第３のトランジスタ７１は、コレクタ端子が、抵抗４８を介して、ＬＥＤ－ＤＲ２１のプラス端子に接続され、ベース端子が、抵抗４７を介して、他方の端部のＬＥＤ３３に対応する第２のトランジスタ６３のエミッタ端子に接続されている。また、エミッタ端子は、ＬＥＤ－ＤＲ２１のマイナス端子に接続されている。

＜第４のトランジスタ８１＞
第４のトランジスタ８１は、ＮＰＮトランジスタであり、第３のトランジスタ７１の出力信号の反転信号を故障検出信号として出力する。具体的には、第４のトランジスタ８１は、コレクタ端子が、抵抗４９を介して、ＬＥＤ－ＤＲ２１のプラス端子に接続され、ベース端子が、第３のトランジスタ７１のコレクタ端子に接続されている。また、エミッタ端子は、ＬＥＤ－ＤＲ２１のマイナス端子に接続されている。

以上のように構成された故障検出回路１では、３つのＬＥＤ３１～３３は、当該各ＬＥＤ３１～３３に対応して設けられた、抵抗４１～４３、第１のトランジスタ５１～５３、及び第２のトランジスタ６１～６３とともに素子ユニットを構成する。そして、故障検出回路１では、各ＬＥＤ３１～３３は、第２の基板ＰＬ２に対して当該素子ユニット単位で実装可能に構成されている。

次に、図２に示す故障検出回路１の動作例について説明する。なお、以下の説明では、故障検出回路１の動作例を、（１）３つのＬＥＤがいずれも正常に動作している（故障が発生していない）場合（以下、「正常動作時」ともいう。）、（２）３つのＬＥＤのうちの１つ以上のＬＥＤがショート故障した場合（以下、「ショート故障時」ともいう。）、（３）３つのＬＥＤのうちの１つ以上のＬＥＤがオープン故障した場合（以下、「オープン故障時」ともいう。）、の３通りに分けて説明する。

なお、故障検出回路１の動作例において、ＬＥＤ－ＤＲ２１が駆動電圧を出力する前の状態（初期状態）では、第１のトランジスタ５１～５３、第２のトランジスタ６１～６３、第３のトランジスタ７１、及び第４のトランジスタ８１はいずれもオフである。

（１）正常動作時
まず、ＬＥＤ－ＤＲ２１は駆動電圧を出力する。これにより、接続線Ｌ１に電流が生じる。また、ＬＥＤ－ＤＲ２１は、電圧モニター端子２２を介して、入力電圧の監視を開始する。

このとき、抵抗４１の抵抗値は、ＬＥＤ３１のオン抵抗よりも大きいため、接続線Ｌ１に生じた電流のほとんどはＬＥＤ３１へ流れ、さらにＬＥＤ３２～３３へ流れる。これにより、ＬＥＤ３１～３３が動作（発光）し、各ＬＥＤに所定の順方向電圧（Ｖｆ）が発生する。この順方向電圧により、第１のトランジスタ５１～５３では、エミッタ－ベース間に電位差が発生し、第１のトランジスタ５１～５３がオンとなる。

第１のトランジスタ５１～５３がオンとなると、第２のトランジスタ６１～６３のベース端子に電流が流れ、第２のトランジスタ６１～６３もオンとなる。第２のトランジスタ６１～６３がオンとなると、第３のトランジスタ７１のベース端子に電流が流れ、第３のトランジスタ７１もオンとなる。

第３のトランジスタ７１がオンとなると、第４のトランジスタ８１のベース端子には接続線Ｌ１からの電流が流れず、第４のトランジスタ８１はオフのままとなる。第４のトランジスタ８１がオフのままであると、ＬＥＤ－ＤＲ２１が電圧モニター端子２２を介して監視する入力電圧の電圧値は、ＬＥＤ－ＤＲ２１が出力した駆動電圧の電圧値とほぼ同じとなる。この場合、ＬＥＤ－ＤＲ２１は、ＬＥＤの故障を検出しない。そして、故障検出回路１は、ＬＥＤ３１～３３の正常動作が継続する間は、上記のように動作する。

（２）ショート故障時
例えば、正常動作時において、３つのＬＥＤのうち、ＬＥＤ３１のみがショート故障したとする。このとき、ＬＥＤ３１には接続線Ｌ１に生じた電流のほとんどが流れるが、ＬＥＤ３１がショート故障していることにより、ＬＥＤ３１には順方向電圧が発生しない。その結果、第１のトランジスタ５１では、エミッタ－ベース間での電圧降下が発生せず、エミッタ－ベース間が同電位となる。これにより、第１のトランジスタ５１がオフとなる。第１のトランジスタ５１がオフとなると、第２のトランジスタ６１のベース端子に電流が流れず、第２のトランジスタ６１もオフとなる。

