用于各种用途的脉冲光照明器制造技术

用于生成具有预定义上升时间和下降时间的至少一个光脉冲的脉冲光照明器，其包括：半导体光源；与所述光源耦接的电子驱动器；以及与所述电子驱动器耦接的同步控制器，所述电子驱动器包括：与所述光源耦接的有源开关；与所述有源开关和所述控制器耦接的开关驱动器；高压电源；快速电压提供器；低压电源；与所述低压电源和所述光源耦接的第一开关；与所述高压电源和所述光源耦接的第二开关；以及与所述光源耦接的能量释放器，所述光源用于生成和发射所述光脉冲，所述电子驱动器用于向所述光源提供驱动电流，并且所述控制器用于通过同步信号同步所述有源开关的定时。

Pulse light illuminator for various purposes

A pulse light illuminator for generating at least one light pulse with a predefined rise time and a drop time, which includes a semiconductor light source, an electronic driver coupled to the light source, and a synchronous controller coupled to the electronic driver, including an active switch coupled with the light source. A switch driver coupled to the active switch and the controller, a high voltage power supply, a fast voltage provider, a low voltage power supply, a first switch coupled to the low voltage power supply and the light source, a second switch coupled to the high voltage power supply and the light source, and an energy releaser coupled with the light source, and the energy releaser coupled with the light source, The light source is used to generate and transmit the light pulse, which is used to provide the driving current to the light source, and the controller is used to synchronize the timing of the active switch described by a synchronous signal.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于各种用途的脉冲光照明器
公开技术大体上涉及激光系统，并且具体地涉及用于各种系统和应用的脉冲光照明器的方法和系统。
技术介绍
选通成像系统在本领域中是已知的，并且在诸如执法、海上和渔业、医学成像、运输和军事的许多
中已经被使用。此类系统通常采用光源，诸如激光器，其产生针对物体或观察场景的激光脉冲。诸如照相机的传感器与激光脉冲的发射协调地定时以打开和关闭其快门以从物体或场景接收激光脉冲的反射。接收到的反射随后可以用于产生物体或场景的图像以及物体或场景的三维信息。将用于选通成像系统中的激光脉冲可以以许多不同的方式产生。例如，激光器可以以连续波(本文简称为CW)模式操作，其中快门放置在其输出端处。通过以各种速度或频率打开和关闭快门，可以使CW激光器产生激光脉冲。如本领域中所已知的，诸如锁模、Q开关和增益开关的技术也可用于产生激光脉冲。通常，光脉冲，并且具体地激光脉冲基本上是具有有限持续时间的电磁能量的突发，具有明显清晰的开始和结束时间。为了在本申请中建立用于指代激光脉冲和光脉冲的通用术语，现在参考图1，其是示出现有技术中已知的光脉冲的各个部分的曲线图(大体标记为10)。曲线图10包括X轴12和Y轴14。曲线图10仅仅是示意性的，并因此不显示任何数值。