WO2020183935A1 - 故障検出装置、発光駆動装置および発光装置 - Google Patents

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WO2020183935A1
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light emitting
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failure
light
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浩幸 菖蒲
隼人 上水流
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ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
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    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • G01S7/497—Means for monitoring or calibrating

Definitions

  • the present disclosure relates to a failure detection device, a light emitting drive device, and a light emitting device. More specifically, the present invention relates to a failure detection device for detecting a failure of a light emitting element, a light emitting drive device including the failure detection device, and a light emitting device.
  • a distance measuring device for measuring the distance to a subject has been used in an imaging device such as an in-vehicle camera.
  • an imaging device such as an in-vehicle camera.
  • this distance measuring device for example, a device that measures a distance by irradiating a subject with a laser beam and measuring the time until the light reflected from the subject is detected is used.
  • a failure detection device that prevents excessive irradiation of laser light due to a failure is required. This is to protect a subject such as a person.
  • an LED short circuit detection circuit for detecting a short circuit of an LED chip in a light source configured by connecting a plurality of light emitting diode (LED: Light Emitting Diode) chips in series has been proposed (for example, see Patent Document 1.).
  • LED Light Emitting Diode
  • a short circuit of the LED chip is detected by comparing the applied voltage of the LED chips connected in series with the voltage of the inter-chip node.
  • the above-mentioned conventional technology has a problem that a failure of a driving device for driving a light emitting element cannot be detected. If the drive unit fails and an overcurrent flows through the light emitting element, high-intensity light is emitted from the light source, which may damage the subject. The above-mentioned conventional technique has a problem that such a failure cannot be detected.
  • the present disclosure has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present disclosure is to detect a failure of a driving device that drives a light emitting element.
  • the present disclosure has been made to solve the above-mentioned problems, and the first aspect thereof is to supply the above-mentioned light-emitting current in a light-emitting drive unit that supplies a light-emitting current for causing the light-emitting element to emit light during a light-emitting period. It is a failure detection device that detects a failure of the light emitting drive unit based on the voltage of the output terminal which is the terminal to be operated.
  • the failure may be detected in the light emitting period and the non-light emitting period, which is the period in which the light emitting of the light emitting element is stopped.
  • the failure may be detected by comparing the voltage of the output terminal with a predetermined threshold value.
  • the predetermined threshold value in the non-emission period may be different from the light emission period.
  • the failure may be detected for each of the intermittently supplied light emitting currents.
  • the low-pass filter for removing the high frequency component of the voltage of the output terminal may be provided, and the failure may be detected based on the voltage of the output terminal from which the high frequency component has been removed. ..
  • a second aspect of the present disclosure is the voltage of a light emitting drive unit that supplies a light emitting current for causing the light emitting element to emit light during the light emitting period and an output terminal that is a terminal that supplies the light emitting current in the light emitting drive unit. It is a light emitting drive device including a failure detecting unit that detects a failure of the light emitting driving unit based on the above.
  • a power supply unit that supplies a power source for passing the light emitting current to the light emitting element and a power supply control unit that stops the power supply to the power supply unit when the failure is detected. And may be further provided.
  • a third aspect of the present disclosure is a light emitting element, a light emitting drive unit that supplies a light emitting current for causing the light emitting element to emit light during a light emitting period, and a terminal that supplies the light emitting current in the light emitting drive unit. It is a light emitting device including a failure detecting unit that detects a failure of the light emitting driving unit based on the voltage of the output terminal.
  • the failure of the light emitting drive unit is determined based on the voltage of the output terminal.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a light emitting device according to an embodiment of the present disclosure.
  • the figure is a figure which shows the outline of a light emitting device 1.
  • the light emitting device 1 in the figure is composed of a light emitting element 20, an emitting unit 40, a housing 30, a light emitting driving device 10, and a substrate 50.
  • the light emitting device 1 is, for example, a light emitting device used in a device that measures a distance to a subject by a ToF (Time of Flight) method in a camera or the like.
  • ToF Time of Flight
  • the ToF method is a method of measuring a distance by irradiating a subject with a laser beam and measuring the time for the laser beam to reciprocate with the subject. It can also be used in a device that recognizes the three-dimensional shape of a subject by the reflected laser beam.
  • the light emitting element 20 is arranged in the housing 30 and emits laser light.
  • An exit portion 40 is arranged on the top plate of the housing 30.
  • the emitting unit 40 protects the light emitting element 20 and transmits laser light.
  • a diffusing plate is arranged in the emitting unit 40 to convert the laser light from the light emitting element 20 into diffused light.
  • the emitting unit 40 converts the laser beam of point (one-dimensional) emission into surface (two-dimensional) emission. By irradiating the subject with this surface-emitting laser beam, capturing the laser beam reflected by the subject, and acquiring the distance information for each pixel of the image sensor, it is possible to perform three-dimensional mapping of the subject.
  • the white arrows in the figure represent the laser light emitted by the light emitting element 20, and the solid arrows represent the laser light converted into diffused light by the emitting unit 40.
  • the light emitting drive device 10 is an electronic circuit that drives the light emitting element 20.
  • the light emitting drive device 10 and the housing 30 are mounted on the substrate 50.
  • the figure shows an example of mounting with a solder ball.
  • Laser light has a high energy density and is highly likely to cause damage to the human body if it is directly irradiated to the eyeball or the like.
  • the laser beam emitted from the light emitting element 20 is controlled to a predetermined intensity by the light emitting driving device 10.
  • the light emitting drive device 10 fails, high-intensity laser light may be output from the light emitting element 20. In such a case, a failure detection device that quenches the light emitting element 20 is required.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a light emitting device according to the first embodiment of the present disclosure.
  • the figure is a block diagram showing a configuration example of the light emitting device 1.
  • the light emitting device 1 in the figure includes a light emitting element 20 and a light emitting driving device 10.
  • the light emitting element 20 is a light emitting element that emits laser light as described above. Light can be emitted by passing a specified light emitting current through the light emitting element 20.
  • a light emitting period the period during which the light emitting element 20 emits light
  • a non-light emitting period the period during which the light emitting element 20 is stopped from emitting light
  • a laser diode can be used for the light emitting element 20.
  • the light emitting current is a current equal to or higher than the light emitting threshold value of the light emitting element 20, and is a current for obtaining light emission of a desired luminous intensity.
  • the light emitting drive device 10 includes a failure detection unit 100, a light emitting drive unit 110, a gate drive unit 120, a control unit 130, a power supply unit 140, and a power supply control unit 150.
  • the power supply unit 140 supplies a power source for passing a light emitting current to the light emitting element 20.
  • a constant voltage source can be applied to the power supply unit 140.
  • the power supply unit 140 in the figure applies a predetermined power supply voltage with reference to the ground point to the anode of the light emitting element 20.
  • the power supply control unit 150 controls the power supply unit 140.
  • the power supply control unit 150 controls the supply and stop of power to the light emitting element 20 of the power supply unit 140 based on the failure detection signal output from the failure detection unit 100 described later. Specifically, when the failure detection unit 100 detects a failure of the light emitting drive unit 110, the power supply unit 140 stops the supply of power to the light emitting element 20.
  • the light emitting drive unit 110 is a circuit that supplies a light emitting current to the light emitting element 20.
  • the light emitting drive unit 110 in the figure includes an output terminal 113.
  • the output terminal 113 is connected to the cathode of the light emitting element 20 and supplies the light emitting current of the light emitting element 20 as a sink current.
  • the light emitting drive unit 110 in the figure includes a MOS transistor 111 and a constant current circuit 112.
  • the drain of the MOS transistor 111 is connected to the output terminal 113, and the gate is connected to the gate drive unit 120 described later.
  • the source of the MOS transistor 111 is connected to one end of the constant current circuit 112.
  • the other end of the constant current circuit 112 is grounded.
  • the constant current circuit 112 is a circuit through which a predetermined constant current flows, and limits the current flowing through the light emitting element 20 to a predetermined value according to the power supply voltage supplied from the power supply unit 140 described later.
  • the constant current circuit 112 in the figure is a circuit in which a light emitting current is passed as this predetermined constant current.
  • the constant current circuit 112 can be composed of, for example, a MOS transistor to which a gate voltage corresponding to the emission current is supplied.
  • the MOS transistor 111 controls the light emission current.
  • the MOS transistor 111 supplies the light emitting current of the constant current circuit 112 to the output terminal 113 when it is in a conductive state.
  • An n-channel MOS transistor can be used as the MOS transistor 111 in the figure.
  • a light emitting element 20, a MOS transistor 111, and a constant current circuit 112 connected in series are connected between the output of the power supply unit 140 and the ground to form a closed circuit.
  • a current flows through the light emitting element 20 due to the power supply voltage supplied from the power supply unit 140.
  • the current flowing through the light emitting element 20 is limited to the light emitting current by the constant current circuit 112. In this way, the light emitting drive unit 110 drives the light emitting element 20 and supplies the light emitting current from the sink side.