一方、ＬＥＤ３２～３３は正常に動作しているため、第１のトランジスタ５２～５３、及び第２のトランジスタ６２～６３はいずれもオンのままとなる。

第２のトランジスタ６１がオフとなると、第２のトランジスタ６２～６３がオンであっても、第２のトランジスタ６１～６３全体には電流が流れないため、第３のトランジスタ７１のベース端子にも電流が流れない。その結果、第３のトランジスタ７１もオフとなる。この場合、第３のトランジスタ７１がオフとなることは、第３のトランジスタ７１が、第２のトランジスタ６１～６３による出力信号の論理積（ＡＮＤ）を示す信号を出力することと同義である。

第３のトランジスタ７１がオフとなると、接続線Ｌ１からの電流が抵抗４８を介して第４のトランジスタ８１のベース端子に流れ、第４のトランジスタ８１がオンとなる。この場合、第４のトランジスタ８１がオンとなることは、第４のトランジスタ８１が、第３のトランジスタ７１よる出力信号の反転信号を出力することと同義である。

第４のトランジスタ８１がオンとなると、接続線Ｌ１とＬ２とが短絡する。すると、ＬＥＤ－ＤＲ２１が電圧モニター端子２２を介して監視する入力電圧の電圧値はほぼ０となる。ＬＥＤ－ＤＲ２１は、入力電圧の電圧値がほぼ０となったことをもって、ＬＥＤの故障を検出する。この場合、第４のトランジスタ８１がオンとなることは、第４のトランジスタ８１が故障検出信号を出力することと同義である。

なお、上記の動作は、３つのＬＥＤのうち、１つ以上のＬＥＤがショート故障した場合について同様である。例えば、上記の動作は、ＬＥＤ３２のみ、又はＬＥＤ３３のみがショート故障した場合はもとより、例えばＬＥＤ３１とＬＥＤ３２とがショート故障した場合、又は、３つのＬＥＤ３１～３３がすべてショート故障した場合などについても同様である。

（３）オープン故障時
例えば、正常動作時において、３つのＬＥＤのうち、ＬＥＤ３１のみがオープン故障したとする。このとき、接続線Ｌ１に生じた電流は、抵抗４１を介してＬＥＤ３２へ流れる。このとき、抵抗４１では電圧降下が生じ、第１のトランジスタ５１のエミッタ－ベース間に電位差が生じるが、その電位差はわずかであり、第１のトランジスタ５１をオンさせるには至らない。これにより、第１のトランジスタ５１がオフとなる。

第１のトランジスタ５１がオフとなった後は、故障検出回路１は、上述したショート故障の場合と同様に動作する。すなわち、第１のトランジスタ５１がオフとなると、第２のトランジスタ６１のベース端子に電流が流れず、第２のトランジスタ６１もオフとなる。

第４のトランジスタ８１がオンとなると、接続線Ｌ１とＬ２とが短絡し、ＬＥＤ－ＤＲ２１が電圧モニター端子２２を介して監視する入力電圧の電圧値はほぼ０となる。この場合、ＬＥＤ－ＤＲ２１は、ＬＥＤの故障を検出する。この場合、第４のトランジスタ８１がオンとなることは、第４のトランジスタ８１が故障検出信号を出力することと同義である。

なお、上記の動作は、３つのＬＥＤのうち、１つ以上のＬＥＤがオープン故障した場合について同様である。例えば、上記の動作は、ＬＥＤ３２のみ、又はＬＥＤ３３のみがオープン故障した場合はもとより、例えばＬＥＤ３１とＬＥＤ３２とがオープン故障した場合、又は、３つのＬＥＤ３１～３３がすべてオープン故障した場合などについても同様である。

このように、実施の形態１によれば、故障検出回路１は、複数のＬＥＤが直列に接続された状態において、当該複数のＬＥＤのうちの１つ以上に発生した故障（ショート故障及びオープン故障）を正確に検出することができる。また、実施の形態１によれば、故障検出回路１の要部である故障検出部４０は、トランジスタ及び抵抗をそれぞれ複数個用いるだけの単純な回路により構成することができる。例えば、上述した３つのＬＥＤ３１～３３に対しては、８つのトランジスタ（符号５１～５３、６１～６３、７１、及び８１）と９つの抵抗（符号４１～４９）を用いるだけで、故障検出部４０を構成することができる。

