KR20230149294A - 광 검출 장치 및 광 검출 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 개시의 광 검출 장치는 수광 소자와, 온 상태가 됨으로써 상기 수광 소자와 제1 노드를 접속하는 제1 스위치와, 온 상태가 됨으로써 상기 제1 노드에 소정의 전압을 인가하는 제2 스위치와, 상기 제1 노드의 전압에 기초하여 펄스 신호를 생성하는 신호 생성부를 갖는 수광부와, 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 동작을 제어하는 제어부와, 펄스 신호에 기초하여, 상기 펄스 신호가 변화하는 타이밍을 검출하는 검출부와, 제2 스위치를 온 상태로 했을 때의 상기 검출부의 검출 결과에 따른 검출 신호를 출력하는 출력부를 구비한다.
Description
본 개시는 광을 검출하는 광 검출 장치 및 광 검출 시스템에 관한 것이다.
계측 대상물까지의 거리를 계측할 때, 종종, TOF(Time Of Flight)법이 사용된다. 이 TOF법에서는, 광을 사출함과 함께, 계측 대상물에 의해 반사된 반사광을 검출한다. 그리고, TOF법에서는, 광을 사출한 타이밍 및 반사광을 검출한 타이밍 사이의 시간차를 계측함으로써, 계측 대상물까지의 거리를 계측한다. 이러한 측거 장치에서는, BIST(Built-in self test) 기능을 갖는 것이 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에는, 하우징 내에서 반사된 광을 사용해서 수광부의 문제를 검출하는 기술이 개시되어 있다.
이와 같이, 광 검출 장치에서는, BIST 기능에 의해 자기 진단을 행하여, 문제의 유무를 진단하는 것이 요망되고 있다.
자기 진단을 행할 수 있는 광 검출 장치 및 광 검출 시스템을 제공하는 것이 바람직하다.
본 개시의 일 실시 형태에 있어서의 광 검출 장치는, 수광부와, 제어부와, 검출부와, 출력부를 구비하고 있다. 수광부는 수광 소자와, 온 상태가 됨으로써 수광 소자와 제1 노드를 접속하는 제1 스위치와, 온 상태가 됨으로써 제1 노드에 소정의 전압을 인가하는 제2 스위치와, 제1 노드의 전압에 기초하여 펄스 신호를 생성하는 신호 생성부를 갖도록 구성된다. 제어부는 제1 스위치 및 제2 스위치의 동작을 제어하도록 구성된다. 검출부는 펄스 신호에 기초하여, 펄스 신호가 변화하는 타이밍을 검출하도록 구성된다. 출력부는 제2 스위치를 온 상태로 했을 때의 검출부의 검출 결과에 따른 검출 신호를 출력하도록 구성된다.
본 개시의 일 실시 형태에 있어서의 광 검출 시스템은 발광부와, 광 검출부를 구비하고 있다. 발광부는 광을 사출하도록 구성된다. 광 검출부는 발광부로부터 사출된 광 중의, 계측 대상에 의해 반사된 광을 검출하도록 구성된다. 광 검출부는 수광부와, 제어부와, 검출부와, 출력부를 갖고 있다. 수광부는 수광 소자와, 온 상태가 됨으로써 수광 소자와 제1 노드를 접속하는 제1 스위치와, 온 상태가 됨으로써 제1 노드에 소정의 전압을 인가하는 제2 스위치와, 제1 노드의 전압에 기초하여 펄스 신호를 생성하는 신호 생성부를 갖도록 구성된다. 제어부는 제1 스위치 및 제2 스위치의 동작을 제어하도록 구성된다. 검출부는 펄스 신호에 기초하여, 펄스 신호가 변화하는 타이밍을 검출하도록 구성된다. 출력부는 제2 스위치를 온 상태로 했을 때의 검출부의 검출 결과에 따른 검출 신호를 출력하도록 구성된다.
본 개시의 일 실시 형태에 있어서의 광 검출 장치 및 광 검출 시스템에서는, 수광부에 있어서, 제1 스위치가 온 상태가 됨으로써, 제1 노드가 수광 소자와 접속되고, 제2 스위치가 온 상태가 됨으로써, 제1 노드에 소정의 전압이 인가된다. 이 제1 노드의 전압에 기초하여 펄스 신호가 생성된다. 제1 스위치 및 제2 스위치는 제어부에 의해 제어된다. 검출부에 의해, 이 펄스 신호에 기초하여 펄스 신호가 변화하는 타이밍이 검출된다. 그리고, 출력부에 의해, 제2 스위치를 온 상태로 했을 때의 검출부 검출 결과에 따른 검출 신호가 출력된다.
도 1은 본 개시의 실시 형태에 따른 광 검출 시스템의 일 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 2는 제1 실시 형태에 따른 광 검출부의 일 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 2에 나타낸 수광부의 일 구성예를 나타내는 회로도이다.
도 4는 도 2에 나타낸 화소 어레이의 일 구성예를 나타내는 회로도이다.
도 5는 도 2에 나타낸 플립플롭부의 일 구성예를 나타내는 회로도이다.
도 6은 도 1에 나타낸 광 검출 시스템의 일 동작예를 나타내는 설명도이다.
도 7은 도 2에 나타낸 화소 어레이의 일 동작예를 나타내는 설명도이다.
도 8은 도 3에 나타낸 수광부의 측거 동작에 있어서의 동작 상태를 도시하는 설명도이다.
도 9는 도 1에 나타낸 광 검출 시스템의 측거 동작의 일례를 나타내는 타이밍 파형도이다.
도 10은 도 2에 나타낸 히스토그램 생성부의 측거 동작의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 11은 도 3에 나타낸 수광부의 자기 진단 동작에 있어서의 동작 상태를 도시하는 설명도이다.
도 12는 도 3에 나타낸 수광부의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 타이밍 파형도이다.
도 13은 도 2에 나타낸 히스토그램 생성부의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 14a는 도 3에 나타낸 수광부의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 다른 타이밍 파형도이다.
도 14b는 도 2에 나타낸 히스토그램 생성부의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 다른 설명도이다.
도 15a는 도 3에 나타낸 수광부의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 다른 타이밍 파형도이다.
도 15b는 도 2에 나타낸 히스토그램 생성부의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 다른 설명도이다.
도 16a는 도 3에 나타낸 수광부의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 다른 타이밍 파형도이다.
도 16b는 도 2에 나타낸 히스토그램 생성부의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 다른 설명도이다.
도 17a는 도 3에 나타낸 수광부의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 다른 타이밍 파형도이다.
도 17b는 도 2에 나타낸 히스토그램 생성부의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 다른 설명도이다.
도 18은 도 3에 나타낸 수광부의 자기 진단 동작에 있어서의 다른 동작 상태를 도시하는 설명도이다.
도 19a는 도 3에 나타낸 수광부의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 다른 타이밍 파형도이다.
도 19b는 도 2에 나타낸 히스토그램 생성부의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 다른 설명도이다.
도 20은 제1 실시 형태의 변형예에 관한 광 검출부의 일 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 21은 도 20에 나타낸 TDC부의 일 구성예를 나타내는 회로도이다.
도 22는 도 20에 나타낸 히스토그램 생성부의 측거 동작의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 23은 도 20에 나타낸 히스토그램 생성부의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 24는 제1 실시 형태의 다른 변형예에 관한 광 검출 시스템의 일 동작예를 나타내는 설명도이다.
도 25는 제1 실시 형태의 다른 변형예에 관한 수광부의 동작 상태를 도시하는 설명도이다.
도 26은 제1 실시 형태의 다른 변형예에 관한 광 검출 시스템의 일 동작예를 나타내는 타이밍 파형도이다.
도 27은 제1 실시 형태의 다른 변형예에 관한 수광부의 동작 상태를 도시하는 설명도이다.
도 28은 제1 실시 형태의 다른 변형예에 관한 수광부의 일 구성예를 나타내는 회로도이다.
도 29는 제1 실시 형태의 다른 변형예에 관한 광 검출부의 실장예를 나타내는 설명도이다.
도 30은 제2 실시 형태에 따른 광 검출부의 일 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 31은 도 30에 나타낸 플립플롭부의 일 구성예를 나타내는 회로도이다.
도 32는 도 30에 나타낸 히스토그램 생성부의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 33은 도 30에 나타낸 히스토그램 생성부의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 34는 제2 실시 형태의 변형예에 관한 플립플롭부의 일 구성예를 나타내는 회로도이다.
도 35는 제2 실시 형태의 변형예에 관한 히스토그램 생성부의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 36은 제2 실시 형태의 변형예에 관한 히스토그램 생성부의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 다른 설명도이다.
도 37은 제2 실시 형태의 다른 변형예에 관한 TDC부의 일 구성예를 나타내는 회로도이다.
도 38은 제2 실시 형태의 다른 변형예에 관한 수광부 및 플립플롭부의 일 구성예를 나타내는 회로도이다.
도 39는 제2 실시 형태의 다른 변형예에 관한 수광부 및 플립플롭부의 일 구성예를 나타내는 회로도이다.
도 40은 제2 실시 형태의 다른 변형예에 관한 수광부 및 플립플롭부의 일 구성예를 나타내는 회로도이다.
도 41은 제2 실시 형태의 다른 변형예에 관한 수광부 및 플립플롭부의 일 구성예를 나타내는 회로도이다.
도 42은 제3 실시 형태에 따른 광 검출부의 일 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 43은 도 42에 나타낸 플립플롭부의 일 구성예를 나타내는 회로도이다.
도 44은 도 43에 나타낸 가산기의 일 구성예를 나타내는 회로도이다.
도 45은 도 42에 나타낸 히스토그램 생성부의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 46은 도 42에 나타낸 히스토그램 생성부의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 다른 설명도이다.
도 47은 도 42에 나타낸 히스토그램 생성부의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 다른 설명도이다.
도 48은 도 42에 나타낸 히스토그램 생성부의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 다른 설명도이다.
도 49은 제4 실시 형태에 따른 광 검출부의 일 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 50은 도 49에 나타낸 수광부의 일 구성예를 나타내는 회로도이다.
도 51은 제4 실시 형태에 따른 광 검출 시스템의 측거 동작의 일례를 나타내는 타이밍 파형도이다.
도 52은 도 50에 나타낸 수광부의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 타이밍 파형도이다.
도 53은 도 50에 나타낸 수광부의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 다른 타이밍 파형도이다.
도 54은 도 50에 나타낸 수광부의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 다른 타이밍 파형도이다.
도 55은 도 50에 나타낸 수광부의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 다른 타이밍 파형도이다.
도 56은 도 50에 나타낸 수광부의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 다른 타이밍 파형도이다.
도 57은 제4 실시 형태에 따른 광 검출 시스템에 있어서의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 58은 차량 제어 시스템의 개략적인 구성의 일례를 도시하는 블록도이다.
도 59는 촬상부의 설치 위치의 일례를 도시하는 설명도이다.
도 60은 응용예에 관한 차량의 일 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 61은 응용예에 관한 차량의 일 구성예를 나타내는 다른 블록도이다.
도 62는 응용예에 관한 차량의 일 동작예를 나타내는 흐름도이다.
도 2는 제1 실시 형태에 따른 광 검출부의 일 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 2에 나타낸 수광부의 일 구성예를 나타내는 회로도이다.
도 4는 도 2에 나타낸 화소 어레이의 일 구성예를 나타내는 회로도이다.
도 5는 도 2에 나타낸 플립플롭부의 일 구성예를 나타내는 회로도이다.
도 6은 도 1에 나타낸 광 검출 시스템의 일 동작예를 나타내는 설명도이다.
도 7은 도 2에 나타낸 화소 어레이의 일 동작예를 나타내는 설명도이다.
도 8은 도 3에 나타낸 수광부의 측거 동작에 있어서의 동작 상태를 도시하는 설명도이다.
도 9는 도 1에 나타낸 광 검출 시스템의 측거 동작의 일례를 나타내는 타이밍 파형도이다.
도 10은 도 2에 나타낸 히스토그램 생성부의 측거 동작의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 11은 도 3에 나타낸 수광부의 자기 진단 동작에 있어서의 동작 상태를 도시하는 설명도이다.
도 12는 도 3에 나타낸 수광부의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 타이밍 파형도이다.
도 13은 도 2에 나타낸 히스토그램 생성부의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 14a는 도 3에 나타낸 수광부의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 다른 타이밍 파형도이다.
도 14b는 도 2에 나타낸 히스토그램 생성부의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 다른 설명도이다.
도 15a는 도 3에 나타낸 수광부의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 다른 타이밍 파형도이다.
도 15b는 도 2에 나타낸 히스토그램 생성부의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 다른 설명도이다.
도 16a는 도 3에 나타낸 수광부의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 다른 타이밍 파형도이다.
도 16b는 도 2에 나타낸 히스토그램 생성부의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 다른 설명도이다.
도 17a는 도 3에 나타낸 수광부의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 다른 타이밍 파형도이다.
도 17b는 도 2에 나타낸 히스토그램 생성부의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 다른 설명도이다.
도 18은 도 3에 나타낸 수광부의 자기 진단 동작에 있어서의 다른 동작 상태를 도시하는 설명도이다.
도 19a는 도 3에 나타낸 수광부의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 다른 타이밍 파형도이다.
도 19b는 도 2에 나타낸 히스토그램 생성부의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 다른 설명도이다.
도 20은 제1 실시 형태의 변형예에 관한 광 검출부의 일 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 21은 도 20에 나타낸 TDC부의 일 구성예를 나타내는 회로도이다.
도 22는 도 20에 나타낸 히스토그램 생성부의 측거 동작의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 23은 도 20에 나타낸 히스토그램 생성부의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 24는 제1 실시 형태의 다른 변형예에 관한 광 검출 시스템의 일 동작예를 나타내는 설명도이다.
도 25는 제1 실시 형태의 다른 변형예에 관한 수광부의 동작 상태를 도시하는 설명도이다.
도 26은 제1 실시 형태의 다른 변형예에 관한 광 검출 시스템의 일 동작예를 나타내는 타이밍 파형도이다.
도 27은 제1 실시 형태의 다른 변형예에 관한 수광부의 동작 상태를 도시하는 설명도이다.
도 28은 제1 실시 형태의 다른 변형예에 관한 수광부의 일 구성예를 나타내는 회로도이다.
도 29는 제1 실시 형태의 다른 변형예에 관한 광 검출부의 실장예를 나타내는 설명도이다.
도 30은 제2 실시 형태에 따른 광 검출부의 일 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 31은 도 30에 나타낸 플립플롭부의 일 구성예를 나타내는 회로도이다.
도 32는 도 30에 나타낸 히스토그램 생성부의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 33은 도 30에 나타낸 히스토그램 생성부의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 34는 제2 실시 형태의 변형예에 관한 플립플롭부의 일 구성예를 나타내는 회로도이다.
도 35는 제2 실시 형태의 변형예에 관한 히스토그램 생성부의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 36은 제2 실시 형태의 변형예에 관한 히스토그램 생성부의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 다른 설명도이다.
도 37은 제2 실시 형태의 다른 변형예에 관한 TDC부의 일 구성예를 나타내는 회로도이다.
도 38은 제2 실시 형태의 다른 변형예에 관한 수광부 및 플립플롭부의 일 구성예를 나타내는 회로도이다.
도 39는 제2 실시 형태의 다른 변형예에 관한 수광부 및 플립플롭부의 일 구성예를 나타내는 회로도이다.
도 40은 제2 실시 형태의 다른 변형예에 관한 수광부 및 플립플롭부의 일 구성예를 나타내는 회로도이다.
도 41은 제2 실시 형태의 다른 변형예에 관한 수광부 및 플립플롭부의 일 구성예를 나타내는 회로도이다.
도 42은 제3 실시 형태에 따른 광 검출부의 일 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 43은 도 42에 나타낸 플립플롭부의 일 구성예를 나타내는 회로도이다.
도 44은 도 43에 나타낸 가산기의 일 구성예를 나타내는 회로도이다.
도 45은 도 42에 나타낸 히스토그램 생성부의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 46은 도 42에 나타낸 히스토그램 생성부의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 다른 설명도이다.
도 47은 도 42에 나타낸 히스토그램 생성부의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 다른 설명도이다.
도 48은 도 42에 나타낸 히스토그램 생성부의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 다른 설명도이다.
도 49은 제4 실시 형태에 따른 광 검출부의 일 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 50은 도 49에 나타낸 수광부의 일 구성예를 나타내는 회로도이다.
도 51은 제4 실시 형태에 따른 광 검출 시스템의 측거 동작의 일례를 나타내는 타이밍 파형도이다.
도 52은 도 50에 나타낸 수광부의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 타이밍 파형도이다.
도 53은 도 50에 나타낸 수광부의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 다른 타이밍 파형도이다.
도 54은 도 50에 나타낸 수광부의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 다른 타이밍 파형도이다.
도 55은 도 50에 나타낸 수광부의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 다른 타이밍 파형도이다.
도 56은 도 50에 나타낸 수광부의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 다른 타이밍 파형도이다.
도 57은 제4 실시 형태에 따른 광 검출 시스템에 있어서의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 58은 차량 제어 시스템의 개략적인 구성의 일례를 도시하는 블록도이다.
도 59는 촬상부의 설치 위치의 일례를 도시하는 설명도이다.
도 60은 응용예에 관한 차량의 일 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 61은 응용예에 관한 차량의 일 구성예를 나타내는 다른 블록도이다.
도 62는 응용예에 관한 차량의 일 동작예를 나타내는 흐름도이다.
이하, 본 개시의 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 설명은 이하의 순서로 행한다.
1. 제1 실시 형태
2. 제2 실시 형태
3. 제3 실시 형태
4. 제4 실시 형태
5. 이동체에의 응용예
6. 차량에의 구체적인 응용예
<1. 제1 실시 형태>
[구성예]
도 1은 일 실시 형태에 따른 광 검출 시스템(광 검출 시스템(1))의 일 구성예를 나타내는 것이다. 광 검출 시스템(1)은 ToF(Time-of-Flight) 센서이고, 광을 사출함과 함께, 계측 대상물 OBJ에 의해 반사된 반사광을 검출하도록 구성된다. 광 검출 시스템(1)은 발광부(11)와, 광학계(12)와, 광 검출부(20)와, 제어부(14)를 구비하고 있다.
발광부(11)는 제어부(14)로부터의 지시에 기초하여, 계측 대상물 OBJ를 향해서 광 펄스 L0을 사출하도록 구성된다. 발광부(11)는 제어부(14)로부터의 지시에 기초하여, 발광 및 비발광을 교대로 반복하는 발광 동작을 행함으로써 광 펄스 L0을 사출하게 되어 있다. 발광부(11)는, 예를 들어 적외광을 사출하는 광원을 갖는다. 이 광원은, 예를 들어 레이저 광원이나 LED(Light Emitting Diode) 등을 사용해서 구성된다.
광학계(12)는 광 검출부(20)의 수광면에 있어서 상을 결상시키는 렌즈를 포함하여 구성된다. 이 광학계(12)에는 발광부(11)로부터 사출되고, 계측 대상물 OBJ에 의해 반사된 광 펄스(반사광 펄스 L1)가 입사하도록 되어 있다.
광 검출부(20)는 제어부(14)로부터의 지시에 기초하여, 반사광 펄스 L1을 검출하도록 구성된다. 그리고, 광 검출부(20)는 검출 결과에 기초하여 거리 화상을 생성하고, 생성한 거리 화상의 화상 데이터를 거리 화상 신호 S1로서 출력한다. 또한, 광 검출부(20)는 후술하는 바와 같이, 자기 진단 동작을 행하는 기능을 갖고 있어, 진단 결과를 진단 결과 신호 S2로서 출력하도록 되어 있다.
제어부(14)는 발광부(11) 및 광 검출부(20)에 제어 신호를 공급하고, 이들 동작을 제어함으로써, 광 검출 시스템(1)의 동작을 제어하도록 구성된다.
도 2는 광 검출부(20)의 일 구성예를 나타내는 것이다. 광 검출부(20)는 화소 어레이(21)와, 플립플롭부(22)와, 히스토그램 생성부(23)와, 거리 연산부(24)와, 출력부(25)와, 진단부(26)와, 출력부(27)와, 측거 제어부(28)를 갖고 있다.
화소 어레이(21)는 매트릭스상으로 배치된 복수의 수광부 P를 갖는다. 수광부 P는 광을 검출함으로써, 검출한 광에 따른 펄스를 갖는 펄스 신호를 생성하도록 구성된다. 또한, 수광부 P는 광 검출 시스템(1)이 자기 진단 동작을 행할 때에, 공급된 제어 신호(후술하는 제어 신호 ENBIST, XACT)에 기초하여 펄스 신호를 생성할 수 있도록 되어 있다.
도 3은 수광부 P의 일 구성예를 나타내는 것이다. 수광부 P는 포토다이오드 PD와, 트랜지스터 MN1, MP1, MP2, MP3, MN2와, 인버터 IV1과, 논리곱 회로 AND1과, 논리합 회로 OR1을 갖고 있다. 트랜지스터 MN1, MN2는 N형의 MOS(Metal Oxide Semiconductor) 트랜지스터이며, 트랜지스터 MP1 내지 MP3은 P형의 MOS 트랜지스터이다.
포토다이오드 PD는 광을 전하로 변환하는 광전 변환 소자이다. 포토다이오드 PD의 애노드에는 부의 전원 전압 VNEG가 공급되고, 캐소드는 트랜지스터 MN1의 드레인 및 트랜지스터 MP1의 드레인에 접속된다. 포토다이오드 PD는, 예를 들어 싱글 포톤 애벌란시 다이오드(SPAD; Single Photon Avalanche Diode)를 사용할 수 있다.
트랜지스터 MN1의 게이트에는 제어 신호 ENBIST가 공급되고, 드레인은 포토다이오드 PD의 캐소드 및 트랜지스터 MP1의 드레인에 접속되고, 소스는 접지된다. 트랜지스터 MP1의 게이트에는 제어 신호 ENBIST가 공급되고, 드레인은 포토다이오드 PD의 캐소드 및 트랜지스터 MN1의 드레인에 접속되고, 소스 및 백 게이트는 노드 N1에 접속된다. 이 구성에 의해, 제어 신호 ENBIST가 저레벨인 경우에는, 트랜지스터 MP1이 온 상태가 됨과 함께 트랜지스터 MN1이 오프 상태가 된다. 이에 의해, 수광부 P에서는, 포토다이오드 PD의 캐소드가 트랜지스터 MP1을 통해 노드 N1에 접속된다. 또한, 제어 신호 ENBIST가 고레벨인 경우에는, 트랜지스터 MN1이 온 상태가 됨과 함께 트랜지스터 MP1이 오프 상태가 된다. 이에 의해, 수광부 P에서는, 포토다이오드 PD의 캐소드 및 노드 N1이 서로 분리되고, 포토다이오드 PD의 캐소드가 트랜지스터 MN1을 통해 접지되도록 되어 있다.
트랜지스터 MP2의 게이트에는 바이어스 전압 Vbias가 공급되고, 소스에는 전원 전압 VDDH가 공급되고, 드레인은 트랜지스터 MP3의 소스에 접속된다. 트랜지스터 MP2는, 전원 전압 VDDH의 전원 노드로부터 노드 N1을 향해서 전류를 흘리는 정전류원(후술하는 정전류원 CUR)으로서 동작한다. 트랜지스터 MP3의 게이트에는 제어 신호 XACT가 공급되고, 소스는 트랜지스터 MP2의 드레인에 접속되고, 드레인은 노드 N1에 접속된다. 트랜지스터 MN2의 게이트에는 제어 신호 XACT가 공급되고, 드레인은 노드 N1에 접속되고, 소스는 접지된다. 이 구성에 의해, 제어 신호 XACT가 저레벨인 경우에는, 트랜지스터 MP3이 온 상태가 됨과 함께 트랜지스터 MN2가 오프 상태가 된다. 이에 의해, 수광부 P에서는, 정전류원으로서 동작하는 트랜지스터 MP2의 드레인이 트랜지스터 MP3을 통해 노드 N1에 접속된다. 또한, 제어 신호 XACT가 고레벨인 경우에는, 트랜지스터 MN2가 온 상태가 됨과 함께 트랜지스터 MP3이 오프 상태가 된다. 이에 의해, 수광부 P에서는, 정전류원으로서 동작하는 트랜지스터 MP2의 드레인 및 노드 N1이 서로 분리되고, 노드 N1이 트랜지스터 MN2를 통해 접지되도록 되어 있다.
인버터 IV1은 노드 N1에 있어서의 전압의 반전 전압을 생성함으로써 펄스 신호 PLS1을 생성하도록 구성된다. 이 인버터 IV1에는, 전원 전압 VDDH가 공급되도록 되어 있다.