  • the gate drive unit 120 controls to switch between conduction and non-conduction of the switch element of the light emission drive unit 110. Specifically, the gate drive unit 120 applies a predetermined gate voltage to the gate of the MOS transistor 111 described above to cause the MOS transistor 111 to transition from a non-conducting state to a conductive state.
  • the gate voltage for conducting the MOS transistor 111 is referred to as an on-voltage.
  • the control unit 130 controls the gate drive unit 120. Specifically, the control unit 130 generates a light emission signal during the light emission period and outputs the light emission signal to the gate drive unit 120.
  • the gate drive unit 120 to which the light emission signal is input generates an on-voltage and supplies it to the game of the MOS transistor 111. As a result, the light emitting element 20 can emit light during the light emitting period.
  • the failure detection unit 100 detects a failure of the light emitting drive unit 110.
  • the failure detection unit 100 detects a failure of the light emission drive unit 110 based on the voltage of the output terminal 113 of the light emission drive unit 110.
  • the failure detection unit 100 in the figure includes a comparison unit 101 and resistors 102 and 103.
  • the inverting input of the comparison unit 101 is connected to the output terminal 113.
  • the resistor 102 is connected between the power line Vdd and the non-inverting input of the comparison unit 101.
  • the resistor 103 is connected between the non-inverting input of the comparison unit 101 and the ground.
  • the output of the comparison unit 101 is connected to the output signal line of the failure detection unit 100.
  • the power supply line Vdd is a signal line for supplying power to the failure detection unit 100.
  • the comparison unit 101 compares the voltage applied to the inverting input and the voltage applied to the non-inverting input.
  • the non-inverting input of the comparison unit 101 is connected to the node between the resistors 102 and 103 connected in series.
  • a voltage obtained by dividing the power supply voltage of the power supply line Vdd by the resistors 102 and 103 is applied to the non-inverting input of the comparison unit 101.
  • the output of the comparison unit 101 has a high voltage level (for example, the voltage of the power supply line Vdd), and the comparison is made when the voltage of the inverting input is higher than the applied voltage of the non-inverting input.
  • the output of unit 101 has a low voltage level (for example, ground potential). As described above, assuming that the voltage divided by the resistors 102 and 103 is used as the threshold value, the output of the comparison unit 101 has a high voltage level when the voltage of the output terminal 113 is lower than this threshold value. This high voltage level signal can correspond to the failure detection signal.
  • the light emitting drive unit 110 controls the current flowing through the light emitting element 20 by the action of the constant current circuit 112.
  • the voltage between the anode and the cathode of the light emitting element 20 changes depending on the flowing current.
  • the constant current circuit 112 supplies the light emitting current by controlling the voltage applied to the light emitting element 20 to a voltage corresponding to the light emitting current. Therefore, the voltage of the output terminal 113 is substantially equal to the voltage obtained by subtracting the applied voltage between the anode and the cathode of the light emitting element 20 at the time of light emission from the output voltage of the power supply unit 140.
  • the voltage of the output terminal 113 drops.
  • the constant current circuit 112 when the constant current circuit 112 is short-circuited, the voltage of the output terminal 113 drops during the light emitting period as compared with the normal state, and becomes approximately 0V. As a result, an excessive voltage is applied to the light emitting element 20, and the amount of light becomes excessive.
  • the constant current circuit 112 and the MOS transistor 111 may not be completely short-circuited, resulting in a pseudo short-circuit failure. This is a failure in which the MOS transistors 111 and the MOS transistors constituting the constant current circuit 112 do not transition to the non-conducting state and have a low internal resistance. When this pseudo short circuit occurs, the voltage of the output terminal 113 does not drop to 0V, but becomes lower than that of the normal output terminal 113, and the applied voltage of the light emitting element 20 increases and the amount of light becomes excessive.
  • the failure detection unit 100 detects the voltage drop of the output terminal 113, and detects a short circuit of the constant current circuit 112 or the like or a pseudo short circuit.
  • the threshold value set by the resistors 102 and 103 is set to a voltage lower than the voltage of the output terminal 113 at the normal time, and when the voltage of the output terminal 113 drops below this threshold value, it is determined that the constant current circuit 112 or the like has failed.
  • a failure detection signal can be output.
  • This failure detection signal can be output to an external device or the like as an output signal of the light emitting drive device 10. Further, this failure detection signal is output to the power supply control unit 150 described above, and the power supply in the power supply unit 140 is stopped. As a result, the light emission of the light emitting element 20 can be stopped in the event of a failure.
  • the failure detection unit 100 is an example of the failure detection device described in the claims.
  • the configuration of the light emitting drive unit 110 is not limited to this example.
  • the MOS transistor 111 and the constant current circuit 112 may be replaced to form a wired circuit.
  • the power supply control unit 150 may be configured to supply negative power.
  • the output of the power supply control unit 150 is connected to the cathode of the light emitting element 20, and the anode of the light emitting element 20 is connected to the output terminal 113 of the light emitting drive unit 110.
  • a p-channel MOS transistor is used for the MOS transistor 111, and a constant current circuit 112 for supplying a source current is arranged.
  • the output terminal 113 is a virtual terminal of the light emitting drive unit 110, and is arranged in the drain of the MOS transistor 111 for convenience.
  • the output terminal 113 can be arranged at an arbitrary position in the wiring between the light emitting element 20 and the light emitting drive unit 110.
  • the inverting input of the comparison unit 101 of the failure detection unit 100 can be connected to the wiring between the light emitting element 20 and the light emitting drive unit 110 to detect the output voltage of the light emitting drive unit 110.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of failure detection according to the first embodiment of the present disclosure.
  • the figure is a diagram for explaining the operation of the failure detection unit 100.
  • the “light emitting signal” represents the waveform of the binarized light emitting signal output from the control unit 130.
  • the period in which the light emission signal of the figure has a value of "0" represents the non-light emission period, and the period of the value "1" represents the light emission period.
  • the “voltage of the output terminal” represents the waveform of the voltage of the output terminal 113.
  • the “fault detection signal” represents the waveform of the binarized fault detection signal.
  • the broken line in the figure represents the level of 0V.
  • the dotted line in the voltage of the output terminal represents the threshold voltage Vth, and the alternate long and short dash line represents the power supply voltage supplied by the power supply unit 140 and Va, which is the voltage applied to the anode of the light emitting element 20.
  • a in the figure represents the waveform at normal times.
  • the voltage of the output terminal 113 returns to Va. Since transient noise is superimposed on the voltage of the output terminal 113, it is necessary to set the threshold voltage Vth to a voltage lower than this transient noise voltage. This is to prevent malfunction due to noise. Since the output of the gate drive unit 120 has substantially the same waveform as the light emission signal, the description is omitted.
  • Reference numeral B in the figure shows an example in which the constant current circuit 112 fails during the light emitting period, and a short circuit failure occurs in the constant current circuit 112 during the light emitting period, and the voltage of the output terminal 113 drops to approximately 0V. This is a case. Since the voltage of the output terminal 113 becomes lower than the threshold voltage Vth, the output of the comparison unit 101 of the failure detection unit 100 is inverted, and the failure detection signal transitions to the value "1". Next, this failure detection signal is input to the power supply control unit 150, the power supply in the power supply unit 140 is stopped, and Va drops to 0V.
  • C in the figure represents an example when the constant current circuit 112 fails during the non-emission period. Similar to B in the figure, as a result of the voltage of the output terminal 113 becoming lower than the threshold voltage Vth, a failure is detected and the supply of power from the power supply unit 140 is stopped.
  • the failure detecting unit 100 can detect the failure of the light emitting driving unit 110, and the power supply to the light emitting element 20 is stopped via the power supply control unit 150. Can be done.
  • the configuration of the light emitting drive device 10 is not limited to this example.
  • the power supply control unit 150 may be omitted. In this case, it is necessary for the circuit or device outside the light emitting device 1 to stop the supply of power to the light emitting device 1 based on the failure detection signal, and to stop the light emitting of the light emitting element 20.
  • the failure detection unit 100 arranged in the light emitting device 1 of the first embodiment of the present disclosure is based on the voltage of the output terminal 113 of the light emitting drive unit 110 that supplies the light emitting current to the light emitting element 20. Detects a failure of the light emitting drive unit 110. Thereby, the safety of the light emitting device 1 can be improved.
  • Second Embodiment> The light emitting device 1 of the first embodiment described above compares the voltage of the output terminal 113 with the threshold value during the light emitting period and the non-light emitting period.
  • the light emitting device 1 of the second embodiment of the present disclosure is different from the above-described first embodiment in that the threshold value is changed between the light emitting period and the non-light emitting period.
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a light emitting device according to a second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the light emitting device 1 as in FIG. 2. It differs from the light emitting device 1 described with reference to FIG. 2 in that a failure detection unit 200 is provided instead of the failure detection unit 100.
  • the failure detection unit 200 in the figure is different from the failure detection unit 100 described in FIG. 2 in that it further includes a comparison unit 104, a selection unit 107, and resistors 105 and 106.
  • the inverting input of the comparison unit 104 is connected to the output terminal 113.
  • the resistor 105 is connected between the power line Vdd and the non-inverting input of the comparison unit 104.