X轴12表示时间并且Y轴14表示电流，其中电流是流量的量度，并且在图1中用于表示激光脉冲16的能量。应注意，图1中没有示出电压，但是是隐含的。激光脉冲16是理想化的激光脉冲并且包括许多不同的部分，诸如上升时间18、脉冲宽度20、下降时间22以及延迟时间24。上升时间18表示电流强度从脉冲宽度20处的电流强度的约10％到90％的增加。下降时间22表示电流强度从脉冲宽度20处的电流强度的约90％到10％的降低。多条虚线30划分激光脉冲16的每个部分的开始和结束。上升时间18(在这种情况下，从脉冲宽度处的电流强度的0％开始)、脉冲宽度20、下降时间22以及延迟时间24的组合持续时间形成激光脉冲16的周期28。在周期28之后，开始形成第二激光脉冲26。如图1所示，周期28基本上表示随后脉冲形成之前的脉冲形成的持续时间。激光脉冲16在任意电流A0处开始，其可以是零或表示没有激光脉冲生成的电流的某个其他数字。在上升时间18期间，激光脉冲16的电流开始从A0爬升到A1，其中A1表示激光脉冲16应该处于的期望能量和强度。因此上升时间18表示生成激光脉冲16所需能量所需的持续时间。一旦达到A1的90％，上升时间18就结束并且脉冲宽度20开始。脉冲宽度20基本上是提及激光脉冲时指代的激光脉冲，并且是从物体或观察场景反射回来并且被传感器或照相机接收以获得关于物体或场景的信息的全功率激光脉冲。应注意，上升时间18和下降时间22中的激光脉冲的部分也可以由传感器或照相机接收以获得信息。下降时间22是激光脉冲16的电流从A1的90％下降到A1的约10％(即，沿着A0的方向)的持续时间，因此表示激光脉冲16的终止。延迟时间24表示激光脉冲16结束与下一个激光脉冲(诸如第二激光脉冲26)之间的持续时间。上升时间18也可以被称为生成激光脉冲的持续时间，下降时间22也可以被称为激光脉冲终止的持续时间，并且脉冲宽度20也可以被称为维持激光脉冲的持续时间。如从图1中可以看出的，可以基于激光脉冲16的各个部分的持续时间的比率描述激光脉冲的各种特性。例如，脉冲(诸如激光脉冲)的占空比表示周期内基本上生成和维持激光脉冲的时间与在没有产生激光脉冲时的延迟时间相比的比率。占空比通常可以用于描述具有ON状态和OFF状态的任何装置的ON/OFF比率。高占空比激光脉冲是脉冲宽度比延迟时间长的激光脉冲，而低占空比激光脉冲是延迟时间比脉冲宽度长的激光脉冲。这可以包括没有脉冲宽度但基本上只有上升时间和下降时间的情况。激光脉冲16的上升时间和下降时间都可以用激光脉冲多快或多慢生成和终止来表征。如上所述，选通激光系统已经在许多行业中用于各种目的。此类系统通常至少包括激光器和电子电路或处理器。激光器被设计成基本上产生具有特定脉冲宽度的激光脉冲。激光脉冲可以通过以下方式生成：使用用于生成激光脉冲的已知激光技术(诸如通过锁模或Q开关)，或者通过装备快门的CW激光器，所述快门打开和关闭，从而仅允许生成的激光的脉冲退出。电子电路或处理器用于定时并同步激光脉冲的生成，例如通过决定CW激光器中的激光器上的快门何时打开或关闭。在这方面，此类激光系统被称为“选通”激光系统，“选通”是指产生激光脉冲的时间的定时和同步。选通激光脉冲的已知用途的实例是蚀刻和标记产品、执行手术、估计距离以及确定移动物体的速度。选通成像系统类似于选通激光系统，然而，此类系统还包括用于感测生成的激光脉冲从场景中的物体反射的至少一个传感器。在此类系统中，传感器还包括快门，所述快门可以打开或关闭以用于仅在特定时间接收生成的激光脉冲的反射。此类系统中的电子电路或处理器控制并同步激光脉冲的生成以及传感器上的快门的打开和关闭。通常，选通成像系统被设计成对此类系统前面的特定距离(即，特定景深)成像。在此类系统中，生成激光脉冲。在生成激光脉冲期间，传感器的快门关闭并且不累积激光脉冲的任何反射光子。由于光速是已知的，快门的打开被定时以保持关闭，直到来自发射的激光脉冲的光子已行进足够的时间达到期望的景深(本文缩写为DOF)并且已经朝向传感器反射回。此时，传感器的快门打开，并且光子累积一确定的时间量，对于生成的激光脉冲的所有光子已经达到期望的DOF并且已经反射回到传感器，所述确定的时间量基本上相等。在预定的时间量过去之后，传感器上的快门关闭，并且随后的激光脉冲可以发射到期望的DOF。注意，术语‘打开’和‘关闭’可以包括基本上打开和基本上关闭，使得打开的快门可以仅累积显著百分比(即，不一定是100％)的反射光子，并且关闭的快门仍然可以累积小百分比(即，不一定是0％)的反射光子。