논리곱 회로 AND1은, 펄스 신호 PLS1과 제어 신호 SEL과의 논리곱을 구함으로써 펄스 신호 PLS2를 생성하도록 구성된다. 이 논리곱 회로 AND1에는, 전원 전압 VDDH보다 낮은 전원 전압 VDDL이 공급되도록 되어 있다.
논리합 회로 OR1은 펄스 신호 PLS2와 다른 수광부 P로부터 공급된 펄스 신호 PLS3(펄스 신호 PLS3A)과의 논리합을 구함으로써 펄스 신호 PLS3(펄스 신호 PLS3B)을 생성하도록 구성된다. 이 논리합 회로 OR1에는, 전원 전압 VDDL이 공급되도록 되어 있다.
도 4는 화소 어레이(21)의 일 구성예를 나타내는 것이다. 이 도 4에서는, 설명의 편의상, 수광부 P를 간략화해서 그리고 있다. 구체적으로는, 포토다이오드 PD, 트랜지스터 MN1, MP1, MP2, MP3의 도시를 생략하고 있다. 또한, 트랜지스터 MN2를, 스위치의 심볼을 사용해서 도시하고 있다.
이 예에서는, 도 4에 있어서의 가로 방향으로 병설되는 복수의 수광부 P는, 4개에 1개의 비율로 접속된다. 구체적으로는, 어떤 수광부 P(수광부 P1)의 논리합 회로 OR1의 출력 단자는, 그 수광부 P1의 4개 우측의 수광부 P(수광부 P5)의 논리합 회로 OR1의 입력 단자에 접속된다. 수광부 P1의 우측의 수광부 P(수광부 P2)의 논리합 회로 OR1의 출력 단자는, 그 수광부 P2의 4개 우측의 수광부 P(수광부 P6)의 논리합 회로 OR1의 입력 단자에 접속된다. 수광부 P2의 우측의 수광부 P(수광부 P3)의 논리합 회로 OR1의 출력 단자는, 그 수광부 P3의 4개 우측의 수광부 P(수광부 P7)의 논리합 회로 OR1의 입력 단자에 접속된다. 수광부 P3의 우측의 수광부 P(수광부 P4)의 논리합 회로 OR1의 출력 단자는, 그 수광부 P4의 4개 우측의 수광부 P(수광부 P8)의 논리합 회로 OR1의 입력 단자에 접속된다. 이 예에서는, 어느 행에 관한 8개의 수광부 P1 내지 P8을 예로 들어 설명했지만, 다른 행에 관한 복수의 수광부 P에 대해서도 마찬가지이다. 이와 같이, 화소 어레이(21)에서는, 복수의 수광부 P가, 소위 데이지 체인 접속에 의해 접속된다. 그리고, 이와 같이 데이지 체인 접속된 복수의 수광부 P 중 최종단의 수광부 P의 논리합 회로 OR1은 도 2에 도시한 바와 같이, 펄스 신호 PLS를 출력하도록 되어 있다.
플립플롭부(22)(도 2)는 화소 어레이(21)로부터 공급된 복수의 펄스 신호 PLS를, 클럭 신호 CLK에 기초해서 샘플링하도록 구성된다.
도 5는 플립플롭부(22)의 일 구성예를 나타내는 것이다. 플립플롭부(22)는 복수의 플립플롭(29)을 갖고 있다. 복수의 플립플롭(29)은 화소 어레이(21)로부터 공급되는 복수의 펄스 신호 PLS에 각각 대응해서 마련된다. 복수의 플립플롭(29) 각각은, D형 플립플롭이고, 대응하는 펄스 신호 PLS를 클럭 신호 CLK에 기초해서 샘플링함으로써 펄스 신호 PLSA를 생성하도록 구성된다.
히스토그램 생성부(23)(도 2)는 플립플롭부(22)로부터 공급된 복수의 펄스 신호 PLSA 각각에 기초하여, 펄스 신호 PLS의 발생 타이밍을 나타내는 히스토그램을 생성하도록 구성된다. 구체적으로는, 측거 동작에서는, 광 검출부(20)는 반사광 펄스 L1을 검출함으로써 펄스 신호 PLS를 생성하므로, 히스토그램 생성부(23)는 복수의 펄스 신호 PLSA에 기초하여, 복수의 수광부 P 각각에 있어서의 수광 타이밍을 나타내는 히스토그램을 생성한다. 또한, 자기 진단 동작에서는, 광 검출부(20)는 제어 신호 XACT에 기초하여 펄스 신호 PLS를 생성하므로, 히스토그램 생성부(23)는 복수의 펄스 신호 PLSA에 기초하여, 복수의 수광부 P 각각에 있어서의, 제어 신호 XACT에 기초한 펄스 신호 PLS의 펄스의 발생 타이밍을 나타내는 히스토그램을 생성하도록 되어 있다.
거리 연산부(24)는 히스토그램 생성부(23)로부터 공급된, 복수의 수광부 P 각각에 있어서의 수광 타이밍의 데이터에 기초하여, 계측 대상물 OBJ까지의 거리값을 산출함으로써, 거리 화상을 생성하도록 구성된다.
출력부(25)는 거리 연산부(24)가 생성한 거리 화상의 화상 데이터를, 거리 화상 신호 S1로서 출력하도록 구성된다.
진단부(26)는 히스토그램 생성부(23)로부터 공급된, 제어 신호 XACT에 기초한 펄스 신호 PLS의 펄스의 발생 타이밍의 데이터에 기초하여, 화소 어레이(21)에 있어서의 복수의 수광부 P의 진단 처리를 행하도록 구성된다.
출력부(27)는 진단부(26)의 진단 처리의 결과를, 진단 결과 신호 S2로서 출력하도록 구성된다. 진단 결과 신호 S2는 복수의 수광부 P의 어느 것에 문제가 있는지를 나타내는 플래그 신호를 포함한다. 또한, 진단 결과 신호 S2는 복수의 수광부 P의 어느 것에 문제가 있는 경우에는, 그 문제의 내용을 나타내는 신호를 포함한다. 출력부(27)는 이러한 정보를 포함하는 진단 결과 신호 S2를 출력하도록 되어 있다.
측거 제어부(28)는 제어부(14)(도 1)로부터의 지시에 기초하여, 화소 어레이(21), 플립플롭부(22), 히스토그램 생성부(23), 거리 연산부(24) 및 진단부(26)의 동작을 제어함으로써, 광 검출부(20)의 동작을 제어하도록 구성된다.
여기서, 포토다이오드 PD는, 본 개시에 있어서의 「수광 소자」의 일 구체예에 대응한다. 노드 N1은 본 개시에 있어서의 「제1 노드」의 일 구체예에 대응한다. 트랜지스터 MP1은 본 개시에 있어서의 「제1 스위치」의 일 구체예에 대응한다. 트랜지스터 MN2는 본 개시에 있어서의 「제2 스위치」의 일 구체예에 대응한다. 펄스 신호 PLS1은 본 개시에 있어서의 「펄스 신호」의 일 구체예에 대응한다. 인버터 IV1은 본 개시에 있어서의 「신호 생성부」의 일 구체예에 대응한다. 측거 제어부(28)는 본 개시에 있어서의 「제어부」의 일 구체예에 대응한다. 플립플롭부(22) 및 히스토그램 생성부(23)는 본 개시에 있어서의 「검출부」의 일 구체예에 대응한다. 출력부(27)는 본 개시에 있어서의 「출력부」의 일 구체예에 대응한다. 진단부(26)는 본 개시에 있어서의 「진단부」의 일 구체예에 대응한다.
[동작 및 작용]
계속해서, 본 실시 형태의 광 검출 시스템(1)의 동작 및 작용에 대해서 설명한다.
(전체 동작 개요)
먼저, 도 1, 2를 참조하여, 광 검출 시스템(1)의 전체 동작 개요를 설명한다. 발광부(11)는 계측 대상물 OBJ를 향해서 광 펄스 L0을 사출한다. 광학계(12)는 광 검출부(20)의 수광면에 있어서 상을 결상시킨다. 광 검출부(20)는 계측 대상물 OBJ에 의해 반사된 광 펄스(반사광 펄스 L1)를 검출한다. 제어부(14)는 발광부(11) 및 광 검출부(20)에 제어 신호를 공급하고, 이들 동작을 제어함으로써, 광 검출 시스템(1)의 측거 동작을 제어한다.
광 검출부(20)에 있어서, 화소 어레이(21)는 복수의 수광부 P에 있어서의 수광 결과에 따른 복수의 펄스 신호 PLS를 생성한다. 플립플롭부(22)는 화소 어레이(21)로부터 공급된 복수의 펄스 신호 PLS를, 클럭 신호 CLK에 기초해서 샘플링함으로써 복수의 펄스 신호 PLSA를 각각 생성한다. 히스토그램 생성부(23)는 플립플롭부(22)로부터 공급된 복수의 펄스 신호 PLSA 각각에 기초하여, 복수의 수광부 P 각각에 있어서의 수광 타이밍을 나타내는 히스토그램을 생성한다. 거리 연산부(24)는 히스토그램 생성부(23)로부터 공급된, 복수의 수광부 P 각각에 있어서의 수광 타이밍의 데이터에 기초하여, 계측 대상물 OBJ까지의 거리값을 산출함으로써, 거리 화상을 생성한다. 출력부(25)는 이 거리 화상의 화상 데이터를, 거리 화상 신호 S1로서 출력한다.
자기 진단 동작에서는, 화소 어레이(21)는 제어 신호 XACT에 기초하여 복수의 펄스 신호 PLS를 생성한다. 플립플롭부(22)는 화소 어레이(21)로부터 공급된 복수의 펄스 신호 PLS를, 클럭 신호 CLK에 기초해서 샘플링함으로써 복수의 펄스 신호 PLSA를 각각 생성한다. 히스토그램 생성부(23)는 플립플롭부(22)로부터 공급된 복수의 펄스 신호 PLSA 각각에 기초하여, 제어 신호 XACT에 기초한 펄스 신호 PLS의 펄스의 발생 타이밍을 나타내는 히스토그램을 생성한다. 진단부(26)는 히스토그램 생성부(23)로부터 공급된, 제어 신호 XACT에 기초한 펄스 신호 PLS의 펄스의 발생 타이밍의 데이터에 기초하여, 화소 어레이(21)에 있어서의 복수의 수광부 P의 진단 처리를 행한다. 출력부(27)는 진단부(26)의 진단 처리의 결과를, 진단 결과 신호 S2로서 출력한다.
측거 제어부(28)는 제어부(14)로부터의 지시에 기초하여, 화소 어레이(21), 플립플롭부(22), 히스토그램 생성부(23), 거리 연산부(24) 및 진단부(26)의 동작을 제어함으로써, 광 검출부(20)의 동작을 제어한다.
(상세 동작)
이어서, 광 검출 시스템(1)의 동작에 대해서 상세하게 설명한다.
도 6은 광 검출 시스템(1)의 일 동작예를 나타내는 것이다. 광 검출 시스템(1)에서는, 측거 기간 T1 및 블랭킹 기간 T2가 교대로 마련된다. 측거 기간 T1에서는, 광 검출 시스템(1)은 측거 동작을 행한다. 이에 의해, 광 검출 시스템(1)은, 측거 동작을 반복해서 행한다. 블랭킹 기간 T2에서는, 광 검출 시스템(1)은, 화소 어레이(21)에 있어서의 복수의 수광부 P의 자기 진단 동작을 행한다. 여기서, 측거 기간 T1은, 본 개시에 있어서의 「제1 기간」의 일 구체예에 대응한다. 블랭킹 기간 T2는, 본 개시에 있어서의 「제2 기간」의 일 구체예에 대응한다.
(측거 동작)
먼저, 측거 동작에 대해서 설명한다. 측거 동작에서는, 광 검출부(20)는 1개의 측거 기간 T1에 있어서, 화소 어레이(21)에 있어서의 복수의 수광부 P 중, 검출 대상인 복수의 수광부 P를 순차 선택하고, 선택된 복수의 수광부 P에 있어서의 수광 타이밍에 기초하여, 거리값을 산출한다.
도 7은 광 검출부(20)에 있어서의, 검출 대상인 복수의 수광부 P의 선택 동작의 일례를 나타내는 것이다. 도 7에 있어서, 줄무늬부는, 화소 어레이(21)에 있어서의, 선택된 복수의 수광부 P의 위치를 모식적으로 도시하고 있다. 이 예에서는, 1개의 측거 기간 T1에 있어서, 화소 어레이(21)에 있어서의 좌측 단부로부터 순으로, 복수의 수광부 P가, 순차 선택된다.
구체적으로는, 도 4에 있어서, 측거 제어부(28)는 제어 신호 SEL을 사용하여, 검출 대상인 복수의 수광부 P를 선택한다. 예를 들어, 측거 제어부(28)는 수광부 P1, P2, P3, P4를 포함하는 4열분의 수광부 P에 공급되는 제어 신호 SEL을 고레벨로 하고, 다른 열의 수광부 P에 공급되는 제어 신호 SEL을 저레벨로 한다. 이에 의해, 수광부 P1, P2, P3, P4를 포함하는 4열분의 수광부 P가 검출 대상으로 해서 선택된다.
선택된 수광부 P에서는, 도 3에 도시한 바와 같이, 논리곱 회로 AND1은, 인버터 IV1이 생성한 펄스 신호 PLS1과, 고레벨인 제어 신호 SEL과의 논리곱을 구함으로써, 펄스 신호 PLS1에 따른 펄스 신호 PLS2를 생성한다. 선택되어 있지 않은 수광부 P에서는, 도 3에 도시한 바와 같이, 논리곱 회로 AND1은, 저레벨인 제어 신호 SEL에 기초하여, 펄스 신호 PLS2를 저레벨로 유지한다. 그 결과, 선택된 수광부 P가 생성한 펄스 신호 PLS2이, 펄스 신호 PLS로서, 플립플롭부(22)에 공급된다.
도 8은 선택된 수광부 P 및 그 수광부 P가 생성한 펄스 신호 PLS1에 기초하여 동작을 행하는 플립플롭(29)을 나타내는 것이다. 이 도 8에서는, 설명의 편의상, 회로를 간략화해서 그리고 있다. 구체적으로는, 도 8에서는, 트랜지스터 MP2를 정전류원 CUR을 사용해서 나타내고, 그 수광부 P에 있어서의 논리곱 회로 AND1 및 논리합 회로 OR1과, 그 수광부 P보다 하류의 1개 또는 복수 수광부 P의 논리합 회로 OR1을, 버퍼BUF를 사용해서 나타내고 있다. 또한, 트랜지스터 MN1, MN2, MP1, MP3을, 트랜지스터의 온/오프 상태를 나타내는 스위치의 심볼을 사용해서 도시하고 있다.
도 9는 측거 동작에 있어서의 수광부 P 및 플립플롭(29)의 일 동작예를 나타내는 것이며, (A)는 제어 신호 ENBIST의 파형을 나타내고, (B)는 제어 신호 XACT의 파형을 나타내고, (C)는 발광부(11)로부터 사출되는 광의 파형을 나타내고, (D)는 광 검출부(20)에 입사하는 광의 파형을 나타내고, (E)는 노드 N1에 있어서의 전압 VN1의 파형을 나타내고, (F)는 펄스 신호 PLS1(펄스 신호 PLS)의 파형을 나타내고, (G)는 클럭 신호 CLK의 파형을 나타내고, (H)는 펄스 신호 PLSA의 파형을 나타낸다.
측거 동작에서는, 측거 제어부(28)는 제어 신호 ENBIST, XACT를 저레벨로 한다(도 9의 (A), (B)). 이에 의해, 수광부 P에서는, 도 8에 도시한 바와 같이, 트랜지스터 MP1, MP3이 온 상태가 되고, 트랜지스터 MN1, MN2가 오프 상태가 된다. 그 결과, 포토다이오드 PD의 캐소드가 노드 N1에 접속되고, 정전류원 CUR이 노드 N1에 접속된다.
타이밍 t11에 있어서, 발광부(11)는 제어부(14)로부터의 지시에 기초하여, 광 펄스 L0을 사출한다(도 9의 (C)). 이 광 펄스 L0은 계측 대상물 OBJ에 있어서 반사된다. 계측 대상물 OBJ에 의해 반사된 광 펄스(반사광 펄스 L1)는 타이밍 t12에 있어서, 광 검출부(20)의 수광부 P에 입사한다. 광 펄스 L0이 사출된 타이밍 t11로부터, 반사광 펄스 L1이 입사하는 타이밍 t12까지의 시간은, 그 수광부 P가 검출한 광 펄스의 비행 시간 Ttof이다.
수광부 P에서는, 포토다이오드 PD가 광을 검출함으로써, 애벌란시 증폭이 발생하고, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 저하된다(도 9의 (E)). 그리고, 타이밍 t13에 있어서, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 인버터 IV1의 논리 역치 TH보다 낮아지면, 인버터 IV1은, 펄스 신호 PLS1을 저레벨로부터 고레벨로 변화시킨다(도 9의 (F)). 플립플롭(29)은, 그 후의 타이밍 t14에 있어서, 클럭 신호 CLK의 상승 에지에 기초하여, 이 펄스 신호 PLS1에 따른 펄스 신호 PLS를 샘플링함으로써, 펄스 신호 PLSA를 저레벨로부터 고레벨로 변화시킨다(도 9의 (G), (H)).
그 후, 정전류원 CUR을 통해 노드 N1에 전류가 흐름으로써, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 상승한다(도 9의 (E)). 그리고, 타이밍 t15에 있어서, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 인버터 IV1의 논리 역치 TH보다 높아지면, 인버터 IV1은, 펄스 신호 PLS1을 고레벨로부터 저레벨로 변화시킨다(도 9의 (F)). 플립플롭(29)은, 그 후의 타이밍 t16에 있어서, 클럭 신호 CLK의 상승 에지에 기초하여, 이 펄스 신호 PLS1에 따른 펄스 신호 PLS를 샘플링함으로써, 펄스 신호 PLSA를 고레벨로부터 저레벨로 변화시킨다(도 9의 (G), (H)).
이와 같이 해서, 광 검출 시스템(1)에서는, 광 펄스 L0을 1회 사출함으로써, 반사된 반사광 펄스 L1의 수광 타이밍에 따른 타이밍으로부터 시작되는 펄스를 포함하는 펄스 신호 PLSA를 생성한다. 이 펄스의 펄스폭은, 이 예에서는, 도 9의 (H)에 도시한 바와 같이, 클럭 신호 CLK에 있어서의 4개분의 클록펄스에 대응하는 시간 길이이다.
광 검출 시스템(1)은, 1개의 측거 기간 T1에 있어서, 광 펄스 L0을 복수회 반복 사출함으로써, 도 9에 나타낸 동작을 반복한다. 광 검출 시스템(1)은, 이러한 동작을, 선택된 수광부 P 각각에 대해서 행한다.
도 10은 측거 동작에 있어서의 히스토그램 생성부(23)의 일 동작예를 나타내는 것이며, (A)는 광 펄스 L0을 1회 사출했을 때에 얻어진, 어떤 1개의 수광부 P에 관한 히스토그램을 나타내고, (B)는 광 펄스 L0을 복수회 사출했을 때에 얻어진, 그 수광부 P에 관한 히스토그램을 나타낸다.
광 검출 시스템(1)은 광 펄스 L0을 1회 사출함으로써, 도 9의 (H)에 도시한 바와 같이, 반사광 펄스 L1의 수광 타이밍에 따른 타이밍으로부터 시작되는 펄스를 포함하는 펄스 신호 PLSA를 생성한다. 이 펄스의 펄스폭은, 이 예에서는, 클럭 신호 CLK에 있어서의 4개분의 클록펄스에 대응하는 시간 길이이다. 이것에 따라, 히스토그램 생성부(23)는 도 10의 (A)에 나타낸 히스토그램을 생성한다. 히스토그램에 있어서의 빈의 폭 W는 클럭 신호 CLK의 펄스 주기에 대응하고 있다. 이 예에서는, 광 펄스 L0을 1회 사출하고 있으므로, 빈도는 "1"이다. 이 히스토그램의 좌측 단부는, 반사광 펄스 L1의 수광 타이밍에 대응하고, 히스토그램의 분포의 폭은 펄스 신호 PLS에 있어서의 펄스의 펄스폭에 대응한다.
광 검출 시스템(1)은, 1개의 측거 기간 T1에 있어서, 광 펄스 L0을 복수회 반복 사출한다. 이에 의해, 도 10의 (A)에 나타낸 바와 같은 데이터가 복수회 분 축적된다. 이에 의해, 히스토그램 생성부(23)는 도 10의 (B)에 나타낸 히스토그램을 생성한다. 광 검출 시스템(1)은, 예를 들어 이 히스토그램의 좌측 단부 위치에 기초하여, 수광 타이밍을 산출할 수 있고, 이 수광 타이밍에 기초하여 비행 시간 Ttof를 산출할 수 있다.
히스토그램 생성부(23)는 복수의 수광부 P 각각에 대해서, 도 10의 (B)에 나타낸 히스토그램을 생성하고, 복수의 수광부 P 각각에 대해서, 수광 타이밍을 산출한다.
거리 연산부(24)는, 히스토그램 생성부(23)로부터 공급된, 복수의 수광부 P 각각에 있어서의 수광 타이밍의 데이터에 기초하여, 계측 대상물 OBJ까지의 거리값을 산출함으로써, 거리 화상을 생성한다. 그리고, 출력부(25)는 이 거리 화상의 화상 데이터를, 거리 화상 신호 S1로서 출력한다.
(자기 진단 동작)
이어서, 자기 진단 동작에 대해서 설명한다. 자기 진단 동작에서는, 측거 동작의 경우(도 7)와 마찬가지로, 광 검출부(20)는 1개의 블랭킹 기간 T2에 있어서, 화소 어레이(21)에 있어서의 복수의 수광부 P 중, 검출 대상인 복수의 수광부 P를 순차 선택한다. 그리고, 광 검출부(20)는 선택된 복수의 수광부 P에 있어서 제어 신호 XACT를 변화시킴으로써, 자기 진단을 행한다.
도 11은 선택된 수광부 P 및 그 수광부 P가 생성한 펄스 신호 PLS1에 기초하여 동작을 행하는 플립플롭(29)을 나타내는 것이다. 이 도 11에서는, 도 8과 마찬가지로, 설명의 편의상, 회로를 간략화해서 그리고 있다.
도 12는 자기 진단 동작에 있어서의 수광부 P 및 플립플롭(29)의 일 동작예를 나타내는 것이며, (A)는 제어 신호 ENBIST의 파형을 나타내고, (B)는 제어 신호 XACT의 파형을 나타내고, (C)는 노드 N1에 있어서의 전압 VN1의 파형을 나타내고, (D)는 펄스 신호 PLS1(펄스 신호 PLS)의 파형을 나타내고, (E)는 클럭 신호 CLK의 파형을 나타내고, (F)는 펄스 신호 PLSA의 파형을 나타낸다.
자기 진단 동작에서는, 측거 제어부(28)는 제어 신호 ENBIST를 고레벨로 한다(도 12 (A)). 이에 의해, 수광부 P에서는, 도 11에 도시한 바와 같이, 트랜지스터 MP1이 오프 상태가 되고, 트랜지스터 MN1이 온 상태가 된다. 그 결과, 포토다이오드 PD의 캐소드는, 노드 N1로부터 분리되고, 접지된다. 또한, 측거 제어부(28)는 타이밍 t21보다 전기간에 있어서, 제어 신호 XACT를 고레벨로 한다(도 12의 (B)). 이에 의해, 수광부 P에서는, 트랜지스터 MN2가 온 상태가 되고, 트랜지스터 MP3이 오프 상태가 된다. 그 결과, 정전류원 CUR은 노드 N1로부터 분리되고, 노드 N1은 접지된다.
타이밍 t21에 있어서, 측거 제어부(28)는 제어 신호 XACT를 고레벨로부터 저레벨로 변화시킨다(도 12의 (B)). 이에 의해, 수광부 P에서는, 트랜지스터 MP3이 온 상태가 되고, 트랜지스터 MN2가 오프 상태가 된다. 그 결과, 노드 N1은, 접지 노드로부터 분리되고, 정전류원 CUR에 접속된다.
그 후, 정전류원 CUR을 통해 노드 N1에 전류가 흐름으로써, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 상승한다(도 12의 (C)). 그리고, 타이밍 t22에 있어서, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 인버터 IV1의 논리 역치 TH보다 높아지면, 인버터 IV1은, 펄스 신호 PLS1을 고레벨로부터 저레벨로 변화시킨다(도 12의 (D)). 플립플롭(29)은, 그 후의 타이밍 t23에 있어서, 클럭 신호 CLK의 상승 에지에 기초하여, 이 펄스 신호 PLS1에 따른 펄스 신호 PLS를 샘플링함으로써, 펄스 신호 PLSA를 고레벨로부터 저레벨로 변화시킨다(도 12의 (E), (F)). 그리고, 전압 VN1이 고레벨에 도달함으로써, 준비가 완료된다.