  • the resistor 106 is connected between the non-inverting input of the comparison unit 104 and ground.
  • the outputs of the comparison units 101 and 104 are connected to the two input terminals of the selection unit 107, respectively.
  • a light emitting signal from the control unit 130 is connected to the control input terminal of the selection unit 107, and the output of the selection unit 107 is connected to the output signal line of the failure detection unit 200. Since the connections other than this are the same as those of the failure detection unit 100 of FIG. 2, the description thereof will be omitted.
  • the comparison unit 104 compares the voltage of the output terminal 113 applied to the inverting input and the voltage applied to the non-inverting input.
  • a threshold value which is a voltage obtained by dividing the power supply voltage Vdd by the resistors 105 and 106, is applied to the non-inverting input of the comparison unit 104.
  • the selection unit 107 includes two input terminals and a control input terminal, and selects and outputs a signal input to one of the two input terminals according to a signal applied to the control input terminal. is there.
  • the selection unit 107 in the figure selects the output of any of the comparison units 101 and 104.
  • a light emitting signal is input to the control input terminal of the selection unit 107 in the figure, and the outputs of the comparison units 101 and 104 can be selected according to the value of the light emitting signal.
  • the comparison unit 101 can be selected during the light emission period when the light emission signal has a value of "1”
  • the comparison unit 104 can be selected during the non-light emission period when the light emission signal has a value of "0".
  • the voltage of the output terminal 113 can be compared by different threshold values in the light emitting period and the non-light emitting period. For example, in the non-light emitting period, a threshold value higher than the light emitting period can be set. Thereby, the short circuit of the light emitting drive unit 110 can be easily detected.
  • the MOS transistor 111 When the MOS transistor 111 is short-circuited or pseudo-short-circuited, a light emitting current is supplied to the light emitting element 20 during the non-light emitting period, and light is emitted regardless of the non-light emitting period. Even in such a case, a short circuit of the MOS transistor 111 or the like can be detected by setting the threshold value of the non-emission period higher than the threshold value of the light emission period.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of failure detection according to the second embodiment of the present disclosure.
  • the figure is a diagram for explaining the operation of the failure detection unit 200. The same notation is used for the parts common to FIG. 3, and the description thereof will be omitted.
  • Vth1 and Vth2 in the figure represent threshold voltages during the non-emission period and the light emission period, respectively.
  • Vth1 corresponds to the threshold voltage set by the resistors 105 and 106 of FIG. 4
  • Vth2 corresponds to the threshold voltage set by the resistors 102 and 103 of FIG.
  • the threshold voltage Vth1 can be set to a value higher than the voltage of the output terminal 113 during the light emission period.
  • Vshort a voltage of approximately 0 V. It is assumed that the voltage drops to. Since the voltage of the output terminal 113 is lower than the threshold voltage Vth2, the failure detection unit 200 detects the failure.
  • Reference numeral C in the figure represents an example in which the constant current circuit 112 fails during the non-emission period. Unlike C in FIG. 3, this is an example assuming a case where a pseudo short circuit occurs in the constant current circuit 112. Due to this pseudo short circuit, the voltage of the output terminal 113 becomes a voltage (Vshort') higher than the voltage of the light emitting period. Since this Vshort'is a voltage lower than the threshold voltage Vth1, a failure is detected by the failure detection unit 200, and the supply of power to the light emitting element 20 is stopped. When a short circuit or a pseudo short circuit occurs in the MOS transistor 111, the output terminal 113 in the non-light emitting period has substantially the same voltage as the light emitting period. In this case as well, since the voltage of the output terminal 113 is lower than the threshold voltage Vth1, a failure can be detected.
  • the configuration of the light emitting device 1 other than this is the same as the configuration of the light emitting device 1 described in the first embodiment of the present disclosure, the description thereof will be omitted.
  • the failure detection unit 200 detects a failure based on different threshold values for the light emitting period and the non-light emitting period. Thereby, a pseudo short circuit of the constant current circuit 112, a short circuit of the MOS transistor 111, and a pseudo short circuit can be detected. The safety of the light emitting device 1 can be further improved.
  • the light emitting device 1 of the first embodiment described above continuously causes the light emitting element 20 to emit light during the light emitting period.
  • the light emitting device 1 of the third embodiment of the present disclosure is different from the above-described first embodiment in that the light emitting element 20 intermittently emits light during the light emitting period.
  • FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of a light emitting device according to a third embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the light emitting device 1 as in FIG. 2. It differs from the light emitting device 1 described with reference to FIG. 2 in that it includes a gate pulse drive unit 160 and a failure detection unit 300 instead of the gate drive unit 120 and the failure detection unit 100.
  • the gate pulse drive unit 160 generates a plurality of pulsed gate voltages during the light emission period and applies them to the gate of the MOS transistor 111 of the light emission drive unit 110.
  • the gate pulse drive unit 160 drives the MOS transistor 111 to alternately repeat conduction and non-conduction during the light emission period. As a result, the light emitting current is intermittently supplied to the light emitting element 20.
  • the failure detection unit 300 detects a failure of the light emission drive unit 110 for each light emission current supplied intermittently.
  • the light emitting device 1 When the light emitting device 1 is used for distance measurement by the ToF method, when measuring the distance to a subject at a relatively long distance, the time from the start of laser light irradiation to the detection of reflected light is directly measured. Can measure the distance. However, in the case of a short-distance subject, the time from the start of laser light irradiation to the detection of reflected light is shortened, so that the distance detection accuracy is lowered. In such a case, a method of measuring the distance by intermittently irradiating the laser beam and detecting the phase difference with the reflected light in the form of a pulse train is adopted.
  • the charge generated by the photoelectric conversion is accumulated in each pixel during each of the light emitting and non-light emitting periods.
  • the phase difference between the laser light emitted by the light emitting device and the reflected laser light can be calculated based on the ratio of the electric charges accumulated in these two types of pixels, and the distance to the subject can be measured.
  • the light emitting device 1 in the figure can be used in a distance measuring system that detects the phase difference with such reflected light.
  • the details of driving the light emitting element 20 will be described later.
  • the failure detection unit 300 in the figure is different from the failure detection unit 100 described in FIG. 2 in that it includes a low-pass filter 310.
  • the low-pass filter 310 is arranged between the output terminal 113 and the inverting input of the comparison unit 101, and is a filter that passes the low-frequency component of the voltage of the output terminal 113 and attenuates the high-frequency component. By arranging the low-pass filter 310, it is possible to remove the transient noise generated when the MOS transistor 111 transitions from the non-conducting state to the conductive state.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of failure detection according to the third embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating the operation of the light emitting drive unit 110 and the operation of the low-pass filter 310.
  • the “gate pulse drive unit output voltage” in the figure is the output voltage of the gate pulse drive unit 160, and represents the waveform of the gate voltage of the MOS transistor 111.
  • the “low-pass filter output voltage” represents the waveform of the voltage of the output terminal 113 that has passed through the low-pass filter 310. The same notation is used for other parts that are common to FIG.
  • the light emission signal in the figure has the same waveform as in FIG.
  • the output voltage of the gate pulse drive unit 160 is a waveform of a plurality of continuous rectangular waves during the light emission period.
  • the MOS transistor 111 is pulse-driven by this continuous rectangular wave.
  • the light emitting current of the light emitting drive unit 110 flows intermittently during the light emitting period, and the voltage of the output terminal 113 also becomes pulsed.
  • transient noise is superimposed at each rising and falling of the pulse.
  • the output voltage of the low-pass filter 310 has a waveform in which transient noise, which is a high-frequency component, is removed.
  • the threshold voltage Vth can be set to a value higher than the threshold voltage Vth in FIG.
  • the threshold voltage Vth can be set to a value close to the output voltage of the light emitting drive unit 110 in the normal state, and the detection accuracy of a pseudo short circuit can be improved.
  • the failure detecting unit 300 detects the failure.
  • the configuration of the light emitting device 1 other than this is the same as the configuration of the light emitting device 1 described in the first embodiment of the present disclosure, the description thereof will be omitted.
  • the light emitting driving unit 110 is pulse-driven and an intermittent light emitting current is supplied to the light emitting element 20.
  • the failure detection unit 300 can detect the failure for each intermittent light emission current. Further, by arranging the low-pass filter 310 in the failure detection unit 300, transient noise of the voltage of the output terminal 113 can be removed, and the threshold voltage becomes a value close to the voltage of the output terminal 113 at the steady state. Can be set. The failure detection accuracy can be improved.
  • failure detection unit 200 described with reference to FIG. 4 can also be applied to the light emitting drive device 10 of FIG.
  • the gate pulse drive unit 160 and the failure detection unit 300 described in FIG. 6 can also be applied to the light emitting drive device 10 of FIG.
  • the technology related to this disclosure can be applied to various products.
  • the present technology may be realized as a light emitting device mounted on an imaging device such as a camera.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a schematic configuration example of a camera which is an example of an imaging device to which the present technology can be applied.