また、特に、ＬＥＤとしてＩＲ－ＬＥＤを用いた場合、ＩＲ－ＬＥＤは他のＬＥＤと比べて順方向電圧が小さく、かつ個々のＩＲ－ＬＥＤごとの順方向電圧のばらつきも大きい傾向にある。そのため、従来は、複数のＩＲ－ＬＥＤを直列に接続した場合、それらのうちの１つに発生したショート故障を検出することが困難な場合があった。

例えば、複数のＩＲ－ＬＥＤを直列に接続した場合における、従来のショート故障の検出方法として、ＬＥＤ－ＤＲが個々のＩＲ－ＬＥＤのアノード側の電圧を監視し、当該電圧が閾値電圧を下回った場合に、当該ＩＲ－ＬＥＤのショート故障を検出する方法がある。

しかしながら、ＩＲ－ＬＥＤは上述の通り、他のＬＥＤと比べて順方向電圧が小さく、かつ個々のＩＲ－ＬＥＤごとの順方向電圧のばらつきも大きい傾向にあるため、複数が直列に接続された場合、上記従来の方法では、ＩＲ－ＬＥＤがショート故障しているのにＬＥＤ－ＤＲがその旨を検出できない、又は、ＩＲ－ＬＥＤがショート故障してないのにＬＥＤ－ＤＲが誤ってショート故障を検出してしまう場合がある。

また、この問題に対応するため、ＬＥＤ－ＤＲが各ＩＲ－ＬＥＤの両端の電圧を監視する方法も考えられるが、この方法では、ＩＲ－ＬＥＤがＬＥＤ－ＤＲと別基板になった場合に、基板間をつなぐ配線が増加したり、ＬＥＤ－ＤＲのモニター端子が増加したりする場合がある。

この点、実施の形態１では、複数のＩＲ－ＬＥＤが直列に接続された状態においても、当該複数のＩＲ－ＬＥＤのうちの１つ以上に発生したショート故障を正確に検出することができる。また、実施の形態１では、個々のＩＲ－ＬＥＤのショート故障の検出に際しても、第１の基板ＰＬ１と第２の基板ＰＬ２とをつなぐ配線が増加したり、ＬＥＤ－ＤＲのモニター端子が増加したりすることもない。

また、実施の形態１によれば、第１の基板ＰＬ１及び第２の基板ＰＬ２は、上述のように、接続線Ｌ１及びＬ２を介して接続された状態で、互いに離間して設置される。例えば、第１の基板ＰＬ１は、車両１００に設置された制御装置１３の内部に収容され、第２の基板ＰＬ２は、車両１００に設置された投光器１２の内部に収容される。このとき、投光器１２と制御装置１３とは、車両１００において物理的に離れた位置にある。

この状態において、第１の基板ＰＬ１及び第２の基板ＰＬ２は、一方の基板の設置角度が、他方の基板の設置角度によらず任意に調整可能に構成されている。ここで、設置角度とは、例えばピッチ（Ｐｉｔｃｈ）角、ヨー（Ｙａｗ）角、及びロール（Ｒｏｌｌ）角をいう。

第１の基板ＰＬ１及び第２の基板ＰＬ２の設置角度の一例を図３に示す。両基板の設置角度は、例えば図３に示すようなピッチ角、ヨー角、及びロール角で表される。

例えば、第１の基板ＰＬ１は、第２の基板ＰＬ２がどのような設置角度で設置されているかにかかわらず、任意に設置角度を調整可能である。同様に、第２の基板ＰＬ２は、第１の基板ＰＬ１がどのような設置角度で設置されているかにかかわらず、任意に設置角度を調整可能である。

特に、実施の形態１では、直列に接続されたＬＥＤが実装された第２の基板ＰＬ２の設置角度を、第１の基板ＰＬ１の設置角度にかかわらず任意に調整可能であるため、ＬＥＤによる乗員の照明度合を簡単に調整することができる。また、このとき作業員は、第１の基板ＰＬ１及び第２の基板ＰＬ２を接続する接続線Ｌ１及びＬ２の配線には何ら手を加える必要がないため、きわめて作業性がよい。