그리고, 전압 VN1이 고레벨에 도달한 후의 타이밍 t24에 있어서, 측거 제어부(28)는 제어 신호 XACT를 저레벨로부터 고레벨로 변화시킨다(도 12의 (B)). 이에 의해, 수광부 P에서는, 트랜지스터 MN2가 온 상태가 되고, 트랜지스터 MP3이 오프 상태가 된다. 그 결과, 노드 N1은 정전류원 CUR로부터 분리되어 접지되므로, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1은 고레벨로부터 저레벨로 변화한다(도 12의 (C)). 노드 N1에 있어서의 전압 VN1은 인버터 IV1의 논리 역치 TH보다 낮아지므로, 인버터 IV1은 펄스 신호 PLS1을 저레벨로부터 고레벨로 변화시킨다(도 12의 (D)). 플립플롭(29)은, 그 후의 타이밍 t25에 있어서, 클럭 신호 CLK의 상승 에지에 기초하여, 이 펄스 신호 PLS1에 따른 펄스 신호 PLS를 샘플링함으로써, 펄스 신호 PLSA를 저레벨로부터 고레벨로 변화시킨다(도 12의 (E), (F)).
이어서, 타이밍 t26에 있어서, 측거 제어부(28)는 제어 신호 XACT를 고레벨로부터 저레벨로 변화시킨다(도 12의 (B)). 이에 의해, 수광부 P에서는, 트랜지스터 MP3이 온 상태가 되고, 트랜지스터 MN2가 오프 상태가 된다. 그 결과, 노드 N1은, 접지 노드로부터 분리되고, 정전류원 CUR에 접속된다.
그 후, 정전류원 CUR을 통해 노드 N1에 전류가 흐름으로써, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 상승한다(도 12의 (C)). 그리고, 타이밍 t27에 있어서, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 인버터 IV1의 논리 역치 TH보다 높아지면, 인버터 IV1은, 펄스 신호 PLS1을 고레벨로부터 저레벨로 변화시킨다(도 12의 (D)). 플립플롭(29)은, 그 후의 타이밍 t28에 있어서, 클럭 신호 CLK의 상승 에지에 기초하여, 이 펄스 신호 PLS1에 따른 펄스 신호 PLS를 샘플링함으로써, 펄스 신호 PLSA를 고레벨로부터 저레벨로 변화시킨다(도 12의 (E), (F)).
도 13은 자기 진단 동작에 있어서의 히스토그램 생성부(23)의 일 동작예를 나타내는 것이다. 광 검출 시스템(1)은, 도 12에 있어서, 타이밍 t24 내지 t26에 있어서 제어 신호 XACT를 고레벨로 함으로써, 도 12의 (F)에 도시한 바와 같이, 이 제어 신호 XACT의 상승 타이밍에 따른 타이밍으로부터 시작되는 펄스를 포함하는 펄스 신호 PLSA를 생성한다. 이 펄스의 펄스폭은, 이 예에서는, 클럭 신호 CLK에 있어서의 4개분의 클록펄스에 대응하는 시간 길이이다. 이것에 따라, 히스토그램 생성부(23)는 도 13에 나타낸 히스토그램을 생성한다. 이 예에서는, 제어 신호 XACT를 1회 고레벨로 하고 있으므로, 빈도는 "1"이다. 이 히스토그램의 좌측 단부는, 펄스 신호 PLS에 있어서의 펄스의 발생 타이밍에 대응하고, 히스토그램의 분포의 폭은, 펄스 신호 PLS에 있어서의 펄스의 펄스폭에 대응한다.
진단부(26)는 히스토그램 생성부(23)로부터 공급된, 복수의 수광부 P 각각에 있어서의 데이터에 기초하여, 펄스 신호 PLS에 있어서의 펄스의 발생 타이밍 및 펄스폭을 진단함으로써, 화소 어레이(21)에 있어서의 복수의 수광부 P의 진단 처리를 행한다.
이어서, 몇 가지의 문제의 예를 들어, 자기 진단 동작을 상세하게 설명한다. 수광부 P에서는, 초기 불량이나, 경년 열화 등에 의해, 여러가지 문제가 발생할 수 있다. 예를 들어, 도 8에 있어서, 정전류원 CUR이 흘리는 전류가 많은 경우(케이스 C1)나, 정전류원 CUR이 흘리는 전류가 적은 경우(케이스 C2)가 있을 수 있다. 또한, 예를 들어 노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 고레벨로 고착하는 경우(케이스 C3)나, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 저레벨로 고착하는 경우(케이스 C4)가 있을 수 있다. 또한, 포토다이오드 PD의 캐소드가 저레벨로 고착하거나, 혹은 포토다이오드 PD의 애노드 및 캐소드가 서로 쇼트하는 경우(케이스 C5)가 있을 수 있다. 진단부(26)는 수광부 P에 있어서의 이들의 여러가지 문제를 진단할 수 있다.
(케이스 C1)
먼저, 정전류원 CUR이 흘리는 전류가 많은 경우(케이스 C1)에 대해서 설명한다.
도 14a는 케이스 C1에 있어서의 수광부 P의 일 동작예를 나타내는 것이며, (A)는 제어 신호 ENBIST의 파형을 나타내고, (B)는 제어 신호 XACT의 파형을 나타내고, (C)는 노드 N1에 있어서의 전압 VN1의 파형을 나타내고, (D)는 펄스 신호 PLS1의 파형을 나타낸다. 도 14a의 (C), (D)에 있어서, 파선은 문제가 없는 경우의 파형을 나타내고, 실선은 문제가 있는 경우의 파형을 나타낸다. 도 14a의 (A) 내지 (D)는, 도 12의 (A) 내지 (D)에 각각 대응하고 있다. 도 14a에서는, 클럭 신호 CLK 및 펄스 신호 PLSA의 파형의 도시를 생략하고 있지만, 도 12의 (E), (F)과 마찬가지로, 플립플롭(29)가 클럭 신호 CLK의 상승 에지에 기초하여 펄스 신호 PLS를 샘플링함으로써 펄스 신호 PLSA를 생성한다.
타이밍 t31에 있어서, 측거 제어부(28)는 제어 신호 XACT를 고레벨로부터 저레벨로 변화시킨다(도 14a의 (B)). 이에 의해, 노드 N1은, 접지 노드로부터 분리되고, 정전류원 CUR에 접속된다. 그리고, 정전류원 CUR을 통해 노드 N1에 전류가 흐름으로써, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 상승한다(도 14a의 (C)). 케이스 C1에서는, 정전류원 CUR이 흘리는 전류가 많으므로, 전압 VN1은, 문제가 없는 경우에 비하여 짧은 시간에서 상승한다. 그리고, 타이밍 t32에 있어서, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 인버터 IV1의 논리 역치 TH보다 높아지면, 인버터 IV1은 펄스 신호 PLS1을 고레벨로부터 저레벨로 변화시킨다(도 14a의 (D)). 그리고, 전압 VN1이 고레벨에 도달함으로써, 준비가 완료된다.
그리고, 전압 VN1이 고레벨에 도달한 후의 타이밍 t33에 있어서, 측거 제어부(28)는 제어 신호 XACT를 저레벨로부터 고레벨로 변화시킨다(도 14a의 (B)). 이에 의해, 노드 N1은 정전류원 CUR로부터 분리되어 접지되므로, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1은 고레벨로부터 저레벨로 변화한다(도 14a의 (C)). 노드 N1에 있어서의 전압 VN1은 인버터 IV1의 논리 역치 TH보다 낮아지므로, 인버터 IV1은 펄스 신호 PLS1을 저레벨로부터 고레벨로 변화시킨다(도 14a의 (D)).
이어서, 타이밍 t34에 있어서, 측거 제어부(28)는 제어 신호 XACT를 고레벨로부터 저레벨로 변화시킨다(도 14a의 (B)). 이에 의해, 노드 N1은 접지 노드로부터 분리되고, 정전류원 CUR에 접속된다. 그리고, 정전류원 CUR을 통해 노드 N1에 전류가 흐름으로써, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 상승한다(도 14a의 (C)). 케이스 C1에서는, 정전류원 CUR이 흘리는 전류가 많으므로, 전압 VN1은, 문제가 없는 경우에 비하여 짧은 시간에서 상승한다. 그리고, 타이밍 t35에 있어서, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 인버터 IV1의 논리 역치 TH보다 높아지면, 인버터 IV1은, 펄스 신호 PLS1을 고레벨로부터 저레벨로 변화시킨다(도 14a의 (D)).
이와 같이, 케이스 C1에서는, 정전류원 CUR이 흘리는 전류가 많으므로, 전압 VN1은, 타이밍 t34 이후에 있어서, 문제가 없는 경우에 비하여 짧은 시간에서 상승한다. 이에 의해, 펄스 신호 PLS1의 펄스 종료 타이밍이 빨라지고, 펄스 신호 PLS1의 펄스폭은 짧아지고, 이에 따라, 플립플롭(29)가 생성하는 펄스 신호 PLSA의 펄스폭도 또한 짧아진다.
도 14b는 케이스 C1에 있어서의 히스토그램 생성부(23)의 일 동작예를 나타내는 것이며, (A)는 문제가 없는 경우를 나타내고, (B)는 케이스 C1에 관한 문제가 있는 경우를 나타낸다. 도 14a의 (D)에 도시한 바와 같이, 케이스 C1에서는, 펄스 신호 PLS1의 펄스폭은 짧아진다. 이에 의해, 도 14b의 (B)에 도시한 바와 같이, 문제가 없는 경우(도 14b의 (A))에 비하여, 히스토그램에 있어서의 우측 단부가 좌측으로 이동하므로, 히스토그램의 분포폭이 좁아진다.
진단부(26)는 이와 같이, 히스토그램에 있어서의 우측 단부가 좌측으로 이동함으로써 히스토그램의 분포폭이 좁아지고 있는 경우에는, 수광부 P에, 정전류원 CUR이 흘리는 전류가 많아지는 문제가 발생하고 있다고 진단한다.
(케이스 C2)
이어서, 정전류원 CUR이 흘리는 전류가 적은 경우(케이스 C2)에 대해서 설명한다.
도 15a는, 케이스 C2에 있어서의 수광부 P의 일 동작예를 나타내는 것이다. 타이밍 t41에 있어서, 측거 제어부(28)는 제어 신호 XACT를 고레벨로부터 저레벨로 변화시킨다(도 15a의 (B)). 이에 의해, 노드 N1은, 접지 노드로부터 분리되고, 정전류원 CUR에 접속된다. 그리고, 정전류원 CUR을 통해 노드 N1에 전류가 흐름으로써, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 상승한다(도 15a의 (C)). 케이스 C2에서는, 정전류원 CUR이 흘리는 전류가 적으므로, 전압 VN1은, 문제가 없는 경우에 비하여 오랜 시간에서 상승한다. 그리고, 타이밍 t42에 있어서, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 인버터 IV1의 논리 역치 TH보다 높아지면, 인버터 IV1은, 펄스 신호 PLS1을 고레벨로부터 저레벨로 변화시킨다(도 15a의 (D)). 그리고, 전압 VN1이 고레벨에 도달함으로써, 준비가 완료된다.
그리고, 전압 VN1이 고레벨에 도달한 후의 타이밍 t43에 있어서, 측거 제어부(28)는 제어 신호 XACT를 저레벨로부터 고레벨로 변화시킨다(도 15a의 (B)). 이에 의해, 노드 N1은, 정전류원 CUR로부터 분리되어 접지되므로, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1은 고레벨로부터 저레벨로 변화한다(도 15a의 (C)). 노드 N1에 있어서의 전압 VN1은 인버터 IV1의 논리 역치 TH보다 낮아지므로, 인버터 IV1은, 펄스 신호 PLS1을 저레벨로부터 고레벨로 변화시킨다(도 15a의 (D)).
이어서, 타이밍 t44에 있어서, 측거 제어부(28)는 제어 신호 XACT를 고레벨로부터 저레벨로 변화시킨다(도 15a의 (B)). 이에 의해, 노드 N1은 접지 노드로부터 분리되고, 정전류원 CUR에 접속된다. 그리고, 정전류원 CUR을 통해 노드 N1에 전류가 흐름으로써, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 상승한다(도 15a의 (C)). 케이스 C2에서는, 정전류원 CUR이 흘리는 전류가 적으므로, 전압 VN1은, 문제가 없는 경우에 비하여 오랜 시간에서 상승한다. 그리고, 타이밍 t45에 있어서, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 인버터 IV1의 논리 역치 TH보다 높아지면, 인버터 IV1은, 펄스 신호 PLS1을 고레벨로부터 저레벨로 변화시킨다(도 15a의 (D)).
이와 같이, 케이스 C2에서는, 정전류원 CUR이 흘리는 전류가 적으므로, 전압 VN1은, 타이밍 t44 이후에 있어서, 문제가 없는 경우에 비하여 오랜 시간에서 상승한다. 이에 의해, 펄스 신호 PLS1의 펄스 종료 타이밍이 느려지고, 펄스 신호 PLS1의 펄스폭은 길어져, 이것에 따라, 플립플롭(29)가 생성하는 펄스 신호 PLSA의 펄스폭도 또한 길어진다.
도 15b는 케이스 C2에 있어서의 히스토그램 생성부(23)의 일 동작예를 나타내는 것이며, (A)는 문제가 없는 경우를 나타내고, (B)는 케이스 C2에 관한 문제가 있는 경우를 나타낸다. 도 15a의 (D)에 도시한 바와 같이, 케이스 C2에서는, 펄스 신호 PLS1의 펄스폭은 길어지므로, 플립플롭(29)가 생성하는 펄스 신호 PLSA의 펄스폭도 또한 길어진다. 이에 의해, 도 15b의 (B)에 도시한 바와 같이, 문제가 없는 경우(도 15b의 (A))에 비하여, 히스토그램에 있어서의 우측 단부가 우측으로 이동하므로, 히스토그램의 분포폭이 넓어진다.
진단부(26)는 이와 같이, 히스토그램에 있어서의 우측 단부가 우측으로 이동함으로써 히스토그램의 분포폭이 넓게 되어 있는 경우에는, 수광부 P에, 정전류원 CUR이 흘리는 전류가 적어지는 문제가 발생하고 있다고 진단한다.
(케이스 C3)
이어서, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 고레벨로 고착하는 경우(케이스 C3)에 대해서 설명한다.
도 16a는 케이스 C3에 있어서의 수광부 P의 일 동작예를 나타내는 것이다. 타이밍 t51에 있어서, 측거 제어부(28)는 제어 신호 XACT를 고레벨로부터 저레벨로 변화시킨다(도 16a의 (B)). 또한, 측거 제어부(28)는 타이밍 t52에 있어서, 제어 신호 XACT를 저레벨로부터 고레벨로 변화시키고, 타이밍 t53에 있어서, 제어 신호 XACT를 고레벨로부터 저레벨로 변화시킨다. 케이스 C3에서는, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 고레벨로 고착하고 있다(도 16a의 (C)). 따라서, 인버터 IV1은 펄스 신호 PLS1을 저레벨로 유지한다(도 16a의 (D)).
이와 같이, 케이스 C3에서는, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 고레벨로 고착하고 있으므로, 펄스 신호 PLS1은 저레벨로 유지되고, 이에 따라, 플립플롭(29)가 생성하는 펄스 신호 PLSA도 또한 저레벨로 유지된다.
도 16b는 케이스 C3에 있어서의 히스토그램 생성부(23)의 일 동작예를 나타내는 것이며, (A)는 문제가 없는 경우를 나타내고, (B)는 케이스 C3에 관한 문제가 있는 경우를 나타낸다. 도 16a의 (D)에 도시한 바와 같이, 케이스 C3에서는, 펄스 신호 PLS1은 저레벨로 유지되므로, 플립플롭(29)가 생성하는 펄스 신호 PLSA도 또한 저레벨로 유지된다. 이에 의해, 도 16b의 (B)에 도시한 바와 같이, 히스토그램에서는, 모든 빈에 있어서의 빈도가 "0"이 된다.
진단부(26)는 이와 같이, 모든 빈에 있어서의 빈도가 "0"인 경우에는, 수광부 P에, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 고레벨로 고착하는 문제가 발생하고 있다고 진단한다.
(케이스 C4)
이어서, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 저레벨로 고착하는 경우(케이스 C4)에 대해서 설명한다.
도 17a는 케이스 C4에 있어서의 수광부 P의 일 동작예를 나타내는 것이다. 타이밍 t61에 있어서, 측거 제어부(28)는 제어 신호 XACT를 고레벨로부터 저레벨로 변화시킨다(도 17a의 (B)). 또한, 측거 제어부(28)는 타이밍 t62에 있어서, 제어 신호 XACT를 저레벨로부터 고레벨로 변화시키고, 타이밍 t63에 있어서, 제어 신호 XACT를 고레벨로부터 저레벨로 변화시킨다. 케이스 C4에서는, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 저레벨로 고착하고 있다(도 17a의 (C)). 따라서, 인버터 IV1은, 펄스 신호 PLS1을 고레벨로 유지한다(도 17a의 (D)).
이와 같이, 케이스 C4에서는, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 저레벨로 고착하고 있으므로, 펄스 신호 PLS1은 고레벨로 유지되고, 이에 따라, 플립플롭(29)가 생성하는 펄스 신호 PLSA도 또한 고레벨로 유지된다.
도 17b는 케이스 C4에 있어서의 히스토그램 생성부(23)의 일 동작예를 나타내는 것이며, (A)는 문제가 없는 경우를 나타내고, (B)는 케이스 C4에 관한 문제가 있는 경우를 나타낸다. 도 17a의 (D)에 도시한 바와 같이, 케이스 C4에서는, 펄스 신호 PLS1은 고레벨로 유지되므로, 플립플롭(29)가 생성하는 펄스 신호 PLSA도 또한 고레벨로 유지된다. 이에 의해, 도 17b의 (B)에 도시한 바와 같이, 히스토그램에서는, 모든 빈에 있어서의 빈도가 "1"이 된다.
진단부(26)는 이와 같이, 모든 빈에 있어서의 빈도가 "1"인 경우에는, 수광부 P에, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 저레벨로 고착하는 문제가 발생하고 있다고 진단한다.
(케이스 C5)
이어서, 포토다이오드 PD의 캐소드가 저레벨로 고착하거나, 혹은 포토다이오드 PD의 애노드 및 캐소드가 서로 쇼트하는 경우(케이스 C5)에 대해서 설명한다.
도 18은 선택된 수광부 P 및 그 수광부 P가 생성한 펄스 신호 PLS1에 기초하여 동작을 행하는 플립플롭(29)을 나타내는 것이다. 이 도 18에서는, 도 8과 마찬가지로, 설명의 편의상, 회로를 간략화해서 그리고 있다.
도 19a는 케이스 C5에 있어서의 수광부 P의 일 동작예를 나타내는 것이며, (A)는 제어 신호 ENBIST의 파형을 나타내고, (B)는 제어 신호 XACT의 파형을 나타내고, (C)는 노드 N1에 있어서의 전압 VN1의 파형을 나타내고, (D)는 펄스 신호 PLS1(펄스 신호 PLS)의 파형을 나타낸다.
이 자기 진단 동작에서는, 측거 제어부(28)는 제어 신호 ENBIST를 저레벨로 한다(도 19a의 (A)). 이에 의해, 수광부 P에서는, 도 18에 도시한 바와 같이, 트랜지스터 MP1이 온 상태가 되고, 트랜지스터 MN1이 오프 상태가 된다. 그 결과, 포토다이오드 PD의 캐소드는, 접지 노드로부터 분리되고, 노드 N1에 접속된다. 또한, 도 18에 도시한 바와 같이, 측거 제어부(28)는 포토다이오드 PD의 애노드에 인가하는 전원 전압 VNEG을 "0V"로 한다. 또한, 이 예에서는, 전원 전압 VNEG을 "0V"로 했지만, 이에 한정되는 것이 아니고, 포토다이오드 PD(싱글 포톤 애벌란시 다이오드)을 동작시키지 않는 것 같은 전압을 인가 할 수 있다. 예를 들어, 측거 동작에 있어서 전원 전압 VNEG를 "-20V"로 하는 경우에는, 이 자기 진단 동작에서는, 전원 전압 VNEG를 "-10V"로 해도 된다. 이에 의해, 포토다이오드 PD는 오프 상태가 되고, 포토다이오드 PD의 애노드와 캐소드는, 전기적으로 절연된다. 즉, 도 11의 예에서는 트랜지스터 MP1을 오프 상태로 했지만, 이 도 18의 예에서는, 트랜지스터 MP1을 온 상태로 함과 함께 포토다이오드 PD를 오프 상태로 하고 있다. 이에 의해, 이하에 설명하는 바와 같이, 포토다이오드 PD의 캐소드에 관한 자기 진단을 행할 수 있다. 또한, 이와 같이 해서도, 상술한 케이스 C1 내지 C4의 자기 진단 동작(도 14a, 14b, 15a, 15b, 16a, 16b, 17a, 17b)과 마찬가지 동작을 행할 수 있다.
타이밍 t71에 있어서, 측거 제어부(28)는 제어 신호 XACT를 고레벨로부터 저레벨로 변화시킨다(도 19a의 (B)). 또한, 측거 제어부(28)는 타이밍 t72에 있어서, 제어 신호 XACT를 저레벨로부터 고레벨로 변화시키고, 타이밍 t73에 있어서, 제어 신호 XACT를 고레벨로부터 저레벨로 변화시킨다. 문제가 없는 경우에는, 도 12의 경우와 마찬가지로, 제어 신호 XACT에 따라서 노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 변화하고, 이 전압 VN1에 따라서 펄스 신호 PLS1은 변화한다. 한편, 케이스 C5에서는, 포토다이오드 PD의 캐소드가 저레벨로 고착하거나, 혹은 포토다이오드 PD의 애노드 및 캐소드가 서로 쇼트하고 있다. 따라서, 전압 VN1은 저레벨을 유지한다(도 19a의 (C)). 따라서, 인버터 IV1은, 펄스 신호 PLS1을 고레벨로 유지한다(도 19a의 (D)).
도 19b는 케이스 C5에 있어서의 히스토그램 생성부(23)의 일 동작예를 나타내는 것이며, (A)는 문제가 없는 경우를 나타내고, (B)는 케이스 C5에 관한 문제가 있는 경우를 나타낸다. 도 19a의 (D)에 도시한 바와 같이, 케이스 C5에서는, 펄스 신호 PLS1은 고레벨로 유지되므로, 플립플롭(29)가 생성하는 펄스 신호 PLSA도 또한 고레벨로 유지된다. 이에 의해, 도 19b의 (B)에 도시한 바와 같이, 히스토그램에서는, 모든 빈에 있어서의 빈도가 "1"이 된다.
진단부(26)는, 이와 같이, 제어 신호 ENBIST를 저레벨로 하고, 전원 전압 VNEG을 "0V"로 한 경우에 있어서, 모든 빈에 있어서의 빈도가 "1"인 경우에는, 수광부 P에, 포토다이오드 PD의 캐소드가 저레벨로 고착하거나, 혹은 포토다이오드 PD의 애노드 및 캐소드가 서로 쇼트하는 문제가 발생하고 있다고 진단한다.
이와 같이 해서, 진단부(26)는 수광부 P에 있어서의 케이스 C1 내지 C5에 나타낸 바와 같은 문제의 진단 처리를 행한다. 그리고, 출력부(27)는 진단부(26)의 진단 처리의 결과를, 진단 결과 신호 S2로서 출력한다.
이와 같이, 광 검출 시스템(1)에서는, 포토다이오드 PD와, 온 상태가 됨으로써 포토다이오드 PD와 노드 N1을 접속하는 제1 스위치(트랜지스터 MP1)와, 온 상태가 됨으로써 노드 N1에 소정의 전압(이 예에서는 접지 전압)을 인가하는 제2 스위치(트랜지스터 MN2)와, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1에 기초하여 펄스 신호 PLS1을 생성하는 신호 생성부(인버터 IV1)을 갖는 수광부 P를 마련하도록 했다. 펄스 신호 PLS1에 기초하여, 펄스 신호 PLS가 변화하는 타이밍을 검출하는 검출부(플립플롭부(22) 및 히스토그램 생성부(23))을 마련하도록 했다. 제2 스위치(트랜지스터 MN2)을 온 상태로 했을 때의 검출부 검출 결과에 따른 진단 결과 신호 S2를 출력하는 출력부(27)을 마련하도록 했다. 이에 의해, 광 검출 시스템(1)에서는, 트랜지스터 MN2를 온 상태로 한 경우에 있어서, 수광부 P가 원하는 동작을 행할 수 있는지 여부를 확인할 수 있으므로, 수광부 P의 자기 진단을 행할 수 있다.