  • the camera 1000 in the figure includes a lens 1001, an image pickup element 1002, an image pickup control unit 1003, a lens drive unit 1004, an image processing unit 1005, an operation input unit 1006, a frame memory 1007, a display unit 1008, and the like. It includes a recording unit 1009 and a light emitting device 1010.
  • the lens 1001 is a photographing lens of the camera 1000.
  • the lens 1001 collects light from the subject and causes the light to be incident on the image sensor 1002 described later to form an image of the subject.
  • the image pickup device 1002 is a semiconductor device that captures the light from the subject focused by the lens 1001.
  • the image sensor 1002 generates an analog image signal corresponding to the irradiated light, converts it into a digital image signal, and outputs the signal.
  • the image pickup control unit 1003 controls the image pickup in the image pickup device 1002.
  • the image pickup control unit 1003 controls the image pickup device 1002 by generating a control signal and outputting the control signal to the image pickup device 1002. Further, the image pickup control unit 1003 can perform autofocus on the camera 1000 based on the image signal output from the image pickup device 1002.
  • the autofocus is a system that detects the focal position of the lens 1001 and automatically adjusts it.
  • a method (image plane phase difference autofocus) in which the image plane phase difference is detected by the phase difference pixels arranged in the image sensor 1002 to detect the focal position can be used. It is also possible to apply a method (contrast autofocus) of detecting the position where the contrast of the image is highest as the focal position.
  • the image pickup control unit 1003 adjusts the position of the lens 1001 via the lens drive unit 1004 based on the detected focus position, and performs autofocus.
  • the image pickup control unit 1003 can be configured by, for example, a DSP (Digital Signal Processor) equipped with firmware.
  • DSP Digital Signal Processor
  • the lens driving unit 1004 drives the lens 1001 based on the control of the imaging control unit 1003.
  • the lens driving unit 1004 can drive the lens 1001 by changing the position of the lens 1001 using a built-in motor.
  • the image processing unit 1005 processes the image signal generated by the image sensor 1002. This processing includes, for example, demosaic to generate an image signal of a color that is insufficient among the image signals corresponding to red, green, and blue for each pixel, noise reduction to remove noise of the image signal, and coding of the image signal. Applicable.
  • the image processing unit 1005 can be configured by, for example, a microcomputer equipped with firmware.
  • the operation input unit 1006 receives the operation input from the user of the camera 1000.
  • a push button or a touch panel can be used for the operation input unit 1006.
  • the operation input received by the operation input unit 1006 is transmitted to the image pickup control unit 1003 and the image processing unit 1005. After that, processing according to the operation input, for example, processing such as imaging of the subject is activated.
  • the frame memory 1007 is a memory that stores a frame that is an image signal for one screen.
  • the frame memory 1007 is controlled by the image processing unit 1005 to hold the frame in the process of image processing.
  • the display unit 1008 displays the image processed by the image processing unit 1005.
  • a liquid crystal panel can be used for the display unit 1008, for example.
  • the recording unit 1009 records the image processed by the image processing unit 1005.
  • a memory card or a hard disk can be used for the recording unit 1009.
  • the light emitting device 1010 irradiates a laser beam for measuring the distance to the subject.
  • the image pickup control unit 1003 described above further controls the light emitting device 1010 and measures the distance to the subject.
  • the distance to the subject with the camera 1000 can be measured as follows. First, the imaging control unit 1003 controls the light emitting device 1010 to emit laser light. Next, the laser beam reflected by the subject is detected by the image sensor 1002. Next, the image pickup control unit 1003 measures the time from the emission of the laser beam in the light emitting device 1010 to the detection of the laser beam in the image pickup device 1002, and calculates the distance to the subject.
  • the camera to which the present invention can be applied has been described above.
  • the present technology can be applied to the light emitting device 1010 among the configurations described above.
  • the light emitting device 1 described with reference to FIG. 1 can be applied to the light emitting device 1010.
  • a failure of the light emitting device 1 can be detected. It is possible to improve the safety when measuring the distance.