打开的传感器可以指相对打开的传感器，并且关闭的传感器可以指相对关闭的传感器。因此，在持续时间内传感器对激光脉冲的反射保持关闭，激光脉冲需要所述持续时间来朝向期望的DOF行进并且被反射回到传感器。因此，仅在接收来自期望DOF的激光脉冲的反射光子所需的持续时间内激活传感器。以此方式，传感器仅接收来自期望DOF的反射或者来自期望DOF的反射的至少显著部分，并且避免累积光子或者来自从比DOF近(诸如大气中的颗粒)或比DOF远的物体的激光脉冲的反射的至少大部分光子。累积的光子随后可以用于生成期望DOF以及位于其中的任何物体的图象，并且在这个方面，此类系统被称为“选通成像”系统，因为仅使用来自特定DOF的光子的反射生成图像。在此类系统中避免累积来自比期望DOF近的距离中的物体的光子是重要的，因为此类物体可能引起生成的图像中的后向散射，并且这可能显著降低可位于期望DOF中的物体的对比度。选通成像系统通常是为了想要的特定目的而设计的。如此，所使用的激光器、如何生成激光脉冲的方法、所生成的激光脉冲的特性以及用于接收反射的激光脉冲的传感器的类型、质量和响应度都被具体地选择。任何给定的现实生活情况都包括在设计选通成像系统时必须考虑的约束和限制。然而，在使用选通成像系统的许多专业
中，与用于运输行业的选通成像系统相本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于生成具有预定义上升时间和下降时间的至少一个光脉冲的脉冲光照明器，其包括：半导体光源，其用于生成并发射所述至少一个光脉冲；电子驱动器，其与所述半导体光源耦接，用于向所述半导体光源提供驱动电流；以及同步控制器，其与所述电子驱动器耦接，所述电子驱动器包括：有源开关，其与所述半导体光源耦接，用于启用和禁用所述驱动电流通过所述半导体光源；开关驱动器，其与所述有源开关和所述同步控制器耦接，高压电源，其用于生成高的第一极性电压；快速电压提供器，其用于向所述半导体光源快速提供所述生成的高的第一极性电压；低压电源，其用于生成低电压；第一开关，其与所述低压电源和所述半导体光源耦接，用于保护所述低压电源免受所述高压电源的影响；第二开关，其与所述高压电源和所述半导体光源耦接，用于防止电流回流到所述高压电源；以及能量释放器，其与所述半导体光源耦接，其中所述同步控制器用于通过同步信号同步所述有源开关的定时；其中所述开关驱动器用于放大所述同步信号；其中当所述有源开关启用时，所述高的第一极性电压从所述快速电压提供器提供到所述半导体光源以用于生成所述至少一个光脉冲的上升时间，并且所述低电压提供给所述半导体光源以用于维持所述至少一个光脉冲的脉冲宽度；其中当所述有源开关禁用时，实现所述至少一个光脉冲的下降时间以用于终止所述至少一个光脉冲，所述半导体光源呈现高的第二极性电压；其中所述能量释放器使得所述高的第二极性电压能够从所述半导体光源释放，从而加速所述下降时间；其中所述脉冲光照明器安装在移动平台上；其中所述至少一个光脉冲根据所述移动平台的参数变化；以及其中所述参数是以下各项中的至少一个：所述移动平台的速度；所述移动平台的加速度；所述移动平台的位置；以及所述移动平台的取向。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.13 IL 2405711.用于生成具有预定义上升时间和下降时间的至少一个光脉冲的脉冲光照明器，其包括：半导体光源，其用于生成并发射所述至少一个光脉冲；电子驱动器，其与所述半导体光源耦接，用于向所述半导体光源提供驱动电流；以及同步控制器，其与所述电子驱动器耦接，所述电子驱动器包括：有源开关，其与所述半导体光源耦接，用于启用和禁用所述驱动电流通过所述半导体光源；开关驱动器，其与所述有源开关和所述同步控制器耦接，高压电源，其用于生成高的第一极性电压；快速电压提供器，其用于向所述半导体光源快速提供所述生成的高的第一极性电压；低压电源，其用于生成低电压；第一开关，其与所述低压电源和所述半导体光源耦接，用于保护所述低压电源免受所述高压电源的影响；第二开关，其与所述高压电源和所述半导体光源耦接，用于防止电流回流到所述高压电源；以及能量释放器，其与所述半导体光源耦接，其中所述同步控制器用于通过同步信号同步所述有源开关的定时；其中所述开关驱动器用于放大所述同步信号；其中当所述有源开关启用时，所述高的第一极性电压从所述快速电压提供器提供到所述半导体光源以用于生成所述至少一个光脉冲的上升时间，并且所述低电压提供给所述半导体光源以用于维持所述至少一个光脉冲的脉冲宽度；其中当所述有源开关禁用时，实现所述至少一个光脉冲的下降时间以用于终止所述至少一个光脉冲，所述半导体光源呈现高的第二极性电压；其中所述能量释放器使得所述高的第二极性电压能够从所述半导体光源释放，从而加速所述下降时间；其中所述脉冲光照明器安装在移动平台上；其中所述至少一个光脉冲根据所述移动平台的参数变化；以及其中所述参数是以下各项中的至少一个：所述移动平台的速度；所述移动平台的加速度；所述移动平台的位置；以及所述移动平台的取向。