또한, 광 검출 시스템(1)에서는, 도 6에 도시한 바와 같이, 측거 기간 T1에 있어서 측거 동작을 행하고, 블랭킹 기간 T2에 있어서 자기 진단 동작을 행하도록 했으므로, 측거 동작을 계속하면서, 수광부 P의 자기 진단을 행할 수 있다.
[효과]
이상과 같이 본 실시 형태에서는, 포토다이오드와, 온 상태가 됨으로써 포토다이오드와 노드 N1을 접속하는 제1 스위치와, 온 상태가 됨으로써 노드 N1에 소정의 전압을 인가하는 제2 스위치와, 노드 N1의 전압에 기초하여 펄스 신호를 생성하는 신호 생성부를 갖는 수광부를 마련하도록 했다. 펄스 신호에 기초하여, 펄스 신호가 변화하는 타이밍을 검출하는 검출부를 마련하도록 했다. 제2 스위치를 온 상태로 했을 때의 검출부 검출 결과에 따른 진단 결과 신호를 출력하는 출력부를 마련하도록 했다. 이에 의해, 자기 진단을 행할 수 있다.
[변형예 1-1]
상기 실시 형태에서는, 플립플롭부(22)가 펄스 신호 PLS를 샘플링하고, 히스토그램 생성부(23)가, 그 샘플링 결과에 기초하여 히스토그램을 생성했지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 이하에, 본 변형예에 관한 광 검출 시스템(1A)에 대해서 상세하게 설명한다.
광 검출 시스템(1A)는, 상기 실시 형태에 따른 광 검출 시스템(1)(도 1)과 마찬가지로, 광 검출부(20A)를 구비하고 있다.
도 20은 광 검출부(20A)의 일 구성예를 나타내는 것이다. 광 검출부(20A)는 TDC(Time to Digital Converter)부(22A)와, 히스토그램 생성부(23A)와, 진단부(26A)를 갖고 있다.
TDC부(22A)는, 화소 어레이(21)로부터 공급된 복수의 펄스 신호 PLS의 상승 타이밍을 검출함으로써, 복수의 타이밍 코드 TCODE를 생성하도록 구성된다.
도 21은 TDC부(22A)의 일 구성예를 나타내는 것이다. TDC부(22A)는 복수의 TDC(29A)를 갖고 있다. 복수의 TDC(29A)는, 화소 어레이(21)로부터 공급되는 복수의 펄스 신호 PLS에 각각 대응해서 마련된다. 복수의 TDC(29A) 각각은, 클럭 신호 CLK에 기초하여 카운트 동작을 행하고, 펄스 신호 PLS의 상승 에지에 기초하여 카운트값을 래치함으로써, 타이밍 코드 TCODE를 생성하도록 구성된다. 그리고, TDC부(22A)는, 복수의 TDC(29A)가 생성한 타이밍 코드 TCODE를 히스토그램 생성부(23A)에 공급하도록 되어 있다.
히스토그램 생성부(23A)는 TDC부(22A)로부터 공급된 복수의 타이밍 코드 TCODE 각각에 기초하여, 펄스 신호 PLS의 펄스의 발생 타이밍을 나타내는 히스토그램을 생성하도록 구성된다. 구체적으로는, 측거 동작에서는, 광 검출부(20)는 반사광 펄스 L1을 검출함으로써 펄스 신호 PLS를 생성하므로, 히스토그램 생성부(23)는 복수의 펄스 신호 PLSA에 기초하여, 복수의 수광부 P 각각에 있어서의 수광 타이밍을 나타내는 히스토그램을 생성한다. 또한, 자기 진단 동작에서는, 광 검출부(20)는 제어 신호 XACT에 기초하여 펄스 신호 PLS를 생성하므로, 히스토그램 생성부(23)는 복수의 펄스 신호 PLSA에 기초하여, 복수의 수광부 P 각각에 있어서의, 제어 신호 XACT에 기초한 펄스 신호 PLS의 펄스의 발생 타이밍을 나타내는 히스토그램을 생성하도록 되어 있다.
진단부(26A)는, 히스토그램 생성부(23A)로부터 공급된, 제어 신호 XACT에 기초한 펄스 신호 PLS의 펄스의 발생 타이밍의 데이터에 기초하여, 화소 어레이(21)에 있어서의 복수의 수광부 P의 진단 처리를 행하도록 구성된다.
여기서, TDC부(22A) 및 히스토그램 생성부(23A)는, 본 개시에 있어서의 「검출부」의 일 구체예에 대응한다.
도 22는 측거 동작에 있어서의 히스토그램 생성부(23A)의 일 동작예를 나타내는 것이며, (A)는 광 펄스 L0을 1회 사출했을 때에 얻어진, 어떤 1개의 수광부 P에 관한 히스토그램을 나타내고, (B)는, 광 펄스 L0을 복수회 사출했을 때에 얻어진, 그 수광부 P에 관한 히스토그램을 나타낸다.
광 검출 시스템(1A)는 광 펄스 L0을 1회 사출함으로써, 반사광 펄스 L1의 수광 타이밍에 따른 타이밍 코드 TCODE를 생성한다. 이것에 따라, 히스토그램 생성부(23A)는, 도 22의 (A)에 나타낸 히스토그램을 생성한다. 이 예에서는, 광 펄스 L0을 1회 사출하고 있으므로, 빈도는 "1"이다.
광 검출 시스템(1A)는 1개의 측거 기간 T1에 있어서, 광 펄스 L0을 복수회 반복 사출한다. 이에 의해, 도 22의 (A)에 나타낸 바와 같은 데이터가 복수회 분 축적된다. 이에 의해, 히스토그램 생성부(23A)는, 도 22의 (B)에 나타낸 히스토그램을 생성한다. 광 검출 시스템(1)은, 예를 들어 이 히스토그램의 무게 중심 위치에 기초하여, 수광 타이밍을 산출할 수 있다.
히스토그램 생성부(23A)는, 복수의 수광부 P 각각에 대해서, 도 22의 (B)에 나타낸 히스토그램을 생성하고, 복수의 수광부 P 각각에 대해서, 수광 타이밍을 산출한다.
자기 진단 동작에서는, 진단부(26A)는, 상술한 케이스 C3 내지 C5와 같은 문제를 진단할 수 있다.
노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 고레벨로 고착하는 경우(케이스 C3)에는, 수광부 P는, 도 16a에 도시한 바와 같이, 펄스 신호 PLS1을 저레벨로 유지한다(도 16a의 (D)).
도 23은 히스토그램 생성부(23A)의 일 동작예를 나타내는 것이며, (A)는 문제가 없는 경우를 나타내고, (B)는 케이스 C3에 관한 문제가 있는 경우를 나타낸다. 문제가 없는 경우에는, 도 23의 (A)에 도시한 바와 같이, 펄스 신호 PLS의 상승 타이밍에 따른 타이밍 코드 TCODE에서, 빈도가 "1"이 된다.
케이스 C3에서는, 펄스 신호 PLS1은 저레벨로 유지되므로, 펄스 신호 PLS에 상승 에지가 발생하지 않기 때문에, TDC(29A)는 타이밍 코드 TCODE를 생성하지 않는다. 이에 의해, 히스토그램에서는, 도 23의 (B)에 도시한 바와 같이, 모든 빈에 있어서의 빈도가 "0"이 된다. 진단부(26A)는, 이와 같이, 모든 빈에 있어서의 빈도가 "0"인 경우에는, 수광부 P에 문제가 발생하고 있다고 진단한다.
노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 저레벨로 고착하는 경우(케이스 C4)에는, 수광부 P는, 도 17a에 도시한 바와 같이, 펄스 신호 PLS1을 고레벨로 유지한다(도 17a의 (D)).
케이스 C4에서는, 펄스 신호 PLS1은 고레벨로 유지되므로, 펄스 신호 PLS에 상승 에지가 발생하지 않기 때문에, 도 23에 도시한 바와 같이, TDC(29A)는 타이밍 코드 TCODE를 생성하지 않는다. 이에 의해, 히스토그램에서는, 모든 빈에 있어서의 빈도가 "0"이 된다. 진단부(26A)는, 이와 같이, 모든 빈에 있어서의 빈도가 "0"인 경우에는, 수광부 P에 문제가 발생하고 있다고 진단한다.
포토다이오드 PD의 캐소드가 저레벨로 고착하거나, 혹은 포토다이오드 PD의 애노드 및 캐소드가 서로 쇼트하는 경우(케이스 C5)에는, 수광부 P는 도 19a에 도시한 바와 같이, 펄스 신호 PLS1을 고레벨로 유지한다(도 19a의 (D)).
케이스 C5에서는, 펄스 신호 PLS1은 고레벨로 유지되므로, 펄스 신호 PLS에 상승 에지가 발생하지 않기 때문에, TDC(29A)는 타이밍 코드 TCODE를 생성하지 않는다. 이에 의해, 도 23의 (B)에 도시한 바와 같이, 히스토그램에서는, 모든 빈에 있어서의 빈도가 "0"이 된다. 진단부(26A)는, 이와 같이, 모든 빈에 있어서의 빈도가 "0"인 경우에는, 수광부 P에 문제가 발생하고 있다고 진단한다.
[변형예 1-2]
상기 실시 형태에서는, 1개의 블랭킹 기간 T2에 있어서, 화소 어레이(21)에 있어서의 복수의 수광부 P 중, 검출 대상인 복수의 수광부 P를 순차 선택했지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 이 대신에, 예를 들어 도 24에 나타내는 바와 같이, 복수(이 예에서는 2개)의 블랭킹 기간 T2에 있어서, 화소 어레이(21)에 있어서의 복수의 수광부 P 중, 검출 대상인 복수의 수광부 P를 순차 선택해도 된다. 이 예에서는, 2개의 블랭킹 기간 T2 중 최초의 블랭킹 기간 T2에 있어서, 화소 어레이(21)의 좌 절반에 있어서의 복수의 수광부 P 중, 검출 대상인 복수의 수광부 P를 순차 선택하고, 다음 블랭킹 기간 T2에 있어서, 화소 어레이(21)의 우측 절반에 있어서의 복수의 수광부 P 중, 검출 대상인 복수의 수광부 P를 순차 선택한다. 이에 의해, 블랭킹 기간 T2의 시간 길이를 짧게 할 수 있으므로, 예를 들어 단위 시간당 측거 동작의 빈도를 높일 수 있다.
[변형예 1-3]
상기 실시 형태에서는, 측거 동작에 있어서, 도 8에 도시한 바와 같이, 트랜지스터 MN2를 오프 상태로 유지했지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 이 대신에, 예를 들어 도 25에 나타내는 바와 같이, 이 트랜지스터 MN2를 온 오프해도 된다. 이에 의해, 예를 들어 이하에 설명한 바와 같이, 측거 동작에 있어서, 발광부(11)가 광 펄스 L0을 사출하는 기간에 있어서, 이 트랜지스터 MN2를 온 상태로 함으로써, 광 검출부(20)의 오검출을 방지할 수 있다.
도 26은 블랭킹 기간 T2로부터 측거 기간 T1로 이행하는 타이밍의 전후에 있어서의 광 검출 시스템(1)의 일 동작예를 나타내는 것이며, (A)는 제어 신호 ENBIST의 파형을 나타내고, (B)는 제어 신호 XACT의 파형을 나타내고, (C)는 발광부(11)로부터 사출되는 광의 파형을 나타내고, (D)는 광 검출부(20)에 입사하는 광의 파형을 나타내고, (E)는 노드 N1에 있어서의 전압 VN1의 파형을 나타내고, (F)는 펄스 신호 PLS1의 파형을 나타낸다.
블랭킹 기간 T2에서는, 광 검출 시스템(1)은 자기 진단을 행한다. 이 예에서는, 측거 제어부(28)는 타이밍 t81 내지 t82의 기간에 있어서 제어 신호 XACT를 고레벨로 하고, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1 및 펄스 신호 PLS1이, 이 제어 신호 XACT에 따라서 변화한다(도 26의 (B), (E), (F)).
그리고, 타이밍 t83에 있어서, 측거 제어부(28)는 제어 신호 ENBIST를 고레벨로부터 저레벨로 변화시킨다(도 26 (A)). 이에 의해, 트랜지스터 MP1이 온 상태가 됨과 함께 트랜지스터 MN1이 오프 상태가 되고, 포토다이오드 PD의 캐소드가 접지 노드로부터 분리되고, 노드 N1에 접속된다.
또한, 이 타이밍 t83에 있어서, 측거 제어부(28)는 제어 신호 XACT를 저레벨로부터 고레벨로 변화시킨다(도 26의 (B)). 이에 의해, 트랜지스터 MN2가 온 상태가 됨과 함께 트랜지스터 MP3이 오프 상태가 된다. 그 결과, 노드 N1은, 정전류원 CUR로부터 분리되고, 접지된다. 이와 같이 전압 VN1이 고레벨로부터 저레벨로 변화하므로 (도 26의 (E)), 인버터 IV1은 펄스 신호 PLS1을 저레벨로부터 고레벨로 변화시킨다(도 26의 (F)).
그리고, 타이밍 t84에 있어서, 블랭킹 기간 T2가 종료하고, 측거 기간 T1이 개시한다. 이 타이밍 t84에 있어서, 발광부(11)는 제어부(14)로부터의 지시에 기초하여, 광 펄스 L0을 사출한다(도 26의 (C)). 이때, 제어 신호 XACT는 고레벨이므로(도 26의 (B)), 트랜지스터 MN2는 온 상태이다. 따라서, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1은 저레벨로 유지된다.
그리고, 그 후의 타이밍 t85에 있어서, 측거 제어부(28)는 제어 신호 XACT를 고레벨로부터 저레벨로 변화시킨다(도 26의 (B)). 이에 의해, 트랜지스터 MP3이 온 상태가 됨과 함께 트랜지스터 MN2가 오프 상태가 된다. 그 결과, 노드 N1은 접지 노드로부터 분리되어 정전류원 CUR에 접속된다. 정전류원 CUR을 통해 노드 N1에 전류가 흐름으로써, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 상승한다(도 26의 (E)). 그리고, 타이밍 t86에 있어서, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 인버터 IV1의 논리 역치 TH보다 높아지면, 인버터 IV1은, 펄스 신호 PLS1을 고레벨로부터 저레벨로 변화시킨다(도 26의 (F)).
이 이후의 동작은, 상기 실시 형태의 경우(도 9)와 마찬가지이다.
이와 같이, 본 변형예에서는, 발광부(11)가 광 펄스 L0을 사출하는 기간에 있어서, 이 트랜지스터 MN2를 온 상태로 하였다. 이에 의해, 예를 들어 발광부(11)로부터 사출된 광 펄스 L0이, 광 검출 시스템(1)의 하우징의 내벽에서 반사하여, 광 검출부(20)에 입사한 경우에도, 광 검출부(20)는 이 광에 기초하여 펄스 신호 PLS1의 펄스를 생성시키지 않는다. 그 결과, 광 검출부(20)에서는, 오검출을 방지할 수 있다.
이 예에서는, 도 25에 도시한 바와 같이, 1개의 트랜지스터 MN2를 사용했지만, 이에 한정되는 것이 아니고, 도 27에 나타내는 바와 같이, 트랜지스터 MN2와는 별도로, 측거 기간 T1에 있어서 온 오프하는 트랜지스터 MN3을 마련해도 된다.
[변형예 1-4]
상기 실시 형태에서는, 수광부 P를 데이지 체인 접속하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 이 대신에, 예를 들어 화소 어레이(21)에 있어서의 복수의 수광부 P에 각각 대응하는 복수의 플립플롭(29)을 마련하고, 수광부 P 및 플립플롭(29)을 일대일로 접속해도 된다. 본 변형예에 관한 광 검출 시스템(1D)은, 상기 실시 형태에 따른 광 검출 시스템(1)(도 1)과 마찬가지로, 광 검출부(20D)를 구비하고 있다. 광 검출부(20D)는, 상기 실시 형태에 따른 광 검출부(20)(도 2)와 마찬가지로, 화소 어레이(21D)와, 플립플롭부(22D)를 갖고 있다. 화소 어레이(21D)는 매트릭스상으로 배치된 복수의 수광부 P를 갖는다. 플립플롭부(22D)는 복수의 수광부 P에 대응하는 복수의 플립플롭(29)을 갖고 있다.
도 28은 본 변형예에 관한 수광부 P 및 플립플롭(29)의 일 구성예를 나타내는 것이다. 수광부 P는 포토다이오드 PD와, 트랜지스터 MN1, MP1, MP2, MP3, MN2와, 인버터 IV1을 갖고 있다. 본 변형예에 관한 수광부 P는, 상기 실시 형태에 따른 수광부 P(도 3)로부터, 논리곱 회로 AND1 및 논리합 회로 OR1을 생략한 것이다. 본 변형예에 관한 수광부 P에서는, 인버터 IV1은 노드 N1에 있어서의 전압 VN1의 반전 전압을 생성함으로써 펄스 신호 PLS를 생성하도록 구성된다. 플립플롭(29)은, 이 인버터 IV1로부터 출력된 펄스 신호 PLS에 기초하여 동작하도록 되어 있다.
도 29는 광 검출부(20D)의 일 실장예를 나타내는 것이다. 이 예에서는, 광 검출부(20D)를 2매의 반도체 기판(101, 102)에 형성하고 있다. 반도체 기판(101)은, 광 검출부(20D)의 수광면측에 배치되고, 반도체 기판(102)는 광 검출부(20D)의 수광면측과는 반대측에 배치된다. 반도체 기판(101, 102)는 서로 중첩된다. 반도체 기판(101)의 배선과, 반도체 기판(102)의 배선은, 배선(103)에 의해 접속된다. 배선(103)은, 예를 들어 Cu-Cu 결합이나 범프 결합 등의 금속 결합 등을 사용할 수 있다. 예를 들어, 도 28에 나타낸 수광부 P의 포토다이오드 PD는, 반도체 기판(101)에 배치되고, 수광부 P에 있어서의 포토다이오드 PD 이외의 소자 및 그 수광부 P에 접속된 플립플롭(29)은, 반도체 기판(102)에 배치된다. 수광부 P의 포토다이오드 PD와, 그 수광부 P에 있어서의 포토다이오드 PD 이외의 소자 및 그 수광부 P에 접속된 플립플롭(29)은, 반도체 기판(101, 102)에 있어서의, 서로 대응하는 영역에 배치된다.
[기타 변형예]
또한, 이들 변형예 중 2 이상을 조합해도 된다.
<2. 제2 실시 형태>
이어서, 제2 실시 형태에 따른 광 검출 시스템(2)에 대해서 설명한다. 본 실시 형태는, 복수의 수광부 P의 자기 진단을 통합해서 행하도록 구성된다. 또한, 상기 제1 실시 형태에 따른 광 검출 시스템(1)과 실질적으로 동일한 구성 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 적절히 설명을 생략한다.
본 실시 형태에 따른 광 검출 시스템(2)은, 제1 실시 형태에 따른 광 검출 시스템(1)(도 1)과 마찬가지로, 광 검출부(30)를 구비하고 있다.
도 30은 광 검출부(30)의 일 구성예를 나타내는 것이다. 광 검출부(30)는 플립플롭부(32)와, 히스토그램 생성부(33)와, 진단부(36)를 갖고 있다.
도 31은 플립플롭부(32)의 일 구성예를 나타내는 것이다. 플립플롭부(32)는, 복수의 플립플롭(29)와, 복수의 논리곱 회로(37)와, 복수의 플립플롭(38)을 갖고 있다.
복수의 논리곱 회로(37) 각각은, 4개의 펄스 신호 PLS의 논리곱을 구하도록 구성된다. 또한, 이 예에서는, 논리곱 회로(37)는 4개의 펄스 신호 PLS의 논리곱을 구하도록 했지만, 이에 한정되는 것이 아니고, 예를 들어 2개 또는 3개의 펄스 신호 PLS의 논리곱을 구하도록 해도 되고, 5개 이상의 펄스 신호 PLS의 논리곱을 구하도록 해도 된다.
복수의 플립플롭(38)은 복수의 논리곱 회로(37)에 각각 대응해서 마련된다. 복수의 플립플롭(38) 각각은, 대응하는 논리곱 회로(37)의 출력 신호를 클럭 신호 CLK에 기초해서 샘플링함으로써 펄스 신호 PLSB를 생성하도록 구성된다. 이 펄스 신호 PLSB는, 진단 처리 동작에 있어서 사용된다. 즉, 광 검출 시스템(2)은, 진단 처리 동작에서는, 4개의 수광부 P를 통합해서 진단한다.
히스토그램 생성부(33)는, 측거 동작에 있어서, 복수의 펄스 신호 PLSA에 기초하여, 복수의 수광부 P 각각에 있어서의 수광 타이밍을 나타내는 히스토그램을 생성한다. 또한, 히스토그램 생성부(33)는, 자기 진단 동작에 있어서, 복수의 펄스 신호 PLSB에 기초하여, 복수의 수광부 P 각각에 있어서의, 제어 신호 XACT에 기초한 펄스 신호 PLS의 펄스의 발생 타이밍을 나타내는 히스토그램을 생성하도록 되어 있다.
진단부(36)는 히스토그램 생성부(33)로부터 공급된, 제어 신호 XACT에 기초한 펄스 신호 PLS의 펄스의 발생 타이밍의 데이터에 기초하여, 화소 어레이(21)에 있어서의 복수의 수광부 P의 진단 처리를 행하도록 구성된다. 이 진단부(36)는, 4개의 수광부 P를 통합해서 진단함으로써, 복수의 수광부 P의 진단 처리를 행하도록 되어 있다.
여기서, 플립플롭부(32) 및 히스토그램 생성부(33)는, 본 개시에 있어서의 「검출부」의 일 구체예에 대응한다.
광 검출 시스템(2)은, 제1 실시 형태에 따른 광 검출 시스템(1)의 경우(도 6)과 마찬가지로, 측거 기간 T1에 있어서 측거 동작을 행하고, 블랭킹 기간 T2에 있어서, 화소 어레이(21)에 있어서의 복수의 수광부 P의 자기 진단을 행한다. 광 검출 시스템(2)의 측거 동작은, 제1 실시 형태에 따른 광 검출 시스템(1)의 경우(도 7 내지 10)와 마찬가지이다.
자기 진단 동작에서는, 진단부(36)는, 상술한 케이스 C1, C3과 같은 문제를 진단할 수 있다.
(케이스 C1)
정전류원 CUR이 흘리는 전류가 많은 경우(케이스 C1)에는, 도 14a에 도시한 바와 같이, 문제가 없는 경우에 비하여, 펄스 신호 PLS1의 펄스폭이 짧아진다(도 14a의 (D)).
도 32는 히스토그램 생성부(33)의 일 동작예를 나타내는 것이며, (A)는 4개의 수광부 P의 어느 것에도 문제가 없는 경우를 나타내고, (B)는 4개의 수광부 P 중 적어도 하나에 케이스 C1에 관한 문제가 있는 경우를 나타낸다. 4개의 수광부 P의 어느 것에도 문제가 없는 경우에는, 그 4개의 수광부 P에 의해 생성된 4개의 펄스 신호 PLS는, 거의 동일한 파형을 갖는다. 플립플롭부(32)의 논리곱 회로(37)는 4개의 수광부 P로부터 공급된 펄스 신호 PLS의 논리곱을 구한다. 논리곱 회로(37)의 출력 신호는, 이들 4개의 펄스 신호 PLS와 거의 동일한 파형을 갖는다. 따라서, 도 32(A)에 도시한 바와 같이, 빈도가 "1"인 히스토그램이 얻어진다. 이 히스토그램의 좌측 단부는, 펄스 신호 PLS에 있어서의 펄스의 발생 타이밍에 대응하고, 히스토그램의 분포의 폭은, 펄스 신호 PLS에 있어서의 펄스의 펄스폭에 대응한다.