  • the technique according to the present invention may be applied to other devices such as a mobile terminal and an automatic guided vehicle.
  • the present technology can have the following configurations.
  • a failure detection device that detects a failure of the light emitting drive unit based on the voltage of the output terminal which is the terminal for supplying the light emitting current in the light emitting drive unit that supplies the light emitting current for causing the light emitting element to emit light during the light emitting period. ..
  • the failure detection device according to (1) above which detects the failure during the light emitting period and the non-light emitting period, which is a period during which the light emitting of the light emitting element is stopped.
  • the failure detection device according to (2) above which detects the failure by comparing the voltage of the output terminal with a predetermined threshold value.
  • a light emitting drive device including a failure detection unit for detecting.
  • a power supply unit that supplies power for passing the light emitting current through the light emitting element, and The light emitting drive device according to (7) above, further comprising a power supply control unit that stops the supply of the power supply to the power supply unit when the failure is detected.
  • a light emitting element and A light emitting drive unit that supplies a light emitting current for causing the light emitting element to emit light during the light emitting period
  • a light emitting device including a failure detection unit that detects a failure of the light emission drive unit based on a voltage of an output terminal that is a terminal for supplying the light emission current in the light emission drive unit.
  • Light emitting device 10 Light emitting drive device 20 Light emitting element 100, 200, 300 Failure detection unit 101, 104 Comparison unit 107 Selection unit 110 Light emitting drive unit 111 MOS transistor 112 Constant current circuit 113 Output terminal 120 Gate drive unit 130 Control unit 140 Power supply unit 150 Power supply control unit 160 Gate pulse drive unit 310 Low frequency pass filter 1000 Camera 1002 Imaging element 1005 Image processing unit 1003 Imaging control unit 1010 Light emitting device

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Abstract

発光駆動装置（１０）において発光素子（２０）を駆動する発光駆動部（１１０）の故障を検出する。　発光素子（２０）を発光させる期間である発光期間に発光素子（２０）を発光させるための発光電流を供給する発光駆動部（１１０）を備える発光駆動装置（１０）に故障検出装置（１００）を配置する。この発光駆動装置（１０）に配置される故障検出装置（１００）は、その発光期間にその発光素子（２０）を発光させるための発光電流を供給する発光駆動部（１１０）におけるその発光電流を供給する端子である出力端子（１１３）の電圧に基づいてその発光駆動部（１１０）の故障を検出する。

Description

故障検出装置、発光駆動装置および発光装置
　本開示は、故障検出装置、発光駆動装置および発光装置に関する。詳しくは、発光素子の故障を検出する故障検出装置および当該故障検出装置を備える発光駆動装置および発光装置に関する。
　従来、車載カメラ等の撮像装置において、被写体までの距離を計測する測距装置が使用されている。この測距装置として、例えば、被写体にレーザ光を照射して被写体から反射された光が検出されるまでの時間を測定することにより距離を計測する装置が使用されている。このような被写体にレーザ光を照射する装置においては、故障による過大なレーザ光の照射等を防ぐ故障検出装置が必要となる。人物等の被写体を保護するためである。
　このような故障検出装置として、例えば、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）チップが直列に接続されて構成された光源におけるＬＥＤチップのショートを検出するＬＥＤショート検出回路が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。このＬＥＤショート検出回路においては、直列接続されたＬＥＤチップの印加電圧とチップ間ノードの電圧とを比較することによりＬＥＤチップのショートを検出する。
特開２０１２－１６０４３６号公報
　上述の従来技術では、発光素子を駆動する駆動装置の故障を検出できないという問題がある。駆動装置が故障して過電流が発光素子に流れた場合には、光源から高強度の光が照射され、被写体が損傷する可能性がある。上述の従来技術では、このような故障を検出できないという問題がある。
　本開示は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、発光素子を駆動する駆動装置の故障を検出することを目的としている。
　本開示は、上述の問題点を解消するためになされたものであり、その第１の態様は、発光期間に発光素子を発光させるための発光電流を供給する発光駆動部における上記発光電流を供給する端子である出力端子の電圧に基づいて上記発光駆動部の故障を検出する故障検出装置である。
　また、この第１の態様において、上記発光期間と上記発光素子の発光を停止させる期間である非発光期間とにおいて上記故障を検出してもよい。
　また、この第１の態様において、上記出力端子の電圧と所定の閾値との比較を行うことにより上記故障を検出してもよい。
　また、この第１の態様において、上記非発光期間における上記所定の閾値は上記発光期間とは異なってもよい。
また、この第１の態様において、上記発光期間に上記発光駆動部が上記発光電流を断続して供給する際に、上記断続して供給される発光電流毎に上記故障を検出してもよい。
　また、この第１の態様において、上記出力端子の電圧の高周波成分を除去する低域通過フィルタを具備し、上記高周波成分が除去された出力端子の電圧に基づいて上記故障を検出してもよい。
　また、本開示の第２の態様は、発光期間に発光素子を発光させるための発光電流を供給する発光駆動部と、上記発光駆動部における上記発光電流を供給する端子である出力端子の電圧に基づいて上記発光駆動部の故障を検出する故障検出部とを具備する発光駆動装置である。
　また、この第２の態様において、上記発光素子に上記発光電流を流すための電源を供給する電源部と、上記故障が検出された際に上記電源部に上記電源の供給を停止させる電源制御部とをさらに具備してもよい。
　また、本開示の第３の態様は、発光素子と、発光期間に上記発光素子を発光させるための発光電流を供給する発光駆動部と、上記発光駆動部における上記発光電流を供給する端子である出力端子の電圧に基づいて上記発光駆動部の故障を検出する故障検出部とを具備する発光装置である。
　このような態様を採ることにより、発光駆動部の故障を出力端子の電圧に基づいて判断するという作用をもたらす。
本開示の実施の形態に係る発光装置の構成例を示す図である。 本開示の第１の実施の形態に係る発光装置の構成例を示す図である。 本開示の第１の実施の形態に係る故障検出の一例を示す図である。 本開示の第２の実施の形態に係る発光装置の構成例を示す図である。 本開示の第２の実施の形態に係る故障検出の一例を示す図である。 本開示の第３の実施の形態に係る発光装置の構成例を示す図である。 本開示の第３の実施の形態に係る故障検出の一例を示す図である。 本技術が適用され得る撮像装置の一例であるカメラの概略的な構成例を示すブロック図である。
　次に、図面を参照して、本開示を実施するための形態（以下、実施の形態と称する）を説明する。以下の図面において、同一または類似の部分には同一または類似の符号を付している。また、以下の順序で実施の形態の説明を行う。
　１．第１の実施の形態
　２．第２の実施の形態
　３．第３の実施の形態
　４．カメラへの応用例
　＜１．第１の実施の形態＞
　［発光装置］
　図１は、本開示の実施の形態に係る発光装置の構成例を示す図である。同図は、発光装置１の概略を表す図である。同図の発光装置１は、発光素子２０、出射部４０、筐体３０、発光駆動装置１０および基板５０により構成される。発光装置１は、例えば、カメラ等において被写体との距離をＴｏＦ（Time of Flight）方式により測定する装置に使用される発光装置である。ここでＴｏＦ方式とは、被写体にレーザ光を照射し、レーザ光が被写体との間を往復する時間を計測することにより距離を測定する方式である。また、反射されたレーザ光により被写体の３次元形状を認識する装置に使用することもできる。