2.根据权利要求1所述的脉冲光照明器，其中所述同步控制器与外部传感器耦接。3.根据权利要求2所述的脉冲光照明器，其中所述同步控制器与所述外部传感器的所述耦接选自由以下各项组成的列表：无线通信；有线通信；半双工通信；以及光学通信。4.根据权利要求1所述的脉冲光照明器，其中所述脉冲光照明器安装在固定平台上。5.根据权利要求1所述的脉冲光照明器，其中所述至少一个光脉冲的平均功率密度根据以下各项中的至少一个变化：所述电子驱动器包括电路，所述电路用于根据所述移动平台的所述参数改变驱动电流；改变所述脉冲宽度；改变每个给定时间间隔的所述至少一个光脉冲的数量；以及放大所述半导体光源的照明场。6.根据权利要求5所述的脉冲光照明器，其中所述电路选自由以下各项组成的列表：模拟电路；数字电路；模拟处理器；以及数字处理器。7.根据权利要求5所述的脉冲光照明器，其中所述驱动电流在所述速度减小时减小并且在所述速度增加时增加，从而将所述至少一个光脉冲的光学功率密度保持在以下各项中的至少一个内：眼睛安全水平；以及皮肤安全水平。8.根据权利要求1所述的脉冲光照明器，其中所述移动平台选自由以下各项组成的列表：交通工具；自主交通工具；非自主交通工具；陆地交通工具；火车；海上交通工具；运输元件；机器人；固定翼飞机；旋翼飞机；以及太空交通工具。9.根据权利要求1所述的脉冲光照明器，其中所述移动平台是交通工具并且其中所述脉冲光照明器集成到所述交通工具的光源中。10.根据权利要求9所述的脉冲光照明器，其中所述光源选自由以下各项组成的列表：前照灯；雾灯；侧灯；以及后灯。11.根据权利要求1所述的脉冲光照明器，其中所述至少一个光脉冲具有近红外(NIR)光谱中的波长。12.根据权利要求11所述的脉冲光照明器，其还包括用于掩蔽所述NIR光谱中的所述至少一个光脉冲的另外光源。13.根据权利要求12所述的脉冲光照明器，其中所述另外光源选自由以下各项组成的列表：发光二极管(LED)；以及交通工具前照灯。14.根据权利要求1所述的脉冲光照明器，其中所述第一开关是无源开关。15.根据权利要求14所述的脉冲光照明器，其中所述无源开关是二极管。16.根据权利要求1所述的脉冲光照明器，其中所述第一开关是有源开关。17.根据权利要求16所述的脉冲光照明器，其中所述有源开关选自由以下各项组成的列表：晶体管和隔离器；晶体管和线圈；集成电路(IC)；以及流电开关。18.根据权利要求1所述的脉冲光照明器，其中所述第二开关是无源开关。19.根据权利要求18所述的脉冲光照明器，其中所述无源开关是二极管。20.根据权利要求1所述的脉冲光照明器，其中所述第二开关是有源开关。21.根据权利要求20所述的脉冲光照明器，其中所述有源开关选自由以下各项组成的列表：晶体管和隔离器；晶体管和线圈；集成电路(IC)；以及流电开关。22.根据权利要求1所述的脉冲光照明器，其中所述高压电源包括所述快速电压提供器。23.根据权利要求1所述的脉冲光照明器，其中所述快速电压提供器根据选自由以下各项组成的列表的位置定位在所述电子驱动器中：位于所述高压电源与所述第二开关之间；以及位于所述第二开关与所述半导体光源之间。24.根据权利要求1所述的脉冲光照明器，其中所述快速电压提供器选自由以下各项组成的列表：电容器充电器；DC/DC电源；以及电流源装置。25.根据权利要求1所述的脉冲光照明器，其中所述快速电压提供器是包括以下各项的能量组：电子部件，其与所述第二开关耦接；以及加速电容器，其与所述电子部件和所述半导体光源耦接，用于存储所述高的第一极性电压，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾伦·克雷勃伊姆，埃亚尔·莱维，亚历山大·德拉诺夫斯基，约阿夫·格劳尔，
申请(专利权)人：布莱特瓦维森有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列,IL