4개의 수광부 P 중 적어도 하나에 케이스 C1에 관한 문제가 있는 경우에는, 그 문제가 있는 수광부 P에서는, 도 14a에 도시한 바와 같이, 펄스 신호 PLS1의 펄스 종료 타이밍이 빨라지는 것에 의해, 펄스폭이 짧아진다(도 14a의 (D)). 플립플롭부(32)의 논리곱 회로(37)는 4개의 수광부 P로부터 공급된 펄스 신호 PLS의 논리곱을 구한다. 논리곱 회로(37)의 출력 신호는, 문제가 있는 수광부 P가 생성하는 펄스 신호 PLS1과 마찬가지로, 펄스폭이 짧은 신호가 된다. 그 결과, 도 32(B)에 도시한 바와 같이, 문제가 없는 경우(도 32 (A))에 비하여, 히스토그램에 있어서의 우측 단부가 좌측으로 이동하므로, 히스토그램의 분포폭이 좁아진다.
진단부(36)는, 이와 같이, 히스토그램에 있어서의 우측 단부가 좌측으로 이동함으로써 히스토그램의 분포폭이 좁아지고 있는 경우에는, 4개의 수광부 P 중 적어도 하나에, 정전류원 CUR이 흘리는 전류가 많아지는 문제가 발생하고 있다고 진단한다.
(케이스 C3)
노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 고레벨로 고착하는 경우(케이스 C3)에는, 수광부 P는, 도 16a에 도시한 바와 같이, 펄스 신호 PLS1을 저레벨로 유지한다(도 16a의 (D)).
도 33은 히스토그램 생성부(33)의 일 동작예를 나타내는 것이며, (A)는 4개의 수광부 P의 어느 것에도 문제가 없는 경우를 나타내고, (B)는 4개의 수광부 P 중 적어도 하나에 케이스 C3에 관한 문제가 있는 경우를 나타낸다. 4개의 수광부 P 중 적어도 하나에 케이스 C3에 관한 문제가 있는 경우에는, 그 문제가 있는 수광부 P에서는, 도 16a에 도시한 바와 같이, 펄스 신호 PLS1은 저레벨로 유지된다(도 16a의 (D)). 플립플롭부(32)의 논리곱 회로(37)는 4개의 수광부 P로부터 공급된 펄스 신호 PLS의 논리곱을 구한다. 이에 의해, 논리곱 회로(37)의 출력 신호는, 저레벨로 유지된다. 그 결과, 도 33의 (B)에 도시한 바와 같이, 히스토그램에서는, 모든 빈에 있어서의 빈도가 "0"이 된다.
진단부(36)는, 이와 같이, 모든 빈에 있어서의 빈도가 "0"인 경우에는, 4개의 수광부 P 중 적어도 하나에, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 고레벨로 고착하는 문제가 발생하고 있다고 진단한다.
이와 같이, 광 검출 시스템(3)에서는, 복수 (이 예에서는 4개)의 수광부 P가 각각 생성한 펄스 신호 PLS에 기초하여 합성 펄스 신호(펄스 신호 PLSB)을 생성하고, 이 합성 펄스 신호가 변화하는 타이밍을 검출하도록 했으므로, 진단 처리를 행할 수 있다.
이상과 같이 본 실시 형태에서는, 복수의 수광부가 각각 생성한 펄스 신호에 기초하여 합성 펄스 신호를 생성하고, 이 합성 펄스 신호가 변화하는 타이밍을 검출하도록 했으므로, 진단 처리를 행할 수 있다.
[변형예 2-1]
상기 실시 형태에서는, 도 31에 도시한 바와 같이, 논리곱 회로(37)가 4개의 펄스 신호 PLS의 논리곱을 구함으로써, 4개의 수광부 P의 자기 진단을 통합해서 행하도록 했지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 이 대신에, 4개의 펄스 신호 PLS의 논리합을 구함으로써, 4개의 수광부 P의 자기 진단을 통합해서 행하도록 해도 된다. 이하에, 본 변형예에 관한 광 검출 시스템(2A)에 대해서, 상세하게 설명한다.
본 실시 형태에 따른 광 검출 시스템(2A)는, 제1 실시 형태에 따른 광 검출 시스템(1)(도 1)과 마찬가지로, 광 검출부(30A)를 구비하고 있다. 광 검출부(30A)는, 제2 실시 형태에 따른 광 검출부(30)(도 30)과 마찬가지로, 플립플롭부(32A)와, 진단부(36A)를 갖고 있다.
도 34는 플립플롭부(32A)의 일 구성예를 나타내는 것이다. 플립플롭부(32A)는, 복수의 논리합 회로(37A)를 갖고 있다.
복수의 논리합 회로(37A) 각각은, 4개의 펄스 신호 PLS의 논리합을 구하도록 구성된다. 복수의 플립플롭(38) 각각은, 대응하는 논리합 회로(37A)의 출력 신호를 클럭 신호 CLK에 기초해서 샘플링함으로써 펄스 신호 PLSB를 생성하도록 되어 있다.
진단부(36A)는 히스토그램 생성부(33)로부터 공급된, 제어 신호 XACT에 기초한 펄스 신호 PLS의 펄스의 발생 타이밍의 데이터에 기초하여, 화소 어레이(21)에 있어서의 복수의 수광부 P의 진단 처리를 행하도록 구성된다. 이 진단부(36A)는, 4개의 수광부 P를 통합해서 진단함으로써, 복수의 수광부 P의 진단 처리를 행하도록 되어 있다.
자기 진단 동작에서는, 진단부(36A)는, 상술한 케이스 C2, C4, C5와 같은 문제를 진단할 수 있다.
정전류원 CUR이 흘리는 전류가 적은 경우(케이스 C2)에는, 도 15a에 도시한 바와 같이, 문제가 없는 경우에 비하여, 펄스 신호 PLS1의 펄스폭이 길어진다(도 15a의 (D)).
도 35는 히스토그램 생성부(33A)의 일 동작예를 나타내는 것이며, (A)는 4개의 수광부 P의 어느 것에도 문제가 없는 경우를 나타내고, (B)는 4개의 수광부 P 중 적어도 하나에 케이스 C2에 관한 문제가 있는 경우를 나타낸다. 4개의 수광부 P 중 적어도 하나에 케이스 C2에 관한 문제가 있는 경우에는, 그 문제가 있는 수광부 P에서는, 도 15a에 도시한 바와 같이, 펄스 신호 PLS1의 펄스 종료 타이밍이 느려지는 것에 의해, 펄스폭이 길어진다(도 15a의 (D)). 플립플롭부(32A)의 논리합 회로(37A)는, 4개의 수광부 P로부터 공급된 펄스 신호 PLS의 논리합을 구한다. 이에 의해, 논리합 회로(37A)의 출력 신호는, 문제가 있는 수광부 P가 생성하는 펄스 신호 PLS1과 마찬가지로, 펄스폭이 긴 신호가 된다. 그 결과, 도 35의 (B)에 도시한 바와 같이, 문제가 없는 경우(도 35의 (A))에 비하여, 히스토그램에 있어서의 우측 단부가 우측으로 이동하므로, 히스토그램의 분포폭이 넓어진다.
진단부(36A)는, 이와 같이, 히스토그램에 있어서의 우측 단부가 우측으로 이동함으로써 히스토그램의 분포폭이 넓게 되어 있는 경우에는, 4개의 수광부 P 중 적어도 하나에, 정전류원 CUR이 흘리는 전류가 적어지는 문제가 발생하고 있다고 진단한다.
노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 저레벨로 고착하는 경우(케이스 C4)에는, 수광부 P는, 도 17a에 도시한 바와 같이, 펄스 신호 PLS1을 고레벨로 유지한다(도 17a의 (D)).
도 36은 히스토그램 생성부(33A)의 일 동작예를 나타내는 것이며, (A)는 4개의 수광부 P의 어느 것에도 문제가 없는 경우를 나타내고, (B)는 4개의 수광부 P 중 적어도 하나에 케이스 C4에 관한 문제가 있는 경우를 나타낸다.
4개의 수광부 P 중 적어도 하나에 케이스 C4에 관한 문제가 있는 경우에는, 그 문제가 있는 수광부 P에서는, 도 17a에 도시한 바와 같이, 펄스 신호 PLS1은 고레벨로 유지된다(도 17a의 (D)). 플립플롭부(32A)의 논리합 회로(37A)는, 4개의 수광부 P로부터 공급된 펄스 신호 PLS의 논리합을 구한다. 이에 의해, 논리합 회로(37A)의 출력 신호는, 고레벨로 유지된다. 그 결과, 도 36의 (B)에 도시한 바와 같이, 히스토그램에서는, 모든 빈에 있어서의 빈도가 "1"이 된다.
진단부(36A)는, 이와 같이, 모든 빈에 있어서의 빈도가 "1"인 경우에는, 4개의 수광부 P 중 적어도 하나에, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 저레벨로 고착하는 문제가 발생하고 있다고 진단한다.
포토다이오드 PD의 캐소드가 저레벨로 고착하거나, 혹은 포토다이오드 PD의 애노드 및 캐소드가 서로 쇼트하는 경우(케이스 C5)에는, 수광부 P는 도 19a에 도시한 바와 같이, 펄스 신호 PLS1을 고레벨로 유지한다(도 19a의 (D)). 또한, 케이스 C5에 관한 자기 진단을 행하는 경우에는, 상술한 바와 같이, 제어 신호 ENBIST를 저레벨로 하고, 포토다이오드 PD의 애노드에 인가하는 전원 전압 VNEG을 "0V"로 하고 있다. 따라서, 4개의 수광부 P 중 적어도 하나에 케이스 C5에 관한 문제가 있는 경우에는, 케이스 C4의 경우(도 36)과 마찬가지로, 히스토그램에서는, 모든 빈에 있어서의 빈도가 "1"이 된다.
진단부(36A)는, 제어 신호 ENBIST를 저레벨로 하고, 전원 전압 VNEG을 "0V"로 한 경우에 있어서, 이와 같이, 모든 빈에 있어서의 빈도가 "1"인 경우에는, 4개의 수광부 P 중 적어도 하나에, 포토다이오드 PD의 캐소드가 저레벨로 고착하거나, 혹은 포토다이오드 PD의 애노드 및 캐소드가 서로 쇼트하는 문제가 발생하고 있다고 진단한다.
[변형예 2-2]
상기 실시 형태에서는, 플립플롭(29, 38)을 마련했지만, 이에 한정되는 것이 아니고, 이 대신에, 예를 들어 도 37에 나타내는 바와 같이, 변형예 1-1과 마찬가지로, TDC를 마련해도 된다. TDC부(32B)는 복수의 TDC(29B)와, 복수의 논리곱 회로(37)와, 복수의 TDC(38B)를 갖고 있다. 복수의 TDC(29B) 각각은, 클럭 신호 CLK에 기초하여 카운트 동작을 행하고, 펄스 신호 PLS의 상승 에지에 기초하여 카운트값을 래치함으로써, 타이밍 코드 TCODE를 생성하도록 구성된다. 복수의 TDC(38B) 각각은, 클럭 신호 CLK에 기초하여 카운트 동작을 행하고, 논리곱 회로(37)의 출력 신호의 상승 에지에 기초하여 카운트값을 래치함으로써, 타이밍 코드 TCODE를 생성하도록 구성된다.
[변형예 2-3]
상기 실시 형태에서는, 수광부 P를 데이지 체인 접속하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 이 대신에, 예를 들어 변형예 1-4와 마찬가지로, 화소 어레이(21)에 있어서의 복수의 수광부 P에 각각 대응하는 복수의 플립플롭(29)을 마련하고, 수광부 P 및 플립플롭(29)을 일대일로 접속해도 된다. 본 변형예에 관한 광 검출 시스템(2C)은, 제2 실시 형태에 따른 광 검출 시스템(2)과 마찬가지로, 광 검출부(30C)를 구비하고 있다. 광 검출부(30C)는, 제2 실시 형태에 따른 광 검출부(30)(도 30)와 마찬가지로, 화소 어레이(21C)와, 플립플롭부(32C)를 갖고 있다. 화소 어레이(21C)는, 매트릭스상으로 배치된 복수의 수광부 P를 갖는다. 플립플롭부(32C)는, 복수의 수광부 P에 대응하는 복수의 플립플롭(29)과, 복수의 논리곱 회로(37)와, 복수의 플립플롭(38)을 갖고 있다.
도 38은 본 변형예에 관한, 4개의 수광부 P, 4개의 플립플롭(29), 논리곱 회로(37) 및 플립플롭(38)의 일 구성예를 나타내는 것이다. 수광부 P는 포토다이오드 PD와, 트랜지스터 MN1, MP1, MP2, MP3, MN2와, 인버터 IV1을 갖고 있다. 본 변형예에 관한 수광부 P는 상기 실시 형태에 따른 수광부 P(도 3)로부터, 논리곱 회로 AND1 및 논리합 회로 OR1을 생략한 것이다. 본 변형예에 관한 수광부 P에서는, 인버터 IV1은, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1의 반전 전압을 생성함으로써 펄스 신호 PLS를 생성하도록 구성된다. 4개의 플립플롭(29) 각각은, 대응하는 수광부 P의 인버터 IV1로부터 출력된 펄스 신호 PLS에 기초하여 동작한다. 논리곱 회로(37)는 4개의 펄스 신호 PLS의 논리곱을 구한다. 플립플롭(38)은 논리곱 회로(37)의 출력 신호에 기초하여 동작한다. 또한, 이 예에서는, 복수의 논리곱 회로(37)을 갖는 플립플롭부(32C)를 사용했지만, 이에 한정되는 것이 아니고, 도 39에 나타내는 바와 같이, 복수의 논리합 회로(37A)를 갖는 플립플롭부(32D)를 사용해도 된다.
또한, 도 38의 예에서는, 4개의 수광부 P에 각각 대응하는 4개의 플립플롭(29)을 마련했지만, 이에 한정되는 것이 아니고, 예를 들어 도 40에 나타내는 플립플롭부(32E)와 같이, 4개의 수광부 P에 대응하는 1개의 플립플롭(29)을 마련해도 된다. 이 플립플롭부(32E)는 논리합 회로(37E)와, 논리곱 회로(37F)와, 셀렉터(38E)와, 플립플롭(29)을 갖고 있다. 논리합 회로(37E)는, 4개의 펄스 신호 PLS의 논리합을 구하도록 구성된다. 논리곱 회로(37F)는, 4개의 펄스 신호 PLS의 논리곱을 구하도록 구성된다. 셀렉터(38E)는, 측거 동작에서는 논리합 회로(37E)의 출력 신호를 선택하고, 자기 진단 동작에서는 논리곱 회로(37F)의 출력 신호를 선택하도록 구성된다. 플립플롭(29)은, 셀렉터(38E)의 출력 신호를, 클럭 신호 CLK의 상승 에지에 기초해서 샘플링함으로써, 펄스 신호 PLSA를 생성하도록 구성된다. 측거 동작에 있어서, 논리합 회로(37E)는, 4개의 펄스 신호 PLS의 논리합을 구하고, 플립플롭(29)은, 이 논리합 회로(37E)의 출력 신호에 기초하여 펄스 신호 PLSA를 생성한다. 이에 의해, 도 38의 예에 비하여, 플립플롭(29)의 수를 저감시킬 수 있으므로, 회로 면적을 작게 할 수 있음과 함께, 소비 전력을 저감할 수 있다.
마찬가지로, 도 39의 예에서는, 4개의 수광부 P에 각각 대응하는 4개의 플립플롭(29)을 마련했지만, 이에 한정되는 것이 아니고, 예를 들어 도 41에 나타내는 플립플롭부(32F)와 같이, 4개의 수광부 P에 대응하는 1개의 플립플롭(29)을 마련해도 된다. 이 플립플롭부(32F)는, 논리합 회로(37E)와, 플립플롭(29)을 갖고 있다. 논리합 회로(37E)는, 4개의 펄스 신호 PLS의 논리합을 구하도록 구성된다. 플립플롭(29)은, 논리합 회로(37E)의 출력 신호를, 클럭 신호 CLK의 상승 에지에 기초해서 샘플링함으로써, 펄스 신호 PLSA를 생성하도록 구성된다. 이 예에서는, 측거 동작 및 자기 진단 동작의 양쪽에 있어서, 논리합 회로(37E)를 사용한다. 이에 의해, 도 39의 예에 비하여, 플립플롭(29)의 수를 저감시킬 수 있으므로, 회로 면적을 작게 할 수 있음과 함께, 소비 전력을 저감할 수 있다.
본 변형예에 관한 광 검출부는 변형예 1-4에 관한 광 검출부(20D)(도 29)과 마찬가지로, 예를 들어 2매의 반도체 기판에 형성할 수 있다.
<3. 제3 실시 형태>
이어서, 제3 실시 형태에 따른 광 검출 시스템(3)에 대해서 설명한다. 본 실시 형태는, 가산기를 사용하여, 복수의 수광부 P의 자기 진단을 통합해서 행하도록 구성된다. 또한, 상기 제1 실시 형태에 따른 광 검출 시스템(1)과 실질적으로 동일한 구성 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 적절히 설명을 생략한다.
본 실시 형태에 따른 광 검출 시스템(3)은, 제1 실시 형태에 따른 광 검출 시스템(1)(도 1)과 마찬가지로, 광 검출부(40)를 구비하고 있다.
도 42는 광 검출부(40)의 일 구성예를 나타내는 것이다. 광 검출부(40)는 플립플롭부(42)와, 히스토그램 생성부(43)와, 진단부(46)를 갖고 있다.
도 43은 플립플롭부(42)의 일 구성예를 나타내는 것이다. 플립플롭부(42)는, 복수의 플립플롭(29)과, 복수의 가산기(47)를 갖고 있다.
복수의 가산기(47) 각각은, 4개의 펄스 신호 PLSA에 기초하여 가산 처리를 행함으로써 코드 CODE를 생성하도록 구성된다. 구체적으로는, 가산기(47)는 4개의 펄스 신호 PLSA 중, 고레벨인 신호의 수를 나타내는 코드 CODE를 생성한다. 고레벨인 신호의 수는, 0 이상 4 이하의 값을 취할 수 있다. 따라서, 가산기(47)는 3비트의 코드 CODE를 생성하도록 되어 있다.
도 44는 가산기(47)의 일 구성예를 나타내는 것이다. 가산기(47)는 반가산기(51, 52)와, 전가산기(53, 54)를 갖고 있다. 반가산기(51)의 입력 단자 A, B에는, 4개의 펄스 신호 PLSA 중 2개가 입력되고, 출력 단자 S는 전가산기(54)의 입력 단자 A에 접속되고, 캐리 출력 단자 Cout는 전가산기(53)의 입력 단자 A에 접속된다. 반가산기(52)의 입력 단자 A, B에는, 4개의 펄스 신호 PLSA 중 나머지의 2개가 입력되고, 출력 단자 S는 전가산기(54)의 입력 단자 B에 접속되고, 캐리 출력 단자 Cout는 전가산기(53)의 입력 단자 B에 접속된다. 전가산기(53)의 입력 단자 A는 반가산기(51)의 캐리 출력 단자 Cout에 접속되고, 입력 단자 B는 반가산기(52)의 캐리 출력 단자 Cout에 접속되고, 캐리 입력 단자 Cin은 전가산기(54)의 캐리 출력 단자 Cout에 접속된다. 전가산기(53)은, 캐리 출력 단자 Cout로부터, 코드 CODE의 비트 B2를 나타내는 신호를 출력하고, 출력 단자 S로부터, 코드 CODE의 비트 B1을 나타내는 신호를 출력한다. 전가산기(54)의 입력 단자 A는 반가산기(51)의 출력 단자 S에 접속되고, 입력 단자 B는 반가산기(52)의 출력 단자 S에 접속되고, 캐리 입력 단자 Cin은 접지되어, 캐리 출력 단자 Cout는 전가산기(53)의 캐리 입력 단자 Cin에 접속된다. 전가산기(54)는, 출력 단자 S로부터, 코드 CODE의 비트 B0을 나타내는 신호를 출력한다. 비트 B2는 코드 CODE의 최상위 비트이며, 비트 B0은 코드 CODE의 최하위 비트이다.
히스토그램 생성부(43)(도 42)은, 측거 동작에 있어서, 복수의 펄스 신호 PLSA에 기초하여, 복수의 수광부 P 각각에 있어서의 수광 타이밍을 나타내는 히스토그램을 생성한다. 또한, 히스토그램 생성부(43)는 자기 진단 동작에 있어서, 코드 CODE에 기초하여, 복수의 수광부 P 각각에 있어서의, 제어 신호 XACT에 기초한 펄스 신호 PLS의 펄스의 발생 타이밍을 나타내는 히스토그램을 생성하도록 되어 있다.
진단부(46)는 히스토그램 생성부(43)로부터 공급된, 제어 신호 XACT에 기초한 펄스 신호 PLS의 펄스의 발생 타이밍의 데이터에 기초하여, 화소 어레이(21)에 있어서의 복수의 수광부 P의 진단 처리를 행하도록 구성된다. 이 진단부(46)는 4개의 수광부 P를 통합해서 진단함으로써, 복수의 수광부 P의 진단 처리를 행하도록 되어 있다.
여기서, 플립플롭부(42) 및 히스토그램 생성부(43)는 본 개시에 있어서의 「검출부」의 일 구체예에 대응한다.
광 검출 시스템(3)은, 제1 실시 형태에 따른 광 검출 시스템(1)의 경우(도 6)과 마찬가지로, 측거 기간 T1에 있어서 측거 동작을 행하고, 블랭킹 기간 T2에 있어서, 화소 어레이(21)에 있어서의 복수의 수광부 P의 자기 진단을 행한다. 광 검출 시스템(3)의 측거 동작은, 제1 실시 형태에 따른 광 검출 시스템(1)의 경우(도 7 내지 10)와 마찬가지이다.
자기 진단 동작에서는, 진단부(36)는 상술한 케이스 C1 내지 C5와 같은 문제를 진단할 수 있다.
(케이스 C1)
정전류원 CUR이 흘리는 전류가 많은 경우(케이스 C1)에는, 도 14a에 도시한 바와 같이, 문제가 없는 경우에 비하여, 펄스 신호 PLS1의 펄스폭이 짧아진다(도 14a의 (D)).
도 45는 히스토그램 생성부(43)의 일 동작예를 나타내는 것이며, (A)는 4개의 수광부 P의 어느 것에도 문제가 없는 경우를 나타내고, (B)는 4개의 수광부 P 중 1개에 케이스 C1에 관한 문제가 있는 경우를 나타낸다. 4개의 수광부 P의 어느 것에도 문제가 없는 경우에는, 4개의 펄스 신호 PLS의 펄스폭은 동일하므로, 코드 CODE가 나타내는 값은, 예를 들어 펄스 신호 PLS의 펄스 부근에 있어서, "0"," 4"," 4"," 4"," 4", "0"과 같이 변화한다. 따라서, 도 45의 (A)에 도시한 바와 같이, 빈도가" 4"인 평탄한 히스토그램이 얻어진다. 이 히스토그램의 좌측 단부는, 펄스 신호 PLS에 있어서의 펄스의 발생 타이밍에 대응하고, 히스토그램의 분포의 폭은, 펄스 신호 PLS에 있어서의 펄스의 펄스폭에 대응한다.
4개의 수광부 P 중 1개에 케이스 C1에 관한 문제가 있는 경우에는, 그 문제가 있는 수광부 P에서는, 도 14a에 도시한 바와 같이, 펄스 신호 PLS1의 펄스 종료 타이밍이 빨라지는 것에 의해, 펄스폭이 짧아진다(도 14a의 (D)). 따라서, 코드 CODE가 나타내는 값은, 예를 들어 펄스 신호 PLS의 펄스 부근에 있어서, "0"," 4"," 4"," 4"," 3", "0"과 같이 변화한다. 그 결과, 도 45의 (B)에 도시한 바와 같이, 문제가 없는 경우(도 45 (A))에 비하여, 히스토그램에 있어서의 우측 단부의 일부가 부족하다.
진단부(46)는 이와 같이, 히스토그램에 있어서의 우측 단부의 일부가 부족하고 있는 경우에는, 4개의 수광부 P 중 적어도 하나에, 정전류원 CUR이 흘리는 전류가 많아지는 문제가 발생하고 있다고 진단한다.
(케이스 C2)
정전류원 CUR이 흘리는 전류가 적은 경우(케이스 C2)에는, 도 15a에 도시한 바와 같이, 문제가 없는 경우에 비하여, 펄스 신호 PLS1의 펄스폭이 길어진다(도 15a의 (D)).