　発光素子２０は、筐体３０内に配置され、レーザ光を放射する。筐体３０の天板には、出射部４０が配置される。この出射部４０は、発光素子２０を保護するとともにレーザ光を透過するものである。また、この出射部４０には拡散板が配置され、発光素子２０からのレーザ光を拡散光に変換する。この出射部４０により、点（１次元）発光のレーザ光が面（２次元）発光に変換される。この面発光のレーザ光を被写体に照射し、被写体により反射されたレーザ光を撮像するとともに撮像素子の画素毎の距離情報を取得することにより、被写体の３次元マッピングを行うことができる。同図の白抜きの矢印は、発光素子２０により放射されるレーザ光を表し、実線の矢印は出射部４０により拡散光に変換されたレーザ光を表す。
　発光駆動装置１０は、発光素子２０を駆動する電子回路である。発光駆動装置１０および筐体３０は、基板５０に実装される。同図は、半田ボールにより実装される例を表したものである。
　レーザ光は、エネルギー密度が高く、眼球等に直接照射されると人体に障害を引き起こす可能性が高い。通常、発光素子２０から照射されるレーザ光は、発光駆動装置１０により規定の強度に制御される。しかし、発光駆動装置１０が故障すると、発光素子２０から高強度のレーザ光が出力される場合がある。このような場合に、発光素子２０を消光させる故障検出装置が必要となる。
　［発光駆動装置］
　図２は、本開示の第１の実施の形態に係る発光装置の構成例を示す図である。同図は、発光装置１の構成例を表すブロック図である。同図の発光装置１は、発光素子２０と、発光駆動装置１０とを備える。
　発光素子２０は、前述のようにレーザ光を放射する発光素子である。この発光素子２０に規定の発光電流を流すことにより発光させることができる。以下、発光素子２０を発光させる期間を発光期間と称し、発光素子２０の発光を停止させる期間を非発光期間と称する。この発光素子２０には、例えば、レーザダイオードを使用することができる。発光電流は、発光素子２０の発光閾値以上の電流であり、所望の光度の発光を得るための電流である。
　発光駆動装置１０は、故障検出部１００と、発光駆動部１１０と、ゲート駆動部１２０と、制御部１３０と、電源部１４０と、電源制御部１５０とを備える。
　電源部１４０は、発光素子２０に発光電流を流すための電源を供給するものである。電源部１４０には、定電圧源を適用することができる。同図の電源部１４０は、接地点を基準とする所定の電源電圧を発光素子２０のアノードに印加する。
　電源制御部１５０は、電源部１４０を制御するものである。この電源制御部１５０は、後述する故障検出部１００から出力される故障検出信号に基づいて、電源部１４０の発光素子２０への電源の供給および停止の制御を行う。具体的には、故障検出部１００が発光駆動部１１０の故障を検出した場合に、電源部１４０に発光素子２０への電源の供給を停止させる。
　発光駆動部１１０は、発光素子２０に発光電流を供給する回路である。同図の発光駆動部１１０は出力端子１１３を備える。この出力端子１１３は、発光素子２０のカソードに接続され、発光素子２０の発光電流をシンク電流として供給する。同図の発光駆動部１１０は、ＭＯＳトランジスタ１１１および定電流回路１１２を備える。ＭＯＳトランジスタ１１１のドレインは出力端子１１３に接続され、ゲートは後述するゲート駆動部１２０に接続される。ＭＯＳトランジスタ１１１のソースは、定電流回路１１２の一端に接続される。定電流回路１１２の他の一端は接地される。
　定電流回路１１２は、所定の定電流を流す回路であり、後述する電源部１４０から供給される電源電圧に応じて発光素子２０を流れる電流を所定の値に制限する回路である。同図の定電流回路１１２は、発光電流をこの所定の定電流として流す回路である。定電流回路１１２は、例えば、発光電流に対応するゲート電圧が供給されるＭＯＳトランジスタにより構成することができる。
　ＭＯＳトランジスタ１１１は、発光電流を制御するものである。このＭＯＳトランジスタ１１１は、自身が導通状態の時に定電流回路１１２の発光電流を出力端子１１３に供給する。同図のＭＯＳトランジスタ１１１には、ｎチャネルＭＯＳトランジスタを使用することができる。同図に表したように、直列に接続された発光素子２０、ＭＯＳトランジスタ１１１および定電流回路１１２が電源部１４０の出力と接地との間に接続されて、閉回路が構成される。ＭＯＳトランジスタ１１１が導通状態の時、電源部１４０から供給される電源電圧により発光素子２０に電流が流れる。この発光素子２０を流れる電流が定電流回路１１２により発光電流に制限される。このように、発光駆動部１１０は、発光素子２０を駆動し、発光電流をシンク側から供給する。
　ゲート駆動部１２０は、発光駆動部１１０のスイッチ素子の導通および非導通を切り替える制御を行うものである。具体的には、ゲート駆動部１２０は、上述のＭＯＳトランジスタ１１１のゲートに対して所定のゲート電圧を印加し、ＭＯＳトランジスタ１１１を非導通の状態から導通状態に遷移させる。以下、ＭＯＳトランジスタ１１１を導通させるゲート電圧をオン電圧と称する。
　制御部１３０は、ゲート駆動部１２０を制御するものである。具体的には、制御部１３０は、発光期間に発光信号を生成し、ゲート駆動部１２０に対して出力する。発光信号が入力されたゲート駆動部１２０は、オン電圧を生成してＭＯＳトランジスタ１１１のゲーに供給する。これにより、発光素子２０を発光期間に発光させることができる。
　故障検出部１００は、発光駆動部１１０の故障を検出するものである。この故障検出部１００は、発光駆動部１１０の出力端子１１３の電圧に基づいて発光駆動部１１０の故障を検出する。同図の、故障検出部１００は、比較部１０１ならびに抵抗１０２および１０３を備える。比較部１０１の反転入力は出力端子１１３に接続される。抵抗１０２は、電源線Ｖｄｄおよび比較部１０１の非反転入力の間に接続される。抵抗１０３は、比較部１０１の非反転入力および接地の間に接続される。比較部１０１の出力は、故障検出部１００の出力信号線に接続される。なお、電源線Ｖｄｄは、故障検出部１００の電源を供給する信号線である。
　比較部１０１は、反転入力に印加される電圧および非反転入力に印加される電圧を比較するものである。同図に表したように、比較部１０１の非反転入力は直列に接続された抵抗１０２および１０３の間のノードに接続される。電源線Ｖｄｄの電源電圧を抵抗１０２および１０３により分圧した電圧が比較部１０１の非反転入力に印加される。この非反転入力の印加電圧より反転入力の電圧が低いとき比較部１０１の出力は高い電圧レベル（例えば、電源線Ｖｄｄの電圧）となり、非反転入力の印加電圧より反転入力の電圧が高いとき比較部１０１の出力は低い電圧レベル（例えば、接地電位）となる。このように、抵抗１０２および１０３により分圧された電圧を閾値とすると、この閾値より出力端子１１３の電圧が低いときに比較部１０１の出力が高い電圧レベルとなる。この高い電圧レベルの信号を故障検出信号に対応させることができる。
　上述のように、定電流回路１１２の作用により、発光駆動部１１０は、発光素子２０を流れる電流を制御する。発光素子２０のアノードおよびカソードの間の電圧は、流れる電流により変化する。定電流回路１１２は、発光素子２０に印加される電圧を発光電流に対応する電圧に制御することにより、発光電流を供給する。このため、出力端子１１３の電圧は、電源部１４０の出力電圧から発光時の発光素子２０のアノードおよびカソードの間の印加電圧を減算した電圧に略等しくなる。
　このような発光駆動部１１０が故障した場合、出力端子１１３の電圧が低下する。例えば、定電流回路１１２が短絡した場合には、発光期間に出力端子１１３の電圧が正常時と比較して低下し、略０Ｖとなる。これにより、発光素子２０には過大な電圧が印加されて光量が過剰となる。なお、定電流回路１１２やＭＯＳトランジスタ１１１が完全な短絡に至らず、擬似的な短絡故障を生じる場合がある。これは、ＭＯＳトランジスタ１１１や定電流回路１１２を構成するＭＯＳトランジスタが非導通の状態に遷移せず、低い内部抵抗となる故障である。この擬似的な短絡を生じた場合、出力端子１１３の電圧は０Ｖまでは低下しないものの正常時の出力端子１１３より低い電圧となり、発光素子２０の印加電圧が増加して光量が過剰となる。
　そこで、出力端子１１３の電圧の低下を故障検出部１００により検出し、定電流回路１１２等の短絡や擬似的な短絡を検出する。抵抗１０２および１０３により設定された閾値を正常時の出力端子１１３の電圧より低い電圧に設定し、この閾値より出力端子１１３の電圧が低下した際に、定電流回路１１２等が故障したと判断し、故障検出信号を出力することができる。この故障検出信号は、発光駆動装置１０の出力信号として、外部の装置等に出力することができる。また、この故障検出信号は、上述の電源制御部１５０に対して出力され、電源部１４０における電源の供給が停止される。これにより、故障時に発光素子２０の発光を停止させることができる。なお、故障検出部１００は、請求の範囲に記載の故障検出装置の一例である。
　なお、発光駆動部１１０の構成は、この例に限定されない。例えば、ＭＯＳトランジスタ１１１および定電流回路１１２を入れ替えて配線された回路にすることもできる。また、電源制御部１５０から負極性の電源を供給する構成にすることもできる。この場合には、電源制御部１５０の出力が発光素子２０のカソードに接続され、発光素子２０のアノードが発光駆動部１１０の出力端子１１３に接続される。また、ＭＯＳトランジスタ１１１にはｐチャネルＭＯＳトランジスタを使用し、ソース電流を供給する定電流回路１１２を配置する。また、出力端子１１３は、発光駆動部１１０の仮想的な端子であり、便宜上ＭＯＳトランジスタ１１１のドレインに配置されたものである。この出力端子１１３は、発光素子２０および発光駆動部１１０の間の配線の任意の位置に配置することができる。故障検出部１００の比較部１０１の反転入力は、発光素子２０および発光駆動部１１０の間の配線に接続して発光駆動部１１０の出力電圧を検出することができる。
　［故障検出］
　図３は、本開示の第１の実施の形態に係る故障検出の一例を示す図である。同図は、故障検出部１００の動作を説明する図である。同図において、「発光信号」は、制御部１３０から出力される２値化された発光信号の波形を表す。同図の発光信号が値「０」の期間が非発光期間を表し、値「１」の期間が発光期間を表す。「出力端子の電圧」は、出力端子１１３の電圧の波形を表す。「故障検出信号」は、２値化された故障検出信号の波形を表す。故障検出部１００が故障を検出したとき、故障検出信号が値「１」になる。また、同図の破線は、０Ｖのレベルを表す。出力端子の電圧における点線は閾値電圧Ｖｔｈを表し、１点鎖線は電源部１４０により供給される電源電圧であり、発光素子２０のアノードの印加電圧であるＶａを表す。
　同図におけるＡは、正常時の波形を表したものである。制御部１３０から出力される発光信号が値「０」から「１」に遷移すると、ゲート駆動部１２０からオン電圧が出力されて発光駆動部１１０のＭＯＳトランジスタ１１１のゲートに印加され、ＭＯＳトランジスタ１１１が導通状態になる。定電流回路１１２により発光電流が供給されるため、出力端子１１３の電圧は低下する。しかし、出力端子１１３の電圧は、閾値電圧Ｖｔｈより高い電圧であるため、故障は検出されない。その後、発光信号が値「１」から「０」に遷移すると、ゲート駆動部１２０からのオン電圧の出力が停止され、ＭＯＳトランジスタ１１１が非導通の状態に遷移する。このため、出力端子１１３の電圧はＶａに戻る。なお、出力端子１１３の電圧には過渡的なノイズが重畳されるため、閾値電圧Ｖｔｈはこの過渡的なノイズ電圧より低い電圧に設定する必要がある。ノイズによる誤動作を防止するためである。なお、ゲート駆動部１２０の出力は、発光信号と略同じ波形であるため、記載を省略した。