さらに、実施の形態１では上述のように、各ＬＥＤ３１～３３は、当該各ＬＥＤ３１～３３に対応して設けられた抵抗４１～４３、第１のトランジスタ５１～５３、及び第２のトランジスタ６１～６３とともに素子ユニットを構成する。そして、実施の形態１では、各ＬＥＤ３１～３３は、第２の基板ＰＬ２に対して当該素子ユニット単位で実装可能に構成されている。

例えば、実施の形態１において、作業者が第２の基板ＰＬ２に対して４つ目のＬＥＤ３４（不図示）を追加する場合を考える。この場合、作業者は、ＬＥＤ３４と、ＬＥＤ３４に並列に接続された抵抗４４と、抵抗４４に並列に接続された第１のトランジスタ５４と、第１のトランジスタ５４に並列に接続された第２のトランジスタ６４と、第１のトランジスタ５４のコレクタ端子と第２のトランジスタ６４のベース端子とを接続する抵抗（いずれも不図示）とを、１つの素子ユニットとして構成する。そして、作業者は、当該素子ユニットを例えば接続線Ｌ１と第３のトランジスタ７１のベース端子との間に追加する。

このとき、作業者は、当該素子ユニットを接続線Ｌ１と第３のトランジスタ７１のベース端子との間に追加するだけでよく、その他の配線（例えば、接続線Ｌ１及びＬ２、第３のトランジスタ７１の配線、並びに第４のトランジスタ８１の配線）、及び端子（例えば電圧モニター端子２２）に関する構成には何ら手を加える必要がない。また、作業者は、素子ユニットを追加したとしても、第１の基板ＰＬ１と第２の基板ＰＬ２とを接続する接続線を増やす必要もない。さらに、この場合でも、作業者は、１つのＬＥＤの追加に対し、トランジスタ及び抵抗をそれぞれ２つ追加するだけでよく、故障検出部４０の規模及び部品点数が極端に増えることもない。

このように、実施の形態１では、作業者が第２の基板ＰＬ２に対してＬＥＤを追加する場合でも、既存の配線及び端子構成には大幅な変更を加えることなく、ＬＥＤを素子ユニット単位で簡単に追加することができる。

なお、作業者は、第２の基板ＰＬ２からＬＥＤを取り外す場合でも、上記と同様の手順で、既存の配線及び端子構成には大幅な変更を加えることなく、ＬＥＤを素子ユニット単位で簡単に取り外すことができる。

なお、上記の説明では、故障検出回路１が乗員監視装置１０に設けられた場合について説明した。しかしながら、故障検出回路１はこれに限らず、例えば互いに直列に接続された複数の発光素子を用いる装置であれば適用可能である。

以上のように、実施の形態１によれば、故障検出回路１は、駆動電圧を出力する駆動回路２１が実装された第１の基板ＰＬ１と、駆動回路２１から出力された駆動電圧により駆動する、互いに直列に接続された複数の発光素子３１～３３と、当該複数の発光素子のうちの１つ以上の故障を検出する故障検出部４０とが実装された第２の基板ＰＬ２と、を備え、第１の基板ＰＬ１と第２の基板ＰＬ２とは、別々の基板として構成されている。これにより、実施の形態１に係る故障検出回路１は、発光素子により照射される光の照射方向が調整可能であり、かつ当該発光素子の故障を検出可能となる。

また、故障検出部４０は、複数の発光素子３１～３３のそれぞれに対して並列に設けられた抵抗４１～４３と、抵抗４１～４３のそれぞれに対して並列に設けられた第１のトランジスタ５１～５３と、第１のトランジスタ５１～５３のそれぞれに対して並列に設けられ、かつ互いに直列に接続された第２のトランジスタ６１～６３と、第２のトランジスタ６１～６３のそれぞれの出力信号の論理積を示す信号を出力する第３のトランジスタ７１と、第３のトランジスタ７１の出力信号の反転信号を故障検出信号として出力する第４のトランジスタ８１と、を含んで構成される。これにより、実施の形態１に係る故障検出回路１は、トランジスタと抵抗の組み合わせにより故障検出部４０を構成することができる。

また、各発光素子３１～３３は、当該各発光素子に対応して設けられた抵抗４１～４３、第１のトランジスタ５１～５３及び第２のトランジスタ６１～６３とともに素子ユニットを構成し、第２の基板ＰＬ２に対して当該素子ユニット単位で実装可能である。これにより、実施の形態１に係る故障検出回路１は、発光素子を素子ユニット単位で容易に実装することができる。