도 46은 히스토그램 생성부(43)의 일 동작예를 나타내는 것이며, (A)는 4개의 수광부 P의 어느 것에도 문제가 없는 경우를 나타내고, (B)는 4개의 수광부 P 중 1개에 케이스 C2에 관한 문제가 있는 경우를 나타낸다. 4개의 수광부 P 중 1개에 케이스 C2에 관한 문제가 있는 경우에는, 그 문제가 있는 수광부 P에서는, 도 15a에 도시한 바와 같이, 펄스 신호 PLS1의 펄스 종료 타이밍이 느려지는 것에 의해, 펄스 신호 PLS1의 펄스폭이 길어진다(도 15a의 (D)). 따라서, 코드 CODE가 나타내는 값은, 예를 들어 펄스 신호 PLS의 펄스 부근에 있어서, "0"," 4"," 4"," 4"," 4", "1", "0"과 같이 변화한다. 그 결과, 도 46의 (B)에 도시한 바와 같이, 문제가 없는 경우(도 46의 (A))에 비하여, 히스토그램에 있어서의 우측 단부의 일부가 넓어진다.
진단부(46)는 이와 같이, 히스토그램에 있어서의 우측 단부의 일부가 넓어질 경우에는, 4개의 수광부 P 중 적어도 하나에, 정전류원 CUR이 흘리는 전류가 적어지는 문제가 발생하고 있다고 진단한다.
(케이스 C3)
노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 고레벨로 고착하는 경우(케이스 C3)에는, 수광부 P는, 도 16a에 도시한 바와 같이, 펄스 신호 PLS1을 저레벨로 유지한다(도 16a의 (D)).
도 47은 히스토그램 생성부(43)의 일 동작예를 나타내는 것이며, (A)는 4개의 수광부 P의 어느 것에도 문제가 없는 경우를 나타내고, (B)는 4개의 수광부 P 중 1개에 케이스 C3에 관한 문제가 있는 경우를 나타낸다. 4개의 수광부 P 중 1개에 케이스 C3에 관한 문제가 있는 경우에는, 그 문제가 있는 수광부 P에서는, 도 16a에 도시한 바와 같이, 펄스 신호 PLS1은 저레벨로 유지된다(도 16a의 (D)). 따라서, 코드 CODE가 나타내는 값은, 예를 들어 펄스 신호 PLS의 펄스 부근에 있어서, "0"," 3"," 3"," 3"," 3", "0"과 같이 변화한다. 그 결과, 도 47의 (B)에 도시한 바와 같이, 문제가 없는 경우(도 47의 (A))에 비하여, 히스토그램의 높이가 낮아진다.
진단부(46)는 이와 같이, 히스토그램의 높이가 낮아지는 경우에는, 4개의 수광부 P 중 적어도 하나에, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 고레벨로 고착하는 문제가 발생하고 있다고 진단한다.
(케이스 C4)
노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 저레벨로 고착하는 경우(케이스 C4)에는, 수광부 P는, 도 17a에 도시한 바와 같이, 펄스 신호 PLS1을 고레벨로 유지한다(도 17a의 (D)).
도 48은 히스토그램 생성부(43)의 일 동작예를 나타내는 것이며, (A)는 4개의 수광부 P의 어느 것에도 문제가 없는 경우를 나타내고, (B)는 4개의 수광부 P 중 1개에 케이스 C4에 관한 문제가 있는 경우를 나타낸다. 4개의 수광부 P 중 1개에 케이스 C4에 관한 문제가 있는 경우에는, 그 문제가 있는 수광부 P에서는, 도 17a에 도시한 바와 같이, 펄스 신호 PLS1은 고레벨로 유지된다(도 17a의 (D)). 따라서, 코드 CODE가 나타내는 값은, 예를 들어 "1", …, "1"," 4"," 4"," 4"," 4", "1", …과 같이 변화한다. 그 결과, 도 48의 (B)에 도시한 바와 같이, 히스토그램에서는, 모든 빈에 있어서의 빈도가 "1" 이상이 된다.
진단부(46)는 이와 같이, 모든 빈에 있어서의 빈도가 "1" 이상인 경우에는, 4개의 수광부 P 중 적어도 하나에, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 저레벨로 고착하는 문제가 발생하고 있다고 진단한다.
(케이스 C5)
포토다이오드 PD의 캐소드가 저레벨로 고착하거나, 혹은 포토다이오드 PD의 애노드 및 캐소드가 서로 쇼트하는 경우(케이스 C5)에는, 수광부 P는, 도 19a에 도시한 바와 같이, 펄스 신호 PLS1을 고레벨로 유지한다(도 19a의 (D)). 또한, 케이스 C5에 관한 자기 진단을 행하는 경우에는, 상술한 바와 같이, 제어 신호 ENBIST를 저레벨로 하고, 포토다이오드 PD의 애노드에 인가하는 전원 전압 VNEG을 예를 들어 "0V"로 하고 있다. 따라서, 4개의 수광부 P 중 1개에 케이스 C5에 관한 문제가 있는 경우에는, 케이스 C4의 경우(도 48)와 마찬가지로, 히스토그램에서는, 모든 빈에 있어서의 빈도가 "1" 이상이 된다.
진단부(46)는 제어 신호 ENBIST를 저레벨로 하고, 전원 전압 VNEG을 "0V"로 한 경우에 있어서, 이와 같이, 모든 빈에 있어서의 빈도가 "1" 이상인 경우에는, 4개의 수광부 P 중 적어도 하나에, 포토다이오드 PD의 캐소드가 저레벨로 고착하거나, 혹은 포토다이오드 PD의 애노드 및 캐소드가 서로 쇼트하는 문제가 발생하고 있다고 진단한다.
이와 같이, 광 검출 시스템(3)에서는, 복수(이 예에서는 4개)의 수광부 P가 각각 생성한 펄스 신호 PLS에 기초하여 가산 처리를 행함으로써 코드 CODE를 생성하고, 코드 CODE가 변화하는 타이밍을 검출하도록 했으므로, 진단 처리를 행할 수 있다.
이상과 같이 본 실시 형태에서는, 복수의 수광부가 각각 생성한 펄스 신호에 기초하여 가산 처리를 행함으로써 코드를 생성하고, 코드가 변화하는 타이밍을 검출하도록 했으므로, 진단 처리를 행할 수 있다.
[변형예 3-1]
상기 실시 형태에서는, 플립플롭(29)을 마련했지만, 이에 한정되는 것이 아니고, 이 대신에, 예를 들어 변형예 2-2와 마찬가지로, TDC를 마련해도 된다.
[변형예 3-2]
상기 실시 형태에서는, 수광부 P를 데이지 체인 접속하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 이 대신에, 예를 들어 변형예 2-3과 마찬가지로, 수광부 P 및 플립플롭(29)을 일대일로 접속해도 된다.
<4. 제4 실시 형태>
이어서, 제4 실시 형태에 따른 광 검출 시스템(4)에 대해서 설명한다. 본 실시 형태는, 수광부 P의 구성이, 제1 실시 형태에 따른 수광부 P(도 3)과 다른 것이다. 또한, 상기 제1 실시 형태에 따른 광 검출 시스템(1)과 실질적으로 동일한 구성 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 적절히 설명을 생략한다.
본 실시 형태에 따른 광 검출 시스템(4)은, 제1 실시 형태에 따른 광 검출 시스템(1)(도 1)과 마찬가지로, 광 검출부(60)를 구비하고 있다.
도 49는 광 검출부(60)의 일 구성예를 나타내는 것이다. 광 검출부(60)는 화소 어레이(61)와, 진단부(66)를 갖고 있다.
화소 어레이(61)는 매트릭스상으로 배치된 복수의 수광부 P를 갖는다. 수광부 P는 광을 검출함으로써, 검출한 광에 따른 펄스를 갖는 펄스 신호를 생성하도록 구성된다. 또한, 수광부 P는 광 검출 시스템(1)이 자기 진단 동작을 행할 때에, 공급된 제어 신호(후술하는 제어 신호 ENBIST, XACT, XENAR)에 기초하여 펄스 신호를 생성할 수 있도록 되어 있다.
도 50은 수광부 P의 일 구성예를 나타내는 것이다. 수광부 P는 포토다이오드 PD와, 트랜지스터 MN1, MP1, MP2, MP3, MN2와, 인버터 IV1과, 부정 논리합 회로 NOR1과, 부정 논리곱 회로 NAND1과, 지연 회로 DEL1과, 트랜지스터 MP4와, 논리곱 회로 AND1과, 논리합 회로 OR1을 갖고 있다. 트랜지스터 MP4는, P형의 MOS 트랜지스터이다.
부정 논리합 회로 NOR1은, 제어 신호 XACT 및 제어 신호 XENAR의 부정 논리합을 구하도록 구성된다. 이 부정 논리합 회로 NOR1에는, 전원 전압 VDDH가 공급되도록 되어 있다.
부정 논리곱 회로 NAND1은, 부정 논리합 회로 NOR1의 출력 신호 및 펄스 신호 PLS1의 부정 논리곱을 구하도록 구성된다. 이 부정 논리곱 회로 NAND1에는, 전원 전압 VDDH가 공급되도록 되어 있다.
지연 회로 DEL1은, 부정 논리곱 회로 NAND1의 출력 신호를 지연시키도록 구성된다. 이 지연 회로 DEL1에는, 전원 전압 VDDH가 공급되도록 되어 있다.
트랜지스터 MP4의 게이트에는 지연 회로 DEL1의 출력 신호가 공급되고, 소스에는 전원 전압 VDDH가 공급되고, 드레인은 노드 N1에 접속된다.
진단부(66)(도 49)는, 히스토그램 생성부(23)로부터 공급된, 제어 신호 XACT에 기초한 펄스 신호 PLS의 펄스의 발생 타이밍의 데이터에 기초하여, 화소 어레이(61)에 있어서의 복수의 수광부 P의 진단 처리를 행하도록 구성된다.
측거 제어부(68)는, 제어부(14)로부터의 지시에 기초하여, 화소 어레이(61), 플립플롭부(22), 히스토그램 생성부(23), 거리 연산부(24) 및 진단부(66)의 동작을 제어함으로써, 광 검출부(60)의 동작을 제어하도록 구성된다.
도 51은 측거 동작에 있어서의 수광부 P에 있어서의 일 동작예를 나타내는 것이며, (A)는 제어 신호 ENBIST의 파형을 나타내고, (B)는 제어 신호 XACT의 파형을 나타내고, (C)는 제어 신호 XENAR의 파형을 나타내고, (D)는 발광부(11)로부터 사출되는 광의 파형을 나타내고, (E)는 광 검출부(60)에 입사하는 광의 파형을 나타내고, (F)는 트랜지스터 MP4의 게이트에 있어서의 전압 AR의 파형을 나타내고, (G)는 노드 N1에 있어서의 전압 VN1의 파형을 나타내고, (H)는 펄스 신호 PLS1(펄스 신호 PLS)의 파형을 나타낸다. 도 51에서는, 클럭 신호 CLK 및 펄스 신호 PLSA의 파형의 도시를 생략하고 있지만, 상기 제1 실시 형태의 경우(도 9)와 마찬가지이다.
측거 동작에서는, 측거 제어부(68)는 제어 신호 ENBIST, XACT를 저레벨로 한다(도 51의 (A), (B)). 이에 의해, 수광부 P에서는, 트랜지스터 MP1, MP3이 온 상태가 되고, 트랜지스터 MN1, MN2가 오프 상태가 된다. 그 결과, 포토다이오드 PD의 캐소드가 노드 N1에 접속되고, 정전류원 CUR(트랜지스터 MP2)이 노드 N1에 접속된다. 또한, 측거 제어부(68)는 제어 신호 XENAR을 저레벨로 한다(도 51의 (C)). 이에 의해, 부정 논리합 회로 NOR1의 출력 신호는 고레벨이다.
타이밍 t91에 있어서, 발광부(11)는 제어부(14)로부터의 지시에 기초하여, 광 펄스 L0을 사출한다(도 51의 (D)). 이 광 펄스 L0은 계측 대상물 OBJ에 있어서 반사된다. 계측 대상물 OBJ에 의해 반사된 광 펄스(반사광 펄스 L1)는 타이밍 t92에 있어서, 광 검출부(60)의 수광부 P에 입사한다. 광 펄스 L0이 사출된 타이밍 t91로부터, 반사광 펄스 L1이 입사하는 타이밍 t92까지의 시간은, 그 수광부 P가 검출한 광 펄스의 비행 시간 Ttof이다.
수광부 P에서는, 포토다이오드 PD가 광을 검출함으로써, 애벌란시 증폭이 발생하고, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 저하된다(도 51의 (G)). 그리고, 타이밍 t93에 있어서, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 인버터 IV1의 논리 역치 TH보다 낮아지면, 인버터 IV1은, 펄스 신호 PLS1을 저레벨로부터 고레벨로 변화시킨다(도 51의 (H)).
이 펄스 신호 PLS1의 변화에 따라, 부정 논리곱 회로 NAND1은 출력 신호를 고레벨로부터 저레벨로 변화시킨다. 타이밍 t93로부터 지연 회로 DEL1의 지연 시간분만큼 지연된 타이밍 t94에 있어서, 지연 회로 DEL1은, 트랜지스터 MP4의 게이트에 있어서의 전압 AR을 고레벨로부터 저레벨로 변화시킨다(도 51의 (F)). 이에 의해, 트랜지스터 MP4가 온 상태가 되고, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 상승한다(도 51의 (G)). 그리고, 타이밍 t95에 있어서, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 인버터 IV1의 논리 역치 TH보다 높아지면, 인버터 IV1은, 펄스 신호 PLS1을 고레벨로부터 저레벨로 변화시킨다(도 51의 (H)).
그리고, 이 펄스 신호 PLS1의 변화에 따라, 부정 논리곱 회로 NAND1은 출력 신호를 저레벨로부터 고레벨로 변화시킨다. 타이밍 t95로부터 지연 회로 DEL1의 지연 시간분만큼 지연된 타이밍 t96에 있어서, 지연 회로 DEL1은, 트랜지스터 MP4의 게이트에 있어서의 전압 AR을 저레벨로부터 고레벨로 변화시킨다(도 51의 (F)).
도 52는 자기 진단 동작에 있어서의 수광부 P의 일 동작예를 나타내는 것이며, (A)는 제어 신호 ENBIST의 파형을 나타내고, (B)는 제어 신호 XACT의 파형을 나타내고, (C)는 제어 신호 XENAR의 파형을 나타내고, (D)는 트랜지스터 MP4의 게이트에 있어서의 전압 AR의 파형을 나타내고, (E)는 노드 N1에 있어서의 전압 VN1의 파형을 나타내고, (F)는 펄스 신호 PLS1(펄스 신호 PLS)의 파형을 나타낸다. 도 52에서는, 클럭 신호 CLK 및 펄스 신호 PLSA의 파형의 도시를 생략하고 있지만, 상기 제1 실시 형태의 경우(도 12 등)와 마찬가지이다.
자기 진단 동작에서는, 측거 제어부(68)는, 제어 신호 ENBIST를 고레벨로 한다(도 52의 (A)). 이에 의해, 수광부 P에서는, 트랜지스터 MP1이 오프 상태가 되고, 트랜지스터 MN1이 온 상태가 된다. 그 결과, 포토다이오드 PD의 캐소드는, 노드 N1로부터 분리되고, 접지된다. 또한, 측거 제어부(68)는, 타이밍 t101보다 전의 기간에 있어서, 제어 신호 XACT를 고레벨로 한다(도 52의 (B)). 이에 의해, 수광부 P에서는, 트랜지스터 MN2가 온 상태가 되고, 트랜지스터 MP3이 오프 상태가 된다. 그 결과, 정전류원 CUR은 노드 N1로부터 분리되고, 노드 N1은 접지된다. 또한, 측거 제어부(68)는, 제어 신호 XENAR을 저레벨로 한다(도 52의 (C)). 타이밍 t101보다 전의 기간에 있어서, 제어 신호 XACT는 고레벨이므로, 부정 논리합 회로 NOR1은 출력 신호를 저레벨로 한다. 따라서, 지연 회로 DEL1은, 전압 AR을 고레벨로 한다(도 52의 (D)).
타이밍 t101에 있어서, 측거 제어부(68)는, 제어 신호 XACT를 고레벨로부터 저레벨로 변화시킨다(도 52의 (B)). 이에 의해, 수광부 P에서는, 트랜지스터 MP3이 온 상태가 되고, 트랜지스터 MN2가 오프 상태가 된다. 그 결과, 노드 N1은, 접지 노드로부터 분리되고, 정전류원 CUR에 접속된다. 이에 의해, 도시하지 않았지만, 정전류원 CUR을 통해 노드 N1에 전류가 흐름으로써, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 조금씩 상승한다.
이어서, 타이밍 t101로부터 지연 회로 DEL1의 지연 시간분만큼 경과한 타이밍 t102에 있어서, 지연 회로 DEL1은 트랜지스터 MP4의 게이트에 있어서의 전압 AR을 고레벨로부터 저레벨로 변화시킨다(도 52의 (D)). 이에 의해, 트랜지스터 MP4는 온 상태가 되고, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 상승한다(도 52의 (E)). 그리고, 타이밍 t103에 있어서, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 인버터 IV1의 논리 역치 TH보다 높아지면, 인버터 IV1은, 펄스 신호 PLS1을 고레벨로부터 저레벨로 변화시킨다(도 52의 (F)). 그리고, 이 타이밍 t103로부터 지연 회로 DEL1의 지연 시간분만큼 경과한 타이밍에 있어서, 지연 회로 DEL1은 전압 AR을 저레벨로부터 고레벨로 변화시킨다(도 52의 (D)). 이에 의해, 준비가 완료된다.
그리고, 타이밍 t104에 있어서, 측거 제어부(68)는, 제어 신호 XACT를 저레벨로부터 고레벨로 변화시킨다(도 52의 (B)). 이에 의해, 수광부 P에서는, 트랜지스터 MN2가 온 상태가 되고, 트랜지스터 MP3이 오프 상태가 된다. 그 결과, 노드 N1은, 정전류원 CUR로부터 분리되어 접지되므로, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1은 고레벨로부터 저레벨로 변화한다(도 52의 (E)). 노드 N1에 있어서의 전압 VN1은 인버터 IV1의 논리 역치 TH보다 낮아지므로, 인버터 IV1은, 펄스 신호 PLS1을 저레벨로부터 고레벨로 변화시킨다(도 52의 (F)).
이어서, 타이밍 t105에 있어서, 측거 제어부(68)는, 제어 신호 XACT를 고레벨로부터 저레벨로 변화시킨다(도 52의 (B)). 이에 의해, 수광부 P에서는, 트랜지스터 MP3이 온 상태가 되고, 트랜지스터 MN2가 오프 상태가 된다. 그 결과, 노드 N1은, 접지 노드로부터 분리되고, 정전류원 CUR에 접속된다. 이에 의해, 도시하지 않았지만, 정전류원 CUR을 통해 노드 N1에 전류가 흐름으로써, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 조금씩 상승한다.
이어서, 타이밍 t105로부터 지연 회로 DEL1의 지연 시간분만큼 경과한 타이밍 t106에 있어서, 지연 회로 DEL1은 전압 AR을 고레벨로부터 저레벨로 변화시킨다(도 52의 (D)). 이에 의해, 트랜지스터 MP4는 온 상태가 되고, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 상승한다(도 52의 (E)). 그리고, 타이밍 t107에 있어서, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 인버터 IV1의 논리 역치 TH보다 높아지면, 인버터 IV1은, 펄스 신호 PLS1을 고레벨로부터 저레벨로 변화시킨다(도 52의 (F)). 그리고, 이 타이밍 t107로부터 지연 회로 DEL1의 지연 시간분만큼 경과한 타이밍에 있어서, 지연 회로 DEL1은 전압 AR을 저레벨로부터 고레벨로 변화시킨다(도 52의 (D)).
이어서, 몇 가지의 문제의 예를 들고, 자기 진단 동작을 상세하게 설명한다. 수광부 P에서는, 초기 불량이나, 경년 열화 등에 의해, 여러가지 문제가 발생할 수 있다. 예를 들어, 트랜지스터 MP4가 노드 N1의 전압 VN1을 변화시킬 수 없는 경우(케이스 C11)나, 트랜지스터 MP2, MP3이 노드 N1에 전류를 공급할 수 없는 경우(케이스 C12)가 있을 수 있다. 또한, 케이스 C11과 케이스 C12가 동시에 발생하고 있는 경우(케이스 C13)도 있을 수 있다. 진단부(66)는 수광부 P에 있어서의 이들의 여러가지 문제를 진단할 수 있다.
(케이스 C11)
먼저, 트랜지스터 MP4가 노드 N1의 전압 VN1을 변화시킬 수 없는 경우(케이스 C11)에 대해서 설명한다. 또한, 이 예에서는, 트랜지스터 MP4에 문제가 발생하고 있는 예에서 설명하지만, 부정 논리곱 회로 NAND1, 지연 회로 DEL1 및 트랜지스터 MP4의 경로에 있어서의 어느 것의 개소에 문제가 발생하고 있는 경우도 마찬가지이다.
도 53은 케이스 C11에 있어서의 수광부 P의 일 동작예를 나타내는 것이며, (A)는 제어 신호 ENBIST의 파형을 나타내고, (B)는 제어 신호 XACT의 파형을 나타내고, (C)는 제어 신호 XENAR의 파형을 나타내고, (D)는 트랜지스터 MP4의 게이트에 있어서의 전압 AR의 파형을 나타내고, (E)는 노드 N1에 있어서의 전압 VN1의 파형을 나타내고, (F)는 펄스 신호 PLS1(펄스 신호 PLS)의 파형을 나타낸다. 도 53의 (E), (F)에 있어서, 파선은 문제가 없는 경우의 파형을 나타내고, 실선은 문제가 있는 경우의 파형을 나타낸다. 도 53의 (A) 내지 (F)는, 도 52의 (A) 내지 (F)에 각각 대응하고 있다.
타이밍 t111에 있어서, 측거 제어부(68)는, 제어 신호 XACT를 고레벨로부터 저레벨로 변화시킨다(도 53의 (B)). 이에 의해, 수광부 P에서는, 트랜지스터 MP3이 온 상태가 되고, 트랜지스터 MN2가 오프 상태가 된다. 그 결과, 노드 N1은, 접지 노드로부터 분리되고, 정전류원 CUR에 접속된다. 이에 의해, 정전류원 CUR을 통해 노드 N1에 전류가 흐름으로써, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 조금씩 상승한다(도 53의 (E)).
이어서, 타이밍 t111로부터 지연 회로 DEL1의 지연 시간분만큼 경과한 타이밍 t112에 있어서, 지연 회로 DEL1은 트랜지스터 MP4의 게이트에 있어서의 전압 AR을 고레벨로부터 저레벨로 변화시킨다(도 53의 (D)). 케이스 C11에서는, 트랜지스터 MP4가 노드 N1의 전압 VN1을 변화시킬 수 없으므로, 전압 VN1은, 정전류원 CUR로부터 공급되는 전류에 기초하여, 그대로 상승해 간다(도 53의 (E)). 그 후에, 지연 회로 DEL1은 전압 AR을 저레벨로부터 고레벨로 변화시킨다(도 53의 (D)). 타이밍 t113에 있어서, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 인버터 IV1의 논리 역치 TH보다 높아지면, 인버터 IV1은 펄스 신호 PLS1을 고레벨로부터 저레벨로 변화시킨다(도 53의 (F)).
그리고, 타이밍 t114에 있어서, 측거 제어부(68)는 제어 신호 XACT를 저레벨로부터 고레벨로 변화시킨다(도 53의 (B)). 이에 의해, 수광부 P에서는, 트랜지스터 MN2가 온 상태가 되고, 트랜지스터 MP3이 오프 상태가 된다. 그 결과, 노드 N1은, 정전류원 CUR로부터 분리되어 접지되므로, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1은 고레벨로부터 저레벨로 변화한다(도 53의 (E)). 노드 N1에 있어서의 전압 VN1은 인버터 IV1의 논리 역치 TH보다 낮아지므로, 인버터 IV1은, 펄스 신호 PLS1을 저레벨로부터 고레벨로 변화시킨다(도 53의 (F)).
이어서, 타이밍 t115에 있어서, 측거 제어부(68)는, 제어 신호 XACT를 고레벨로부터 저레벨로 변화시킨다(도 53의 (B)). 이에 의해, 수광부 P에서는, 트랜지스터 MP3이 온 상태가 되고, 트랜지스터 MN2가 오프 상태가 된다. 그 결과, 노드 N1은, 접지 노드로부터 분리되고, 정전류원 CUR에 접속된다. 이에 의해, 정전류원 CUR을 통해 노드 N1에 전류가 흐름으로써, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 조금씩 상승한다(도 53의 (E)).