　同図におけるＢは、発光期間に定電流回路１１２が故障した場合の例を表したものであり、発光期間に定電流回路１１２において短絡故障を生じて出力端子１１３の電圧が略０Ｖに低下した場合を想定したものである。出力端子１１３の電圧が閾値電圧Ｖｔｈより低くなるため、故障検出部１００の比較部１０１の出力が反転し、故障検出信号が値「１」に遷移する。次に、この故障検出信号が電源制御部１５０に入力されて、電源部１４０における電源の供給が停止され、Ｖａが０Ｖに低下する。
　同図におけるＣは、非発光期間に定電流回路１１２が故障した場合の例を表したものである。同図におけるＢと同様に、出力端子１１３の電圧が閾値電圧Ｖｔｈより低くなる結果、故障が検出されて電源部１４０からの電源の供給が停止される。
　このように、発光期間および非発光期間において、故障検出部１００により、発光駆動部１１０の故障を検出することができ、電源制御部１５０を介して発光素子２０への電源の供給を停止させることができる。
　なお、発光駆動装置１０の構成は、この例に限定されない。例えば、電源制御部１５０を省略する構成にすることもできる。この場合には、発光装置１の外部の回路や装置が故障検出信号に基づいて発光装置１への電源の供給を停止させ、発光素子２０の発光を停止させる必要がある。
　以上説明したように、本開示の第１の実施の形態の発光装置１に配置される故障検出部１００は、発光素子２０に発光電流を供給する発光駆動部１１０の出力端子１１３の電圧に基づいて発光駆動部１１０の故障を検出する。これにより、発光装置１の安全性を向上させることができる。
　＜２．第２の実施の形態＞
　上述の第１の実施の形態の発光装置１は、発光期間および非発光期間に出力端子１１３の電圧と閾値とを比較していた。これに対し、本開示の第２の実施の形態の発光装置１は、発光期間と非発光期間とにおいて閾値を変更する点で、上述の第１の実施の形態と異なる。
　［発光駆動装置］
　図４は、本開示の第２の実施の形態に係る発光装置の構成例を示す図である。同図は、図２と同様に、発光装置１の構成例を表すブロック図である。故障検出部１００の代わりに故障検出部２００を備える点で、図２において説明した発光装置１と異なる。
　同図の故障検出部２００は、比較部１０４、選択部１０７ならびに抵抗１０５および１０６をさらに備える点で、図２において説明した故障検出部１００と異なる。比較部１０４の反転入力は出力端子１１３に接続される。抵抗１０５は、電源線Ｖｄｄおよび比較部１０４の非反転入力の間に接続される。抵抗１０６は、比較部１０４の非反転入力および接地の間に接続される。比較部１０１および１０４の出力は、選択部１０７の２つの入力端子にそれぞれ接続される。選択部１０７の制御入力端子には制御部１３０からの発光信号が接続され、選択部１０７の出力は故障検出部２００の出力信号線に接続される。これ以外の結線は図２の故障検出部１００同様であるため、説明を省略する。
　比較部１０４は、比較部１０１と同様に、反転入力に印加される出力端子１１３の電圧および非反転入力に印加される電圧を比較するものである。比較部１０４の非反転入力には、電源電圧Ｖｄｄを抵抗１０５および１０６により分圧した電圧である閾値が印加される。抵抗１０５および１０６の比率を抵抗１０２および１０３の比率とは異なる値にすることにより、比較部１０４の閾値を比較部１０１とは異なる値に設定することができる。
　選択部１０７は、２つの入力端子と制御入力端子とを備え、制御入力端子に印加される信号に応じて２つの入力端子のうちの１つに入力された信号を選択して出力するものである。同図の選択部１０７は、比較部１０１および１０４の何れかの出力を選択する。同図の選択部１０７の制御入力端子には発光信号が入力され、発光信号の値に応じて比較部１０１および１０４の出力を選択することができる。例えば、発光信号が値「１」となる発光期間には比較部１０１を選択し、発光信号が値「０」となる非発光期間には比較部１０４を選択することができる。これにより、発光期間および非発光期間において、異なる閾値により出力端子１１３の電圧の比較を行うことができる。例えば、非発光期間には、発光期間より高い値の閾値にすることができる。これにより、発光駆動部１１０の短絡を容易に検出することができる。
　ＭＯＳトランジスタ１１１が短絡した場合や擬似的に短絡した場合には、非発光期間に発光素子２０に発光電流が供給され、非発光期間にも関わらずに発光することとなる。このような場合であっても、非発光期間の閾値を発光期間の閾値より高くすることにより、ＭＯＳトランジスタ１１１の短絡等を検出することができる。
　［故障検出］
　図５は、本開示の第２の実施の形態に係る故障検出の一例を示す図である。同図は、故障検出部２００の動作を説明する図である。図３と共通する部分については、同一の表記を使用し、説明を省略する。
　同図におけるＡは、正常時の波形を表したものである。同図のＶｔｈ１およびＶｔｈ２は、それぞれ非発光期間および発光期間の閾値電圧を表す。Ｖｔｈ１は図４の抵抗１０５および１０６により設定された閾値電圧に該当し、Ｖｔｈ２は図４の抵抗１０２および１０３により設定された閾値電圧に該当する。同図に表したように、閾値電圧Ｖｔｈ１を発光期間における出力端子１１３の電圧より高い値に設定することができる。
　同図におけるＢは、発光期間に定電流回路１１２が故障した場合の例を表したものであり、発光期間に定電流回路１１２において短絡故障を生じて出力端子１１３が略０Ｖの電圧（Ｖｓｈｏｒｔ）に低下した場合を想定したものである。出力端子１１３の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ２より低くなるため、故障検出部２００により故障が検出される。
同図におけるＣは、非発光期間に定電流回路１１２が故障した場合の例を表したものである。図３におけるＣとは異なり、定電流回路１１２に擬似的な短絡を生じた場合を想定した例である。この擬似的な短絡により出力端子１１３の電圧は、発光期間の電圧より高い電圧（Ｖｓｈｏｒｔ’）になる。このＶｓｈｏｒｔ’は、閾値電圧Ｖｔｈ１より低い電圧であるため、故障検出部２００により故障が検出され、発光素子２０への電源の供給が停止される。なお、ＭＯＳトランジスタ１１１において短絡および擬似的な短絡を生じた場合は、非発光期間の出力端子１１３は、発光期間と略同じ電圧となる。この場合にも出力端子１１３の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ１より低くなるため、故障を検出することができる。
　これ以外の発光装置１の構成は本開示の第１の実施の形態において説明した発光装置１の構成と同様であるため、説明を省略する。
　以上説明したように、本開示の第２の実施の形態の発光装置１は、故障検出部２００において、発光期間および非発光期間に異なる閾値に基づいて故障の検出を行う。これにより、定電流回路１１２の擬似的な短絡やＭＯＳトランジスタ１１１の短絡および擬似的な短絡を検出することができる。発光装置１の安全性をさらに向上させることができる。
　＜３．第３の実施の形態＞
　上述の第１の実施の形態の発光装置１は、発光期間に発光素子２０を連続して発光させていた。これに対し、本開示の第３の実施の形態の発光装置１は、発光期間に発光素子２０を断続して発光させる点で、上述の第１の実施の形態と異なる。
　［発光駆動装置］
　図６は、本開示の第３の実施の形態に係る発光装置の構成例を示す図である。同図は、図２と同様に、発光装置１の構成例を表すブロック図である。ゲート駆動部１２０および故障検出部１００の代わりにゲートパルス駆動部１６０および故障検出部３００を備える点で、図２において説明した発光装置１と異なる。
　ゲートパルス駆動部１６０は、発光期間に複数のパルス状のゲート電圧を生成して発光駆動部１１０のＭＯＳトランジスタ１１１のゲートに印加するものである。このゲートパルス駆動部１６０により、発光期間にＭＯＳトランジスタ１１１が導通および非導通を交互に繰り返す駆動が行われる。これにより、発光素子２０に対して発光電流が断続して供給される。故障検出部３００は、断続して供給される発光電流毎に発光駆動部１１０の故障を検出する。
　発光装置１をＴｏＦ方式の距離測定に使用する場合において、比較的遠距離の被写体までの距離を計測する際には、レーザ光の照射の開始から反射光の検出までの時間を直接計時することにより距離の計測を行うことができる。しかし、近距離の被写体場合には、レーザ光の照射の開始から反射光の検出までの時間が短くなるため、距離の検出精度が低下する。このような場合には、レーザ光を断続して照射するとともにパルス列状の反射光との位相差を検出することにより、距離を計測する方式が採用される。これは、発光装置においてレーザ光の発光および非発光を５０％のデューティにおいて繰り返し行うとともに、発光および非発光のそれぞれの期間に同期して光電変換を行う２種類の画素が配置された撮像素子を使用する方式である。光電変換により生成された電荷は、発光および非発光の期間毎にそれぞれの画素に蓄積される。この２種類の画素に蓄積された電荷の比率に基づいて発光装置により照射されたレーザ光と反射されたレーザ光との位相差を算出し、被写体までの距離を計測することができる。
　同図の発光装置１は、このような反射光との位相差を検出する測距システムに使用することができる。発光素子２０の駆動の詳細については後述する。
　また、同図の故障検出部３００は、低域通過フィルタ３１０を備える点で、図２において説明した故障検出部１００と異なる。この低域通過フィルタ３１０は、出力端子１１３と比較部１０１の反転入力との間に配置され、出力端子１１３の電圧の低周波成分を通過させるとともに高周波成分を減衰するフィルタである。この低域通過フィルタ３１０を配置することにより、ＭＯＳトランジスタ１１１が非導通から導通状態に遷移する際に生じる過渡的なノイズを除去することができる。
　［故障検出］
　図７は、本開示の第３の実施の形態に係る故障検出の一例を示す図である。同図は、発光駆動部１１０の動作および低域通過フィルタ３１０の作用を説明する図である。同図の「ゲートパルス駆動部出力電圧」は、ゲートパルス駆動部１６０の出力電圧であり、ＭＯＳトランジスタ１１１のゲートの電圧の波形を表す。「低域通過フィルタ出力電圧」は、低域通過フィルタ３１０を通過した出力端子１１３の電圧の波形を表す。これ以外の図３と共通する部分については、同一の表記を使用する。
　同図の発光信号は、図３と同様の波形となる。一方、ゲートパルス駆動部１６０の出力電圧は、発光期間の波形が複数の連続する矩形波の波形となる。この連続する矩形波によりＭＯＳトランジスタ１１１がパルス駆動される。発光駆動部１１０の発光電流は、発光期間に断続して流れ、出力端子１１３の電圧もパルス状となる。また、パルスの立ち上がりおよび立ち下がり毎に過渡的なノイズが重畳される。低域通過フィルタ３１０を通すことにより、過渡的なノイズが除去される。同図に表したように、低域通過フィルタ３１０の出力電圧は、高周波成分である過渡的なノイズが除去された波形となる。このため、閾値電圧Ｖｔｈを図３の閾値電圧Ｖｔｈより高い値に設定することができる。閾値電圧Ｖｔｈを正常時の発光駆動部１１０の出力電圧に近い値にすることができ、擬似的な短絡の検出精度を向上させることができる。