また、発光素子３１～３３はダイオードであり、第１のトランジスタ５１～５３はＰＮＰトランジスタであり、第２のトランジスタ６１～６３、第３のトランジスタ７１、及び第４のトランジスタ８１はＮＰＮトランジスタであり、駆動回路２１のプラス端子が、直列に接続された複数のダイオードのうちの一方の端部のダイオードのアノードに接続され、駆動回路２１のマイナス端子が、複数のダイオードのうちの他方の端部のダイオードのカソードに接続される。
また、抵抗４１～４３は、一方の端部が、対応するダイオードのアノードに接続され、他方の端部が、対応するダイオードのカソードに接続され、第１のトランジスタ５１～５３は、エミッタ端子が、対応するダイオードのアノードに接続され、ベース端子が、当該ダイオードのカソードに接続され、コレクタ端子が、対応する第２のトランジスタ６１～６３のベース端子に接続される。
また、一方の端部のダイオードに対応する第２のトランジスタ６１は、コレクタ端子が、駆動回路２１のプラス端子に接続され、ベース端子が、対応する第１のトランジスタ５１のコレクタ端子に接続され、エミッタ端子が、他方の端部側に隣接する第２のトランジスタ６２のコレクタ端子に接続される。
また、他方の端部のダイオードに対応する第２のトランジスタ６３は、コレクタ端子が、一方の端部側に隣接する第２のトランジスタ６２のエミッタ端子に接続され、ベース端子が、対応する第１のトランジスタ５３のコレクタ端子に接続され、エミッタ端子が、第３のトランジスタ７１のベース端子に接続される。
また、一方の端部と他方の端部との間のダイオードに対応する第２のトランジスタ６２は、コレクタ端子が、一方の端部側に隣接する第２のトランジスタ６１のエミッタ端子に接続され、ベース端子が、対応する第１のトランジスタ５２のコレクタ端子に接続され、エミッタ端子が、他方の端部側に隣接する第２のトランジスタ６３のコレクタ端子に接続される。
また、第３のトランジスタ７１は、コレクタ端子が、駆動回路２１のプラス端子に接続され、ベース端子が、他方の端部のダイオードに対応する第２のトランジスタ６３のエミッタ端子に接続され、エミッタ端子が、駆動回路２１のマイナス端子に接続される。
また、第４のトランジスタ８１は、コレクタ端子が、駆動回路２１のプラス端子に接続され、ベース端子が、第３のトランジスタ７１のコレクタ端子に接続され、エミッタ端子が、駆動回路２１のマイナス端子に接続されている。
これにより、実施の形態１に係る故障検出回路１は、トランジスタと抵抗の組み合わせによりダイオードの故障を検出することができる。

また、故障検出部４０は、互いに直列に接続された複数の発光素子３１～３３のうちの１つ以上に発生したオープン故障及びショート故障を検出する。これにより、実施の形態１に係る故障検出回路１は、検出対象の故障の種類としてオープン故障及びショート故障の双方を検出することができる。

また、実施の形態１によれば、乗員監視装置１０は、上記故障検出回路１が設けられ、乗員を撮像する撮像装置１１と、乗員に光を照射するための光源として、複数の発光素子３１～３３を用いた投光器１２と、撮像装置１１による撮像画像に基づいて所定の処理を実行する制御装置１３と、を備え、第１の基板ＰＬ１は制御装置１３の内部に配置され、第２の基板ＰＬ２は投光器１２の内部に配置され、第１の基板ＰＬ１及び第２の基板ＰＬ２のうちの一方の設置角度は、他方の設置角度によらずに調整可能である。これにより、実施の形態１に係る乗員監視装置１０は、乗員に照射する光の照射角度を任意に調整することができる。

なお、本開示は、実施の形態の任意の構成要素の変形、若しくは実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

本開示は、発光素子により照射される光の照射方向が調整可能であり、かつ当該発光素子の故障を検出可能であり、故障検出回路に用いるのに適している。

１故障検出回路、１０乗員監視装置、１１カメラ（撮像装置）、１２投光器、１３制御装置、２１駆動回路、２２電圧モニター端子、３１～３３発光素子（ＬＥＤ）、４０故障検出部、４１～５０抵抗、５１～５３第１のトランジスタ、６１～６３第２のトランジスタ、７１第３のトランジスタ、８１第４のトランジスタ、１００車両、Ｌ１接続線、Ｌ２接続線、ＰＬ１第１の基板、ＰＬ２第２の基板。