이어서, 타이밍 t115로부터 지연 회로 DEL1의 지연 시간분만큼 경과한 타이밍 t116에 있어서, 지연 회로 DEL1은 전압 AR을 고레벨로부터 저레벨로 변화시킨다(도 53의 (D)). 케이스 C11에서는, 트랜지스터 MP4가 노드 N1의 전압 VN1을 변화시킬 수 없으므로, 전압 VN1은, 정전류원 CUR로부터 공급되는 전류에 기초하여, 그대로 상승해 간다(도 53의 (E)). 그 후에, 지연 회로 DEL1은 전압 AR을 저레벨로부터 고레벨로 변화시킨다(도 53의 (D)). 타이밍 t117에 있어서, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 인버터 IV1의 논리 역치 TH보다 높아지면, 인버터 IV1은, 펄스 신호 PLS1을 고레벨로부터 저레벨로 변화시킨다(도 53의 (F)).
이와 같이, 케이스 C11에서는, 트랜지스터 MP4가 노드 N1의 전압 VN1을 변화시킬 수 없으므로, 트랜지스터 MP2, MP3의 경로에 의해, 노드 N1에 전류가 흘러, 노드 N1의 전압 VN1이 상승한다. 이에 의해, 문제가 없는 경우에 비하여, 펄스 신호 PLS1의 펄스 종료 타이밍이 느려지고, 펄스 신호 PLS1의 펄스폭은 길어진다. 이에 의해, 히스토그램 생성부(23)가 생성하는 히스토그램에서는, 히스토그램에 있어서의 우측 단부가 우측으로 이동함으로써 히스토그램의 분포폭이 넓어진다.
진단부(66)는 이와 같이, 히스토그램에 있어서의 우측 단부가 우측으로 이동함으로써 히스토그램의 분포폭이 넓게 되어 있는 경우에는, 수광부 P에, 트랜지스터 MP4가 노드 N1의 전압을 변화시킬 수 없는 문제가 발생하고 있다고 진단한다.
(케이스 C13)
이어서, 트랜지스터 MP4가 노드 N1의 전압 VN1을 변화시킬 수 없고, 또한 트랜지스터 MP2, MP3이 노드 N1에 전류를 공급할 수 없는 경우(케이스 C13)에 대해서 설명한다.
도 54는 케이스 C13에 있어서의 수광부 P의 일 동작예를 나타내는 것이다.
타이밍 t121에 있어서, 측거 제어부(68)는, 제어 신호 XACT를 고레벨로부터 저레벨로 변화시킨다(도 54의 (B)). 이에 의해, 수광부 P에서는, 트랜지스터 MP3이 온 상태가 되고, 트랜지스터 MN2가 오프 상태가 된다. 케이스 C13에서는, 트랜지스터 MP2, MP3이 노드 N1에 전류를 공급할 수 없으므로, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1은, 저레벨을 유지한다(도 54의 (E)).
이어서, 타이밍 t121로부터 지연 회로 DEL1의 지연 시간분만큼 경과한 타이밍 t122에 있어서, 지연 회로 DEL1은 트랜지스터 MP4의 게이트에 있어서의 전압 AR을 고레벨로부터 저레벨로 변화시킨다(도 54의 (D)). 케이스 C13에서는, 트랜지스터 MP4가 노드 N1의 전압 VN1을 변화시킬 수 없으므로, 전압 VN1은, 저레벨을 유지한다(도 54의 (E)). 그 후에, 지연 회로 DEL1은 전압 AR을 저레벨로부터 고레벨로 변화시킨다(도 54의 (D)).
그리고, 타이밍 t123에 있어서, 측거 제어부(68)는, 제어 신호 XACT를 저레벨로부터 고레벨로 변화시킨다(도 54의 (B)). 이에 의해, 수광부 P에서는, 트랜지스터 MN2가 온 상태가 되고, 트랜지스터 MP3이 오프 상태가 된다. 그 결과, 노드 N1은 접지되므로, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1은 저레벨을 유지한다(도 54의 (E)).
이어서, 타이밍 t124에 있어서, 측거 제어부(68)는, 제어 신호 XACT를 고레벨로부터 저레벨로 변화시킨다(도 54의 (B)). 이에 의해, 수광부 P에서는, 트랜지스터 MP3이 온 상태가 되고, 트랜지스터 MN2가 오프 상태가 된다. 케이스 C13에서는, 트랜지스터 MP2, MP3이 노드 N1에 전류를 공급할 수 없으므로, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1은, 저레벨을 유지한다(도 54의 (E)).
이어서, 타이밍 t124로부터 지연 회로 DEL1의 지연 시간분만큼 경과한 타이밍 t125에 있어서, 지연 회로 DEL1은 전압 AR을 고레벨로부터 저레벨로 변화시킨다(도 54의 (D)). 케이스 C13에서는, 트랜지스터 MP4가 노드 N1의 전압 VN1을 변화시킬 수 없으므로, 전압 VN1은, 저레벨을 유지한다(도 54의 (E)). 그 후에, 지연 회로 DEL1은 전압 AR을 저레벨로부터 고레벨로 변화시킨다(도 54의 (D)).
이와 같이, 트랜지스터 MP4가 노드 N1의 전압 VN1을 변화시킬 수 없고, 또한 트랜지스터 MP2, MP3이 노드 N1에 전류를 공급할 수 없으므로, 노드 N1의 전압 VN1은 저레벨로 유지된다. 따라서, 인버터 IV1은, 펄스 신호 PLS1을 고레벨로 유지한다. 이에 의해, 히스토그램 생성부(23)가 생성하는 히스토그램에서는, 모든 빈에 있어서의 빈도가 "1"이 된다.
진단부(66)는 이와 같이, 모든 빈에 있어서의 빈도가 "1"인 경우에는, 수광부 P에, 트랜지스터 MP4가 노드 N1의 전압 VN1을 변화시킬 수 없고, 또한 트랜지스터 MP2, MP3이 노드 N1에 전류를 공급할 수 없는 문제가 발생하고 있다고 진단한다.
(케이스 C12)
이어서, 트랜지스터 MP2, MP3이 노드 N1에 전류를 공급할 수 없는 경우(케이스 C12)에 대해서 설명한다. 케이스 C12의 자기 진단 동작은, 트랜지스터 MP4가 노드 N1의 전압 VN1을 변화시킬 수 없도록 설정해서 행해진다. 먼저, 케이스 C12의 문제가 발생하지 않고 있는 경우를 설명하고, 그 후에, 케이스 C12의 문제가 발생하고 있는 경우를 설명한다.
도 55는 케이스 C12의 문제가 발생하지 않고 있는 경우에 있어서의 자기 진단 동작에 있어서의 수광부 P의 일 동작예를 나타내는 것이다. 이 자기 진단 동작에서는, 측거 제어부(68)는, 제어 신호 XENAR을 고레벨로 한다(도 55의 (C)). 이에 의해, 부정 논리합 회로 NOR1은 출력 신호를 저레벨로 유지하고, 지연 회로 DEL1은 트랜지스터 MP4의 게이트에 있어서의 전압 AR을 고레벨로 유지한다. 이 자기 진단 동작에서는, 이와 같이 해서, 트랜지스터 MP4를 오프 상태로 유지한다.
타이밍 t131에 있어서, 측거 제어부(68)는, 제어 신호 XACT를 고레벨로부터 저레벨로 변화시킨다(도 55의 (B)). 이에 의해, 수광부 P에서는, 트랜지스터 MP3이 온 상태가 되고, 트랜지스터 MN2가 오프 상태가 된다. 그 결과, 노드 N1은, 접지 노드로부터 분리되고, 정전류원 CUR에 접속된다. 이에 의해, 정전류원 CUR을 통해 노드 N1에 전류가 흐름으로써, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 조금씩 상승한다(도 55의 (E)). 그리고, 타이밍 t132에 있어서, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 인버터 IV1의 논리 역치 TH보다 높아지면, 인버터 IV1은, 펄스 신호 PLS1을 고레벨로부터 저레벨로 변화시킨다(도 55의 (F)). 이에 의해, 준비가 완료된다.
그리고, 타이밍 t133에 있어서, 측거 제어부(68)는, 제어 신호 XACT를 저레벨로부터 고레벨로 변화시킨다(도 55의 (B)). 이에 의해, 수광부 P에서는, 트랜지스터 MN2가 온 상태가 되고, 트랜지스터 MP3이 오프 상태가 된다. 그 결과, 노드 N1은, 정전류원 CUR로부터 분리되어 접지되므로, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1은 고레벨로부터 저레벨로 변화한다(도 55의 (E)). 노드 N1에 있어서의 전압 VN1은 인버터 IV1의 논리 역치 TH보다 낮아지므로, 인버터 IV1은, 펄스 신호 PLS1을 저레벨로부터 고레벨로 변화시킨다(도 55의 (F)).
이어서, 타이밍 t134에 있어서, 측거 제어부(68)는, 제어 신호 XACT를 고레벨로부터 저레벨로 변화시킨다(도 55의 (B)). 이에 의해, 수광부 P에서는, 트랜지스터 MP3이 온 상태가 되고, 트랜지스터 MN2가 오프 상태가 된다. 그 결과, 노드 N1은, 접지 노드로부터 분리되고, 정전류원 CUR에 접속된다. 이에 의해, 정전류원 CUR을 통해 노드 N1에 전류가 흐름으로써, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 조금씩 상승한다. 그리고, 타이밍 t135에 있어서, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1이 인버터 IV1의 논리 역치 TH보다 높아지면, 인버터 IV1은, 펄스 신호 PLS1을 고레벨로부터 저레벨로 변화시킨다(도 55의 (F)).
도 56은 케이스 C12의 문제가 발생하고 있는 경우에 있어서의 자기 진단 동작에 있어서의 수광부 P의 일 동작예를 나타내는 것이다. 도 56의 (E), (F)에 있어서, 파선은 문제가 없는 경우의 파형을 나타내고, 실선은 문제가 있는 경우의 파형을 나타낸다. 도 56의 (A) 내지 (F)는 도 55의 (A) 내지 (F)에 각각 대응하고 있다.
타이밍 t141에 있어서, 측거 제어부(68)는, 제어 신호 XACT를 고레벨로부터 저레벨로 변화시킨다(도 56의 (B)). 이에 의해, 수광부 P에서는, 트랜지스터 MP3이 온 상태가 되고, 트랜지스터 MN2가 오프 상태가 된다. 케이스 C12에서는, 트랜지스터 MP2, MP3이 노드 N1에 전류를 공급할 수 없으므로, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1은, 저레벨을 유지한다(도 56의 (E)).
그리고, 타이밍 t142에 있어서, 측거 제어부(68)는, 제어 신호 XACT를 저레벨로부터 고레벨로 변화시킨다(도 56의 (B)). 이에 의해, 수광부 P에서는, 트랜지스터 MN2가 온 상태가 되고, 트랜지스터 MP3이 오프 상태가 된다. 그 결과, 노드 N1은 접지되므로, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1은 저레벨로 유지된다(도 56의 (E)).
이어서, 타이밍 t143에 있어서, 측거 제어부(68)는, 제어 신호 XACT를 고레벨로부터 저레벨로 변화시킨다(도 56의 (B)). 이에 의해, 수광부 P에서는, 트랜지스터 MP3이 온 상태가 되고, 트랜지스터 MN2가 오프 상태가 된다. 케이스 C12에서는, 트랜지스터 MP2, MP3이 노드 N1에 전류를 공급할 수 없으므로, 노드 N1에 있어서의 전압 VN1은 저레벨을 유지한다(도 56의 (E)).
이와 같이, 트랜지스터 MP2, MP3이 노드 N1에 전류를 공급할 수 없으므로, 노드 N1의 전압 VN1은 저레벨로 유지된다. 따라서, 인버터 IV1은 펄스 신호 PLS1을 고레벨로 유지한다. 이에 의해, 히스토그램 생성부(23)가 생성하는 히스토그램에서는, 모든 빈에 있어서의 빈도가 "1"이 된다.
진단부(66)는 이와 같이, 제어 신호 XENAR을 고레벨에 한 경우에 있어서, 모든 빈에 있어서의 빈도가 "1"인 경우에는, 수광부 P에, 트랜지스터 MP2, MP3이 노드 N1에 전류를 공급할 수 없는 문제가 발생하고 있다고 진단한다.
도 57은 광 검출 시스템(4)에 있어서의 자기 진단 동작의 일례를 나타내는 것이다.
먼저, 광 검출 시스템(4)은 제어 신호 XENAR을 저레벨로 해서 자기 진단 동작을 행한다(스텝 S101). 이 동작은 도 52 내지 54에 대응한다.
이어서, 진단부(66)는 펄스 신호 PLS가 고레벨을 유지했는지 여부를 확인한다(스텝 S102). 구체적으로는, 진단부(66)는 도 54의 (F)에 도시한 바와 같이, 펄스 신호 PLS가 고레벨을 유지했는지 여부를 확인한다. 펄스 신호 PLS가 고레벨을 유지한 경우(스텝 S102에 있어서 "Y")에는, 진단부(66)는 케이스 C13에 해당한다고 진단한다(스텝 S103). 즉, 진단부(66)는 수광부 P에, 트랜지스터 MP4가 노드 N1의 전압 VN1을 변화시킬 수 없고, 또한 트랜지스터 MP2, MP3이 노드 N1에 전류를 공급할 수 없는 문제가 발생하고 있다고 진단한다. 그리고, 이 처리는 종료한다.
펄스 신호 PLS가 고레벨을 유지하지 않은 경우(스텝 S102에 있어서 "N")에는, 진단부(66)는 펄스 신호 PLS의 펄스폭이 넓은지 여부를 확인한다(스텝 S104). 구체적으로는, 진단부(66)는 도 53의 (F)에 도시한 바와 같이, 펄스 신호 PLS의 펄스폭이 넓은지 여부를 확인한다. 펄스 신호 PLS의 펄스폭이 넓은 경우(스텝 S104에 있어서 "Y")에는, 진단부(66)는 케이스 C11에 해당한다고 진단한다(스텝 S105). 즉, 진단부(66)는 수광부 P에, 트랜지스터 MP4가 노드 N1의 전압 VN1을 변화시킬 수 없는 문제가 발생하고 있다고 진단한다. 그리고, 이 처리는 종료한다.
펄스 신호 PLS의 펄스폭이 넓지 않은 경우(스텝 S104에 있어서 "N")에는, 광 검출 시스템(4)은, 제어 신호 XENAR을 고레벨로 해서 자기 진단 동작을 행한다(스텝 S106). 이 동작은, 도 55, 56에 대응한다.
이어서, 진단부(66)는 펄스 신호 PLS가 고레벨을 유지했는지 여부를 확인한다(스텝 S107). 구체적으로는, 진단부(66)는 도 56의 (F)에 도시한 바와 같이, 펄스 신호 PLS가 고레벨을 유지했는지 여부를 확인한다. 펄스 신호 PLS가 고레벨을 유지한 경우(스텝 S107에 있어서 "Y")에는, 진단부(66)는 케이스 C12에 해당한다고 진단한다(스텝 S108). 즉, 진단부(66)는 수광부 P에, 트랜지스터 MP2, MP3이 노드 N1에 전류를 공급할 수 없는 문제가 발생하고 있다고 진단한다. 그리고, 이 처리는 종료한다.
펄스 신호 PLS가 고레벨을 유지하지 않은 경우(스텝 S107에 있어서 "N")에는, 진단부(66)는 수광부 P에 문제는 발생하지 않고 정상적이라고 진단한다(스텝 S109). 이상에서, 이 처리는 종료한다.
이와 같이, 광 검출 시스템(4)에서는, 도 50에 나타낸 수광부 P의 진단 처리를 행할 수 있다.
[변형예 4]
상기 제4 실시 형태에 따른 광 검출 시스템(4)에, 상기 제1 내지 제3 실시 형태의 각 변형예를 적용해도 된다.
<5. 이동체에의 응용예>
본 개시에 관한 기술(본 기술)은 여러가지 제품에 응용할 수 있다. 예를 들어, 본 개시에 관한 기술은, 자동차, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차, 자동 이륜차, 자전거, 퍼스널 모빌리티, 비행기, 드론, 선박, 로봇 등의 어느 것의 종류의 이동체에 탑재되는 장치로서 실현되어도 된다.
도 58은 본 개시에 관한 기술이 적용될 수 있는 이동체 제어 시스템의 일례인 차량 제어 시스템의 개략적인 구성예를 도시하는 블록도이다.
차량 제어 시스템(12000)은, 통신 네트워크(12001)를 통해 접속된 복수의 전자 제어 유닛을 구비한다. 도 58에 나타낸 예에서는, 차량 제어 시스템(12000)은, 구동계 제어 유닛(12010), 보디계 제어 유닛(12020), 차외 정보 검출 유닛(12030), 차내 정보 검출 유닛(12040) 및 통합 제어 유닛(12050)을 구비한다. 또한, 통합 제어 유닛(12050)의 기능 구성으로서, 마이크로컴퓨터(12051), 음성 화상 출력부(12052) 및 차량 탑재 네트워크 I/F(interface)(12053)가 도시되어 있다.
구동계 제어 유닛(12010)은 각종 프로그램에 따라서 차량의 구동계에 관련하는 장치의 동작을 제어한다. 예를 들어, 구동계 제어 유닛(12010)은 내연 기관 또는 구동용 모터 등의 차량의 구동력을 발생시키기 위한 구동력 발생 장치, 구동력을 차륜에 전달하기 위한 구동력 전달 기구, 차량의 타각을 조절하는 스티어링 기구 및 차량의 제동력을 발생시키는 제동 장치 등의 제어 장치로서 기능한다.
보디계 제어 유닛(12020)은 각종 프로그램에 따라서 차체에 장비된 각종 장치의 동작을 제어한다. 예를 들어, 보디계 제어 유닛(12020)은 키리스 엔트리 시스템, 스마트 키 시스템, 파워 윈도우 장치, 혹은 헤드 램프, 백 램프, 브레이크 램프, 방향 지시등 또는 포그 램프 등의 각종 램프의 제어 장치로서 기능한다. 이 경우, 보디계 제어 유닛(12020)에는, 키를 대체하는 휴대기로부터 발신되는 전파 또는 각종 스위치의 신호가 입력될 수 있다. 보디계 제어 유닛(12020)은, 이들의 전파 또는 신호의 입력을 접수하고, 차량의 도어록 장치, 파워 윈도우 장치, 램프 등을 제어한다.
차외 정보 검출 유닛(12030)은 차량 제어 시스템(12000)을 탑재한 차량의 외부의 정보를 검출한다. 예를 들어, 차외 정보 검출 유닛(12030)에는, 촬상부(12031)가 접속된다. 차외 정보 검출 유닛(12030)은, 촬상부(12031)에 차외의 화상을 촬상시킴과 함께, 촬상된 화상을 수신한다. 차외 정보 검출 유닛(12030)은, 수신한 화상에 기초하여, 사람, 차, 장해물, 표지 또는 노면상의 문자 등의 물체 검출 처리 또는 거리 검출 처리를 행해도 된다.
촬상부(12031)는 광을 수광하고, 그 광의 수광량에 따른 전기 신호를 출력하는 광 센서이다. 촬상부(12031)는 전기 신호를 화상으로 해서 출력할 수도 있고, 측거의 정보로서 출력할 수도 있다. 또한, 촬상부(12031)가 수광하는 광은, 가시광이어도 되고, 적외선 등의 비가시광이어도 된다.
차내 정보 검출 유닛(12040)은 차내의 정보를 검출한다. 차내 정보 검출 유닛(12040)에는, 예를 들어 운전자의 상태를 검출하는 운전자 상태 검출부(12041)가 접속된다. 운전자 상태 검출부(12041)는, 예를 들어 운전자를 촬상하는 카메라를 포함하고, 차내 정보 검출 유닛(12040)은, 운전자 상태 검출부(12041)로부터 입력되는 검출 정보에 기초하여, 운전자의 피로 정도 또는 집중 정도를 산출해도 되고, 운전자가 졸고 있지 않은지를 판별해도 된다.
마이크로컴퓨터(12051)는 차외 정보 검출 유닛(12030) 또는 차내 정보 검출 유닛(12040)에서 취득되는 차내외의 정보에 기초하여, 구동력 발생 장치, 스티어링 기구 또는 제동 장치의 제어 목표값을 연산하고, 구동계 제어 유닛(12010)에 대하여 제어 지령을 출력할 수 있다. 예를 들어, 마이크로컴퓨터(12051)는, 차량의 충돌 회피 혹은 충격 완화, 차간 거리에 기초한 추종 주행, 차속 유지 주행, 차량의 충돌 경고, 또는 차량의 레인 일탈 경고 등을 포함하는 ADAS(Advanced Driver Assistance System)의 기능 실현을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수 있다.
또한, 마이크로컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030) 또는 차내 정보 검출 유닛(12040)에서 취득되는 차량의 주위 정보에 기초하여 구동력 발생 장치, 스티어링 기구 또는 제동 장치 등을 제어함으로써, 운전자의 조작에 의하지 않고 자율적으로 주행하는 자동 운전 등을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수 있다.
또한, 마이크로컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030)에서 취득되는 차외의 정보에 기초하여, 보디계 제어 유닛(12020)에 대하여 제어 지령을 출력할 수 있다. 예를 들어, 마이크로컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030)에서 검지한 선행차 또는 대향차의 위치에 따라서 헤드 램프를 제어하고, 하이 빔을 로우 빔으로 전환하는 등의 방현을 도모하는 것을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수 있다.
음성 화상 출력부(12052)는 차량의 탑승자 또는 차외에 대하여, 시각적 또는 청각적으로 정보를 통지하는 것이 가능한 출력 장치에 음성 및 화상 중 적어도 한쪽의 출력 신호를 송신한다. 도 58의 예에서는, 출력 장치로서, 오디오 스피커(12061), 표시부(12062) 및 인스트루먼트 패널(12063)이 예시되어 있다. 표시부(12062)는, 예를 들어 온보드 디스플레이 및 헤드업 디스플레이의 적어도 하나를 포함하고 있어도 된다.
도 59는 촬상부(12031)의 설치 위치의 예를 나타내는 도면이다.
도 59에서는, 차량(12100)은 촬상부(12031)로서, 촬상부(12101, 12102, 12103, 12104, 12105)를 갖는다.
촬상부(12101, 12102, 12103, 12104, 12105)는, 예를 들어 차량(12100)의 프론트 노즈, 사이드미러, 리어 범퍼, 백 도어 및 차실 내의 프론트 글래스의 상부 등의 위치에 마련된다. 프론트 노즈에 구비되는 촬상부(12101) 및 차실 내의 프론트 글래스의 상부에 구비되는 촬상부(12105)는, 주로 차량(12100)의 전방 화상을 취득한다. 사이드미러에 구비되는 촬상부(12102, 12103)는, 주로 차량(12100)의 측방 화상을 취득한다. 리어 범퍼 또는 백 도어에 구비되는 촬상부(12104)는, 주로 차량(12100)의 후방 화상을 취득한다. 촬상부(12101 및 12105)에서 취득되는 전방의 화상은, 주로 선행 차량 또는, 보행자, 장해물, 신호기, 교통 표지 또는 차선 등의 검출에 사용된다.
또한, 도 59에는, 촬상부(12101 내지 12104)의 촬영 범위의 일례가 나타나 있다. 촬상 범위(12111)는 프론트 노즈에 마련된 촬상부(12101)의 촬상 범위를 나타내고, 촬상 범위(12112, 12113)는, 각각 사이드미러에 마련된 촬상부(12102, 12103)의 촬상 범위를 나타내고, 촬상 범위(12114)는 리어 범퍼 또는 백 도어에 마련된 촬상부(12104)의 촬상 범위를 나타낸다. 예를 들어, 촬상부(12101 내지 12104)에서 촬상된 화상 데이터를 중첩할 수 있는 것에 의해, 차량(12100)을 상방에서 본 부감 화상이 얻어진다.
촬상부(12101 내지 12104)의 적어도 하나는, 거리 정보를 취득하는 기능을 갖고 있어도 된다. 예를 들어, 촬상부(12101 내지 12104)의 적어도 하나는, 복수의 촬상 소자로 이루어지는 스테레오 카메라여도 되고, 위상차 검출용 화소를 갖는 촬상 소자여도 된다.
예를 들어, 마이크로컴퓨터(12051)는 촬상부(12101 내지 12104)로부터 얻어진 거리 정보를 기초로, 촬상 범위(12111 내지 12114) 내에 있어서의 각 입체물까지의 거리와, 이 거리의 시간적 변화(차량(12100)에 대한 상대 속도)를 구함으로써, 특히 차량(12100)의 진행로 상에 있는 가장 가까운 입체물로, 차량(12100)과 대략 동일한 방향으로 소정의 속도(예를 들어, 0km/h 이상)로 주행하는 입체물을 선행차로서 추출할 수 있다. 또한, 마이크로컴퓨터(12051)는 선행차의 앞쪽에 미리 확보해야 할 차간 거리를 설정하고, 자동 브레이크 제어(추종 정지 제어도 포함한다)나 자동 가속 제어(추종 발진 제어도 포함한다) 등을 행할 수 있다. 이와 같이 운전자의 조작에 의하지 않고 자율적으로 주행하는 자동 운전 등을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수 있다.