　発光期間に発光駆動部１１０が短絡し、複数のパルス状の出力端子１１３の電圧の何れかが閾値電圧Ｖｔｈより低くなると故障検出部３００により故障が検出される。
　なお、複数のパルス状の出力端子１１３の電圧を積分する積分回路を低域通過フィルタ３１０の代わりに配置し、積分後の電圧に基づいて故障を検出することもできる。この場合においてもノイズの影響を除去することができる。
　これ以外の発光装置１の構成は本開示の第１の実施の形態において説明した発光装置１の構成と同様であるため、説明を省略する。
　以上説明したように、本開示の第３の実施の形態の発光装置１は、発光駆動部１１０がパルス駆動されて発光素子２０に断続的な発光電流が供給される。この場合においても、故障検出部３００により、断続的な発光電流毎に故障を検出することができる。また、故障検出部３００に低域通過フィルタ３１０を配置することにより、出力端子１１３の電圧の過渡的なノイズを除去することができ、閾値電圧を定常時の出力端子１１３の電圧に近い値に設定することができる。故障検出精度を向上させることができる。
　なお、図４において説明した故障検出部２００は、図６の発光駆動装置１０に適用することもできる。また、図６において説明したゲートパルス駆動部１６０および故障検出部３００は、図４の発光駆動装置１０に適用することもできる。
　＜４．カメラへの応用例＞　本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品に応用することができる。例えば、本技術は、カメラ等の撮像装置に搭載される発光装置として実現されてもよい。
　図８は、本技術が適用され得る撮像装置の一例であるカメラの概略的な構成例を示すブロック図である。同図のカメラ１０００は、レンズ１００１と、撮像素子１００２と、撮像制御部１００３と、レンズ駆動部１００４と、画像処理部１００５と、操作入力部１００６と、フレームメモリ１００７と、表示部１００８と、記録部１００９と、発光装置１０１０を備える。
　レンズ１００１は、カメラ１０００の撮影レンズである。このレンズ１００１は、被写体からの光を集光し、後述する撮像素子１００２に入射させて被写体を結像させる。
　撮像素子１００２は、レンズ１００１により集光された被写体からの光を撮像する半導体素子である。この撮像素子１００２は、照射された光に応じたアナログの画像信号を生成し、デジタルの画像信号に変換して出力する。
　撮像制御部１００３は、撮像素子１００２における撮像を制御するものである。この撮像制御部１００３は、制御信号を生成して撮像素子１００２に対して出力することにより、撮像素子１００２の制御を行う。また、撮像制御部１００３は、撮像素子１００２から出力された画像信号に基づいてカメラ１０００におけるオートフォーカスを行うことができる。ここでオートフォーカスとは、レンズ１００１の焦点位置を検出して、自動的に調整するシステムである。このオートフォーカスとして、撮像素子１００２に配置された位相差画素により像面位相差を検出して焦点位置を検出する方式（像面位相差オートフォーカス）を使用することができる。また、画像のコントラストが最も高くなる位置を焦点位置として検出する方式（コントラストオートフォーカス）を適用することもできる。撮像制御部１００３は、検出した焦点位置に基づいてレンズ駆動部１００４を介してレンズ１００１の位置を調整し、オートフォーカスを行う。なお、撮像制御部１００３は、例えば、ファームウェアを搭載したＤＳＰ（Digital Signal Processor）により構成することができる。
　レンズ駆動部１００４は、撮像制御部１００３の制御に基づいて、レンズ１００１を駆動するものである。このレンズ駆動部１００４は、内蔵するモータを使用してレンズ１００１の位置を変更することによりレンズ１００１を駆動することができる。
　画像処理部１００５は、撮像素子１００２により生成された画像信号を処理するものである。この処理には、例えば、画素毎の赤色、緑色および青色に対応する画像信号のうち不足する色の画像信号を生成するデモザイク、画像信号のノイズを除去するノイズリダクションおよび画像信号の符号化等が該当する。画像処理部１００５は、例えば、ファームウェアを搭載したマイコンにより構成することができる。
　操作入力部１００６は、カメラ１０００の使用者からの操作入力を受け付けるものである。この操作入力部１００６には、例えば、押しボタンやタッチパネルを使用することができる。操作入力部１００６により受け付けられた操作入力は、撮像制御部１００３や画像処理部１００５に伝達される。その後、操作入力に応じた処理、例えば、被写体の撮像等の処理が起動される。
　フレームメモリ１００７は、１画面分の画像信号であるフレームを記憶するメモリである。このフレームメモリ１００７は、画像処理部１００５により制御され、画像処理の過程におけるフレームの保持を行う。
表示部１００８は、画像処理部１００５により処理された画像を表示するものである。この表示部１００８には、例えば、液晶パネルを使用することができる。
　記録部１００９は、画像処理部１００５により処理された画像を記録するものである。この記録部１００９には、例えば、メモリカードやハードディスクを使用することができる。
　発光装置１０１０は、被写体までの距離を測定するためのレーザ光を照射するものである。また、上述の撮像制御部１００３は、発光装置１０１０の制御および被写体までの距離の測定をさらに行う。カメラ１０００における被写体までの距離の測定は、次のように行うことができる。まず、撮像制御部１００３が発光装置１０１０を制御してレーザ光を出射させる。次に、被写体により反射されたレーザ光を撮像素子１００２により検出する。次に、撮像制御部１００３が、発光装置１０１０におけるレーザ光の出射から撮像素子１００２におけるレーザ光の検出までの時間を計測し、被写体までの距離を算出する。
　以上、本発明が適用され得るカメラについて説明した。本技術は以上において説明した構成のうち、発光装置１０１０に適用され得る。具体的には、図１において説明した発光装置１は、発光装置１０１０に適用することができる。発光装置１０１０に発光装置１を適用することにより発光装置１の故障を検出することができる。距離の計測の際の安全性を向上させることができる。
　なお、ここでは、一例としてカメラについて説明したが、本発明に係る技術は、その他、例えば携帯端末や無人搬送車等に適用されてもよい。
　最後に、上述した各実施の形態の説明は本開示の一例であり、本開示は上述の実施の形態に限定されることはない。このため、上述した各実施の形態以外であっても、本開示に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
　また、上述の実施の形態における図面は、模式的なものであり、各部の寸法の比率等は現実のものとは必ずしも一致しない。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれることは勿論である。
　なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）発光期間に発光素子を発光させるための発光電流を供給する発光駆動部における前記発光電流を供給する端子である出力端子の電圧に基づいて前記発光駆動部の故障を検出する故障検出装置。
（２）前記発光期間と前記発光素子の発光を停止させる期間である非発光期間とにおいて前記故障を検出する前記（１）に記載の故障検出装置。
（３）前記出力端子の電圧と所定の閾値との比較を行うことにより前記故障を検出する前記（２）に記載の故障検出装置。
（４）前記非発光期間における前記所定の閾値は前記発光期間とは異なる前記（３）に記載の故障検出装置。
（５）前記発光期間に前記発光駆動部が前記発光電流を断続して供給する際に、前記断続して供給される発光電流毎に前記故障を検出する前記（１）から（４）の何れかに記載の故障検出装置。
（６）前記出力端子の電圧の高周波成分を除去する低域通過フィルタを具備し、
　前記高周波成分が除去された出力端子の電圧に基づいて前記故障を検出する
前記（１）から（５）の何れかに記載の故障検出装置。
（７）発光期間に発光素子を発光させるための発光電流を供給する発光駆動部と、　前記発光駆動部における前記発光電流を供給する端子である出力端子の電圧に基づいて前記発光駆動部の故障を検出する故障検出部と
を具備する発光駆動装置。
（８）前記発光素子に前記発光電流を流すための電源を供給する電源部と、
　前記故障が検出された際に前記電源部に前記電源の供給を停止させる電源制御部と
をさらに具備する前記（７）に記載の発光駆動装置。
（９）発光素子と、
　発光期間に前記発光素子を発光させるための発光電流を供給する発光駆動部と、
　前記発光駆動部における前記発光電流を供給する端子である出力端子の電圧に基づいて前記発光駆動部の故障を検出する故障検出部と
を具備する発光装置。
　１　発光装置
　１０　発光駆動装置
　２０　発光素子
　１００、２００、３００　故障検出部
　１０１、１０４　比較部
　１０７　選択部
　１１０　発光駆動部
　１１１　ＭＯＳトランジスタ
　１１２　定電流回路
　１１３　出力端子
　１２０　ゲート駆動部
　１３０　制御部
　１４０　電源部
　１５０　電源制御部
　１６０　ゲートパルス駆動部
　３１０　低域通過フィルタ
　１０００　カメラ
　１００２　撮像素子
　１００５　画像処理部
　１００３　撮像制御部
　１０１０　発光装置

Claims (9)

  1. 　発光期間に発光素子を発光させるための発光電流を供給する発光駆動部における前記発光電流を供給する端子である出力端子の電圧に基づいて前記発光駆動部の故障を検出する故障検出装置。
  2. 　前記発光期間と前記発光素子の発光を停止させる期間である非発光期間とにおいて前記故障を検出する請求項１記載の故障検出装置。
  3. 　前記出力端子の電圧と所定の閾値との比較を行うことにより前記故障を検出する請求項２記載の故障検出装置。
  4. 　前記非発光期間における前記所定の閾値は前記発光期間とは異なる請求項３記載の故障検出装置。
  5. 　前記発光期間に前記発光駆動部が前記発光電流を断続して供給する際に、前記断続して供給される発光電流毎に前記故障を検出する請求項１記載の故障検出装置。
  6. 　前記出力端子の電圧の高周波成分を除去する低域通過フィルタを具備し、
    　前記高周波成分が除去された出力端子の電圧に基づいて前記故障を検出する
    請求項１記載の故障検出装置。
  7. 　発光期間に発光素子を発光させるための発光電流を供給する発光駆動部と、
    　前記発光駆動部における前記発光電流を供給する端子である出力端子の電圧に基づいて前記発光駆動部の故障を検出する故障検出部と
    を具備する発光駆動装置。
  8. 　前記発光素子に前記発光電流を流すための電源を供給する電源部と、
    　前記故障が検出された際に前記電源部に前記電源の供給を停止させる電源制御部と
    をさらに具備する請求項７記載の発光駆動装置。
  9. 　発光素子と、
    　発光期間に前記発光素子を発光させるための発光電流を供給する発光駆動部と、
    　前記発光駆動部における前記発光電流を供給する端子である出力端子の電圧に基づいて前記発光駆動部の故障を検出する故障検出部と
    を具備する発光装置。
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