Claims

駆動電圧を出力する駆動回路が実装された第１の基板と、
前記駆動回路から出力された駆動電圧により駆動する、互いに直列に接続された複数の発光素子と、当該複数の発光素子のうちの１つ以上の故障を検出する故障検出部とが実装された第２の基板と、を備え、
前記第１の基板と前記第２の基板とは、別々の基板として構成され、
前記故障検出部は、
前記複数の発光素子のそれぞれに対して並列に設けられた抵抗と、
前記抵抗のそれぞれに対して並列に設けられた第１のトランジスタと、
前記第１のトランジスタのそれぞれに対して並列に設けられ、かつ互いに直列に接続された第２のトランジスタと、
前記第２のトランジスタのそれぞれの出力信号の論理積を示す信号を出力する第３のトランジスタと、
前記第３のトランジスタの出力信号の反転信号を故障検出信号として出力する第４のトランジスタと、
を含んで構成されたことを特徴とする故障検出回路。
前記各発光素子は、当該各発光素子に対応して設けられた前記抵抗、前記第１のトランジスタ及び前記第２のトランジスタとともに素子ユニットを構成し、前記第２の基板に対して当該素子ユニット単位で実装可能である
ことを特徴とする請求項１に記載の故障検出回路。
前記発光素子はダイオードであり、
前記第１のトランジスタはＰＮＰトランジスタであり、
前記第２のトランジスタ、前記第３のトランジスタ、及び前記第４のトランジスタはＮＰＮトランジスタであり、
前記駆動回路のプラス端子が、直列に接続された複数のダイオードのうちの一方の端部のダイオードのアノードに接続され、
前記駆動回路のマイナス端子が、前記複数のダイオードのうちの他方の端部のダイオードのカソードに接続され、
前記抵抗は、
一方の端部が、対応する前記ダイオードのアノードに接続され、他方の端部が、対応する前記ダイオードのカソードに接続され、
前記第１のトランジスタは、
エミッタ端子が、対応する前記ダイオードのアノードに接続され、ベース端子が、当該ダイオードのカソードに接続され、コレクタ端子が、対応する前記第２のトランジスタのベース端子に接続され、
前記一方の端部のダイオードに対応する前記第２のトランジスタは、
コレクタ端子が、前記駆動回路のプラス端子に接続され、ベース端子が、対応する前記第１のトランジスタのコレクタ端子に接続され、エミッタ端子が、他方の端部側に隣接する第２のトランジスタのコレクタ端子に接続され、
前記他方の端部のダイオードに対応する前記第２のトランジスタは、
コレクタ端子が、一方の端部側に隣接する第２のトランジスタのエミッタ端子に接続され、ベース端子が、対応する前記第１のトランジスタのコレクタ端子に接続され、エミッタ端子が、前記第３のトランジスタのベース端子に接続され、
前記一方の端部と前記他方の端部との間のダイオードに対応する前記第２のトランジスタは、コレクタ端子が、一方の端部側に隣接する第２のトランジスタのエミッタ端子に接続され、ベース端子が、対応する前記第１のトランジスタのコレクタ端子に接続され、エミッタ端子が、他方の端部側に隣接する第２のトランジスタのコレクタ端子に接続され、
前記第３のトランジスタは、
コレクタ端子が、前記駆動回路のプラス端子に接続され、ベース端子が、前記他方の端部のダイオードに対応する前記第２のトランジスタのエミッタ端子に接続され、エミッタ端子が、前記駆動回路のマイナス端子に接続され、
前記第４のトランジスタは、
コレクタ端子が、前記駆動回路のプラス端子に接続され、ベース端子が、前記第３のトランジスタのコレクタ端子に接続され、エミッタ端子が、前記駆動回路のマイナス端子に接続されている
ことを特徴とする請求項１に記載の故障検出回路。
前記故障検出部は、
互いに直列に接続された複数の発光素子のうちの１つ以上に発生したオープン故障及びショート故障を検出する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載の故障検出回路。
請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載の故障検出回路を含んで構成される乗員監視装置であって、
乗員を撮像する撮像装置と、
前記乗員に光を照射するための光源として、前記複数の発光素子を用いた投光器と、
前記撮像装置による撮像画像に基づいて所定の処理を実行する制御装置と、を備え、
前記第１の基板は前記制御装置の内部に配置され、前記第２の基板は前記投光器の内部に配置され、
前記第１の基板及び前記第２の基板のうちの一方の設置角度は、他方の設置角度によらずに調整可能である
ことを特徴とする乗員監視装置。