예를 들어, 마이크로컴퓨터(12051)는, 촬상부(12101 내지 12104)로부터 얻어진 거리 정보를 바탕으로, 입체물에 관한 입체물 데이터를, 이륜차, 보통 차량, 대형 차량, 보행자, 전주 등 그 외의 입체물로 분류해서 추출하고, 장해물의 자동 회피에 사용할 수 있다. 예를 들어, 마이크로컴퓨터(12051)는 차량(12100)의 주변 장해물을, 차량(12100)의 드라이버가 시인 가능한 장해물과 시인 곤란한 장해물로 식별한다. 그리고, 마이크로컴퓨터(12051)는 각 장해물과의 충돌의 위험도를 나타내는 충돌 리스크를 판단하여, 충돌 리스크가 설정값 이상으로 충돌 가능성이 있는 상황일 때에는, 오디오 스피커(12061)나 표시부(12062)를 통해 드라이버에 경보를 출력하는 것이나, 구동계 제어 유닛(12010)을 통해 강제 감속이나 회피 조타를 행함으로써, 충돌 회피를 위한 운전 지원을 행할 수 있다.
촬상부(12101 내지 12104)의 적어도 하나는, 적외선을 검출하는 적외선 카메라이여도 된다. 예를 들어, 마이크로컴퓨터(12051)는 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상 중에 보행자가 존재하는지 여부를 판정함으로써 보행자를 인식할 수 있다. 이러한 보행자의 인식은, 예를 들어 적외선 카메라로서의 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상에 있어서의 특징점을 추출하는 수순과, 물체의 윤곽을 나타내는 일련의 특징점에 패턴 매칭 처리를 행하여 보행자인지 아닌지를 판별하는 수순에 의해 행해진다. 마이크로컴퓨터(12051)가, 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상 중에 보행자가 존재한다고 판정하고, 보행자를 인식하면, 음성 화상 출력부(12052)는, 당해 인식된 보행자에 강조를 위한 사각형 윤곽선을 중첩 표시하도록, 표시부(12062)를 제어한다. 또한, 음성 화상 출력부(12052)는, 보행자를 나타내는 아이콘 등을 원하는 위치에 표시하도록 표시부(12062)를 제어해도 된다.
이상, 본 개시에 관한 기술이 적용될 수 있는 차량 제어 시스템의 일례에 대해서 설명했다. 본 개시에 관한 기술은, 이상 설명한 구성 중, 촬상부(12031)에 적용될 수 있다. 이에 의해, 차량 제어 시스템(12000)에서는, 자기 진단을 행함으로써, 촬상부(12031)가 정상적으로 동작 하고 있는지 여부를 진단할 수 있다. 이에 의해, 차량 제어 시스템(12000)에서는, 예를 들어 문제가 발생한 경우에는, 예를 들어 운전자에게 주의 환기를 촉구하는 등의 적절한 처리를 행할 수 있기 때문에, 신뢰성을 높일 수 있다.
<6. 차량에의 구체적인 응용예>
이어서, 본 개시에 관한 광 검출 시스템의, 차량으로의 구체적인 응용예에 대해서, 상세하게 설명한다.
도 60, 61은, 본 기술이 적용된 차량(200)의 일 구성예를 나타내는 것이다. 도 60은 차량(200)은, ECU(Electronic Control Unit)(208)와, 프론트 카메라 모듈(201)과, 스티어링(202)과, 헤드 램프(203)와, 엔진(204)과, 모터(205)와, 브레이크(206)와, 표시 조작부(207)를 구비하고 있다. ECU(208), 프론트 카메라 모듈(201), 스티어링(202), 헤드 램프(203), 엔진(204), 모터(205), 브레이크(206) 및 표시 조작부(207)는, 도 61에 도시한 바와 같이, 버스(209)를 통해 접속된다.
ECU(208)는 버스(209)를 통해 차량(200)에 있어서의 각 블록과 통신을 행함으로써, 차량(200)의 제어를 행하도록 구성된다. ECU(208)는 운전 지원 모드로는, 프론트 카메라 모듈(201)로부터 공급된 정보에 기초하여, 차량(200)의 제어를 행하도록 되어 있다. ECU(208)는 1개 또는 복수의 ECU를 사용해서 구성된다.
프론트 카메라 모듈(201)은 차량(200)이 주행하고 있는 레인이나, 차량(200)의 전방을 주행하는 차량, 전방을 보행하는 보행자 등을 검출하도록 구성된다. 프론트 카메라 모듈(201)은, 도 61에 도시한 바와 같이, 이미지 센서(211)와, 측거 센서(212)와, 프론트 카메라 ECU(213)를 갖고 있다.
이미지 센서(211)는, 예를 들어 CMOS(Complementary MOS) 이미지 센서를 사용해서 구성되고, 촬상 동작을 행함으로써 차량(200)의 전방을 촬상하도록 구성된다. 이 예에서는, 이미지 센서(211)는 자기 진단 동작을 행하는 기능도 갖고 있다. 또한, 이에 한정되는 것이 아니고, 이미지 센서(211)는 자기 진단 동작을 행하는 기능을 갖고 있지 않아도 된다.
측거 센서(212)는 상기 실시 형태에 따른 광 검출 시스템을 사용해서 구성되어, 측거 동작을 행함으로써, 차량(200)의 전방 피사체까지의 거리를 계측하게 구성된다. 측거 센서(212)는 자기 진단 동작을 행하는 기능도 갖고 있다.
프론트 카메라 ECU(213)는 이미지 센서(211)가 생성한 촬상 화상 및 측거 센서(212)가 생성한 거리 화상에 기초하여, 예를 들어 레인 검출, 차량 검출, 보행자 검출, 헤드 램프 검출 등의 각종 검출 처리를 행하도록 구성된다. 그리고, 프론트 카메라 ECU(213)는 그 검출 처리의 결과를 ECU(208)에 통지하게 되어 있다. 또한, 프론트 카메라 ECU(213)는 이미지 센서(211)에 있어서 문제가 검출된 경우나, 측거 센서(212)에 있어서 문제가 검출된 경우에는, 이들 정보를 ECU(208)에 통지하는 기능도 갖고 있다.
스티어링(202)은 차량(200)의 주행 방향을 제어하도록 구성된다. 스티어링(202)은, 예를 들어 드라이버에 의해 조작된다. 또한, 스티어링(202)은 운전 지원 모드에서는, 예를 들어 ECU(208)에 의해 제어된다. 구체적으로는, 예를 들어 운전 지원 모드에서는, ECU(208)는 프론트 카메라 모듈(201)로부터 공급된 정보에 기초하여, 레인을 따라, 차량(200)의 전방 차량이나 보행자 등에 충돌하지 않도록, 스티어링(202)을 제어하도록 되어 있다.
헤드 램프(203)는 차량(200)의 전방에 광을 조사하도록 구성된다. 헤드 램프(203)는, 예를 들어 드라이버에 의해 조작된다. 또한, 헤드 램프(203)는, 운전 지원 모드에서는, 예를 들어 ECU(208)에 의해 제어된다. 구체적으로는, 예를 들어 운전 지원 모드에서는, ECU(208)는, 프론트 카메라 모듈(201)로부터 공급된 정보에 기초하여, 대향차가 주행하고 있는 경우에는, 하이 빔을 로우 빔으로 전환하는 제어를 행하고, 대향차가 주행하고 있지 않은 경우에는, 로우 빔을 하이 빔으로 전환하는 제어를 행하도록 되어 있다.
엔진(204) 및 모터(205)는, 차량(200)을 주행시키는 동력원이다. 엔진(204) 및 모터(205)는, ECU(208)에 의해 제어된다. 예를 들어, ECU(208)는 발진 시 등, 엔진(204)의 효율이 나쁠 것 같은 상황에서는, 모터(205)를 동작시킨다. 또한, ECU(208)는, 예를 들어 엔진(204)의 효율이 좋은 상황에서는, 엔진(204)을 동작시킨다. 또한, 예를 들어 운전 지원 모드에서는, ECU(208)는, 프론트 카메라 모듈(201)로부터 공급된 정보에 기초하여, 엔진(204)이나 모터(205)의 동작을 제어하도록 되어 있다.
브레이크(206)는 차량(200)을 제동하도록 구성된다. 브레이크(206)는 예를 들어 드라이버에 의해 조작된다. 또한, 브레이크(206)는 운전 지원 모드에서는, 예를 들어 ECU(208)에 의해 제어된다. 구체적으로는, 예를 들어 운전 지원 모드에서는, ECU(208)는, 프론트 카메라 모듈(201)로부터 공급된 정보에 기초하여, 차량(200)의 전방 차량이나 보행자 등에 충돌하지 않도록, 브레이크(206)를 제어하도록 되어 있다.
표시 조작부(207)는, 예를 들어 액정 디스플레이나 터치 패널 등을 사용해서 구성되고, 차량(200)의 주행 상태를 표시하도록 구성된다. 또한, 표시 조작부(207)는, 예를 들어 도시하지 않은 GPS(Global Positioning System) 장치로부터의 정보에 기초하여, 목적지까지의 루트 안내 등을 행하는 기능도 갖고 있다. 예를 들어, 프론트 카메라 모듈(201)에 문제가 발생하고, ECU(208)가 운전 지원 모드를 종료한 경우에는, 표시 조작부(207)는, 그 취지를 표시하도록 되어 있다.
도 62는 차량(200)의 운전 지원 처리의 일례를 나타내는 것이다.
ECU(208)는, 예를 들어 표시 조작부(207)가 조작되고, 운전 지원 모드로 설정되었는지 여부를 확인한다(스텝 S201). 운전 지원 모드로 설정되어 있지 않은 경우(스텝 S201에 있어서 "N")에는, 운전 지원 모드로 설정될 때까지, 이 스텝 S201을 반복한다.
운전 지원 모드로 설정된 경우(스텝 S201에 있어서 "Y")에는, ECU(208)는 프론트 카메라 모듈(201)에 있어서의 자기 진단 동작의 결과를 취득한다(스텝 S202). 그리고, ECU(208)는 프론트 카메라 모듈(201)에 문제가 있는지를 확인한다(스텝 S203).
스텝 S203에 있어서, 프론트 카메라 모듈(201)에 문제가 없는 경우(스텝 S203에 있어서 "N")에는, 프론트 카메라 모듈(201)은 촬상 동작 및 측거 동작을 행한다(스텝 S204). 구체적으로는, 이미지 센서(211)는 차량(200)의 전방을 촬상함으로써 촬상 화상을 생성한다. 또한, 측거 센서(212)는 차량(200)의 전방 피사체까지의 거리를 계측함으로써 거리 화상을 생성한다.
이어서, 프론트 카메라 ECU(213)는 촬상 화상 및 거리 화상을 해석한다(스텝 S205). 구체적으로는, 프론트 카메라 ECU(213)는 이미지 센서(211)가 생성한 촬상 화상 및 측거 센서(212)가 생성한 거리 화상에 기초하여, 예를 들어 레인 검출, 차량 검출, 보행자 검출, 헤드 램프 검출 등의 각종 검출 처리를 행한다.
이어서, ECU(208)는 프론트 카메라 ECU(213)의 해석 결과에 기초하여, 운전 지원 처리를 행한다(스텝 S206). 구체적으로는, ECU(208)는 스티어링(202), 헤드 램프(203), 엔진(204), 모터(205), 브레이크(206) 및 표시 조작부(20)7의 동작을 제어함으로써, 운전 지원 처리를 행한다.
그리고, ECU(208)는, 운전이 종료되었는지 여부를 확인한다(스텝 S207). 운전이 종료되어 있지 않은 경우(스텝 S207에 있어서 "N")에는, 처리는 스텝 S202로 되돌아간다. 운전이 종료된 경우(스텝 S207에 있어서 "Y")에는, 이 처리는 종료한다.
스텝 S203에 있어서, 프론트 카메라 모듈(201)에 문제가 있는 경우(스텝 S203에 있어서 "Y")에는, ECU(208)는, 운전 지원 모드를 종료한다(스텝 S208). 그리고, 표시 조작부(207)는, 운전 지원 모드가 종료하였다는 취지를 표시한다(스텝 S209).
이상으로, 이 처리는 종료한다.
이상, 몇 가지 실시 형태 및 변형예,그리고 그들의 구체적인 응용예를 들어 본 기술을 설명했지만, 본 기술은 이들의 실시 형태 등에는 한정되지 않고, 다양한 변형이 가능하다.
예를 들어, 상기의 각 실시 형태에서는, 예를 들어 도 3에 나타낸 바와 같은 수광부 P를 마련했지만, 수광부 P의 회로 구성은, 이에 한정되는 것이 아니고, 여러가지 회로 구성을 적용할 수 있다.
또한, 본 명세서에 기재된 효과는 어디까지나 예시이며 한정되는 것이 아니고, 또 다른 효과가 있어도 된다.
또한, 본 기술은 이하와 같은 구성으로 할 수 있다. 이하의 구성 본 기술에 따르면, 자기 진단을 행할 수 있다
(1).
수광 소자와, 온 상태가 됨으로써 상기 수광 소자와 제1 노드를 접속하는 제1 스위치와, 온 상태가 됨으로써 상기 제1 노드에 소정의 전압을 인가하는 제2 스위치와, 상기 제1 노드의 전압에 기초하여 펄스 신호를 생성하는 신호 생성부를 갖는 수광부와,
상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 동작을 제어하는 제어부와,
상기 펄스 신호에 기초하여, 상기 펄스 신호가 변화하는 타이밍을 검출하는 검출부와,
상기 제2 스위치를 온 상태로 했을 때의 상기 검출부의 검출 결과에 따른 검출 신호를 출력하는 출력부
를 구비한 광 검출 장치.
(2)
상기 제2 스위치를 온 상태로 했을 때의 상기 검출부의 검출 결과에 기초하여 진단 처리를 행하는 진단부를 더 구비하고,
상기 검출 신호는, 상기 진단부의 진단 결과에 따른 신호인
상기 (1)에 기재된 광 검출 장치.
(3)
상기 검출 신호는, 상기 수광부에 문제가 있는지 여부를 나타내는 신호를 포함하는
상기 (2)에 기재된 광 검출 장치.
(4)
상기 검출 신호는, 상기 수광부의 문제 내용을 나타내는 신호를 포함하는
상기 (2) 또는 (3)에 기재된 광 검출 장치.
(5)
복수의 제1 기간에 있어서, 상기 제어부는 상기 제1 스위치를 온 상태로 하고,
상기 복수의 제1 기간 중 인접하는 2개의 상기 제1 기간 동안의 제2 기간에 있어서, 상기 제어부는 상기 제1 스위치를 오프 상태로 함과 함께 상기 제2 스위치를 온 오프하고,
상기 진단부는, 상기 제2 기간에 있어서의 상기 검출부의 검출 결과에 기초하여, 상기 진단 처리를 행하는
상기 (2) 내지 (4)의 어느 것에 기재된 광 검출 장치.
(6)
복수의 제1 기간에 있어서, 상기 제어부는 상기 제1 스위치를 온 상태로 하고,
상기 복수의 제1 기간 중 인접하는 2개의 상기 제1 기간 동안의 제2 기간에 있어서, 상기 제어부는 상기 제1 스위치를 온 상태로 함과 함께 상기 제2 스위치를 온/오프하고,
상기 진단부는, 상기 제2 기간에 있어서의 상기 검출부의 검출 결과에 기초하여, 상기 진단 처리를 행하는
상기 (2) 내지 (4)의 어느 것에 기재된 광 검출 장치.
(7)
상기 제2 기간에 있어서, 상기 신호 생성부는, 상기 제2 스위치의 온/오프에 따른 상기 펄스 신호를 생성하고,
상기 검출부는 상기 제2 기간에 있어서, 상기 펄스 신호가 변화하는 타이밍을 검출하는
상기 (5) 또는 (6)에 기재된 광 검출 장치.
(8)
상기 진단부는, 상기 펄스 신호가 변화하는 타이밍에 기초하여 상기 진단 처리를 행하는
상기 (7)에 기재된 광 검출 장치.
(9)
상기 진단부는, 상기 펄스 신호의 변화 유무에 기초하여 상기 진단 처리를 행하는
상기 (7) 또는 (8)에 기재된 광 검출 장치.
(10)
상기 제1 기간에 있어서, 상기 신호 생성부는, 상기 수광 소자의 수광 결과에 따른 상기 펄스 신호를 생성하고,
상기 검출부는 상기 제1 기간에 있어서, 상기 펄스 신호가 변화하는 타이밍을 검출함으로써, 상기 수광 소자의 수광 타이밍을 검출하는
상기 (5) 또는 (6)에 기재된 광 검출 장치.
(11)
복수의 상기 수광부를 구비하고,
상기 제어부는 상기 복수의 상기 수광부의 각각의 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 동작을 제어하고,
상기 검출부는 상기 복수의 상기 수광부가 각각 생성한 복수의 상기 펄스 신호에 기초하여 합성 펄스 신호를 생성하고, 상기 합성 펄스 신호가 변화하는 타이밍을 검출하는
상기 (1) 내지 (10)의 어느 것에 기재된 광 검출 장치.
(12)
복수의 상기 수광부를 구비하고,
상기 제어부는 상기 복수의 상기 수광부의 각각의 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 동작을 제어하고,
상기 검출부는 상기 복수의 상기 수광부가 각각 생성한 복수의 상기 펄스 신호에 기초하여 가산 처리를 행함으로써 코드를 생성하고, 상기 코드가 변화하는 타이밍을 검출하는
상기 (1) 내지 (10)의 어느 것에 기재된 광 검출 장치.
(13)
상기 광 검출 장치는, 차량에 탑재된
상기 (1) 내지 (12)의 어느 것에 기재된 광 검출 장치.
(14)
광을 사출하는 발광부와
상기 발광부로부터 사출된 광 중의, 계측 대상에 의해 반사된 광을 검출하는 광 검출부
를 구비하고,
상기 광 검출부는,
수광 소자와, 온 상태가 됨으로써 상기 수광 소자와 제1 노드를 접속하는 제1 스위치와, 온 상태가 됨으로써 상기 제1 노드에 소정의 전압을 인가하는 제2 스위치와, 상기 제1 노드의 전압에 기초하여 펄스 신호를 생성하는 신호 생성부를 갖는 수광부와,
상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 동작을 제어하는 제어부와,
상기 펄스 신호에 기초하여, 상기 펄스 신호가 변화하는 타이밍을 검출하는 검출부와,
상기 제2 스위치를 온 상태로 했을 때의 상기 검출부의 검출 결과에 따른 검출 신호를 출력하는 출력부
를 갖는,
광 검출 시스템.
본 출원은 일본특허청에 있어서 2021년 2월 25일에 출원된 일본특허 출원번호 2021-029082호를 기초로 해서 우선권을 주장하는 것이며, 이 출원의 모든 내용을 참조에 의해 본 출원에 원용한다.
당업자이면 설계상의 요건이나 다른 요인에 따라, 여러가지 수정, 콤비네이션, 서브 콤비네이션 및 변경을 상도할 수 있지만, 그들은 첨부의 청구범위나 그 균등물의 범위에 포함되는 것임이 이해된다.
Claims (14)
- 수광 소자와, 온 상태가 됨으로써 상기 수광 소자와 제1 노드를 접속하는 제1 스위치와, 온 상태가 됨으로써 상기 제1 노드에 소정의 전압을 인가하는 제2 스위치와, 상기 제1 노드의 전압에 기초하여 펄스 신호를 생성하는 신호 생성부를 갖는 수광부와,
상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 동작을 제어하는 제어부와,
상기 펄스 신호에 기초하여, 상기 펄스 신호가 변화하는 타이밍을 검출하는 검출부와,
상기 제2 스위치를 온 상태로 했을 때의 상기 검출부의 검출 결과에 따른 검출 신호를 출력하는 출력부
를 구비한 광 검출 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제2 스위치를 온 상태로 했을 때의 상기 검출부의 검출 결과에 기초하여 진단 처리를 행하는 진단부를 더 구비하고,
상기 검출 신호는, 상기 진단부의 진단 결과에 따른 신호인, 광 검출 장치. - 제2항에 있어서,
상기 검출 신호는, 상기 수광부에 문제가 있는지 여부를 나타내는 신호를 포함하는, 광 검출 장치. - 제2항에 있어서,
상기 검출 신호는, 상기 수광부의 문제 내용을 나타내는 신호를 포함하는, 광 검출 장치. - 제2항에 있어서,
복수의 제1 기간에 있어서, 상기 제어부는 상기 제1 스위치를 온 상태로 하고,
상기 복수의 제1 기간 중 인접하는 2개의 상기 제1 기간 동안의 제2 기간에 있어서, 상기 제어부는 상기 제1 스위치를 오프 상태로 함과 함께 상기 제2 스위치를 온 오프하고,
상기 진단부는, 상기 제2 기간에 있어서의 상기 검출부의 검출 결과에 기초하여, 상기 진단 처리를 행하는, 광 검출 장치. - 제2항에 있어서,
복수의 제1 기간에 있어서, 상기 제어부는 상기 제1 스위치를 온 상태로 하고,
상기 복수의 제1 기간 중 인접하는 2개의 상기 제1 기간 동안의 제2 기간에 있어서, 상기 제어부는 상기 제1 스위치를 온 상태로 함과 함께 상기 제2 스위치를 온/오프하고,
상기 진단부는, 상기 제2 기간에 있어서의 상기 검출부의 검출 결과에 기초하여, 상기 진단 처리를 행하는, 광 검출 장치. - 제5항에 있어서,
상기 제2 기간에 있어서, 상기 신호 생성부는, 상기 제2 스위치의 온/오프에 따른 상기 펄스 신호를 생성하고,
상기 검출부는 상기 제2 기간에 있어서, 상기 펄스 신호가 변화하는 타이밍을 검출하는, 광 검출 장치. - 제7항에 있어서,
상기 진단부는, 상기 펄스 신호가 변화하는 타이밍에 기초하여 상기 진단 처리를 행하는, 광 검출 장치. - 제7항에 있어서,
상기 진단부는, 상기 펄스 신호의 변화 유무에 기초하여 상기 진단 처리를 행하는, 광 검출 장치. - 제5항에 있어서,
상기 제1 기간에 있어서, 상기 신호 생성부는, 상기 수광 소자의 수광 결과에 따른 상기 펄스 신호를 생성하고,
상기 검출부는 상기 제1 기간에 있어서, 상기 펄스 신호가 변화하는 타이밍을 검출함으로써, 상기 수광 소자의 수광 타이밍을 검출하는, 광 검출 장치. - 제1항에 있어서,
복수의 상기 수광부를 구비하고,
상기 제어부는 상기 복수의 상기 수광부의 각각의 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 동작을 제어하고,
상기 검출부는 상기 복수의 상기 수광부가 각각 생성한 복수의 상기 펄스 신호에 기초하여 합성 펄스 신호를 생성하고, 상기 합성 펄스 신호가 변화하는 타이밍을 검출하는, 광 검출 장치. - 제1항에 있어서,
복수의 상기 수광부를 구비하고,
상기 제어부는 상기 복수의 상기 수광부의 각각의 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 동작을 제어하고,
상기 검출부는 상기 복수의 상기 수광부가 각각 생성한 복수의 상기 펄스 신호에 기초하여 가산 처리를 행함으로써 코드를 생성하고, 상기 코드가 변화하는 타이밍을 검출하는, 광 검출 장치. - 제1항에 있어서,
상기 광 검출 장치는, 차량에 탑재된, 광 검출 장치. - 광을 사출하는 발광부와
상기 발광부로부터 사출된 광 중의, 계측 대상에 의해 반사된 광을 검출하는 광 검출부
를 구비하고,
상기 광 검출부는,
수광 소자와, 온 상태가 됨으로써 상기 수광 소자와 제1 노드를 접속하는 제1 스위치와, 온 상태가 됨으로써 상기 제1 노드에 소정의 전압을 인가하는 제2 스위치와, 상기 제1 노드의 전압에 기초하여 펄스 신호를 생성하는 신호 생성부를 갖는 수광부와,
상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 동작을 제어하는 제어부와,
상기 펄스 신호에 기초하여, 상기 펄스 신호가 변화하는 타이밍을 검출하는 검출부와,
상기 제2 스위치를 온 상태로 했을 때의 상기 검출부의 검출 결과에 따른 검출 신호를 출력하는 출력부
를 갖는,
광 검출 시스템.
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