激光系统中的光功率管理技术方案

一种用于管理基于激光的设备中激光源功率的装置，包括开关模式功率控制器电路。功率控制器电路还包括控制器输出，被配置为耦合到激光源的储能电容器，以提供在所述激光源的照明之间调节储能电容器充电的第一模式和在所述激光源的照明期间调节储能电容器充电的第二模式。二模式。二模式。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】激光系统中的光功率管理
[0001]要求优先权
[0002]本专利申请主张于2020年4月6日提交的美国临时专利申请序列号63/005748的优先权，其标题为“SAFE DELIVERY OF OPTICAL POWER IN TIME OF FLIGHT OR OTHER LASER SYSTEM”(代理人卷宗No.3867.734PRV)，通过引用将其全部并入本文。


[0003]本文件一般但不限于激光系统的能量管理，包括飞行时间(ToF)系统(例如，测距或确定物体的位置或形状)。

技术介绍

[0004]激光能量可用于光学系统的多种用途。一种这样的购买方式是使用飞行时间(ToF)或激光雷达等系统确定目标物体的距离或深度。这些系统可以在使用期间的不同时间消耗大量电力，但在系统持续使用期间不一定需要这些大功率消耗。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术人认识到，除其他外，需要控制系统能源使用的能力，在某些情况下，系统用户希望精确控制系统能源的使用。
[0006]定时对齐可以帮助管理系统中用于确定一个或多个对象的三维位置或形状的能量使用。在直接和间接TOF系统中，它的功率可以用脉冲表示。例如，目标物体或场景可以在短脉冲光中照明。可以在TOF系统的接收侧检测到响应光信号。检测到的光信号可以在光突发期间进行集成。检测到的信号可以基于传感器接收到的光子，也可以是作为接收器的光电传感器的成像阵列。照明光突发可以在一系列短脉冲中发射。照明光突发之间的时间间隔可以是纳秒。系统可以设置为照明光突发的特定调制频率。这种调制频率可以在10兆赫到100
th
兆赫的范围内变化。有时，在一系列照明脉冲开始时需要高功率，但在照明脉冲的整个持续时间内不需要高功率。因此，能够准确地确定照明激光器或光源的功率使用可以帮助确定和调节以后的功率使用。这有助于确保或改进有关一个或多个目标物体或场景的信息的3D捕获。
[0007]除其他外，本文件描述一种控制电容器充电和放电特性的技术，该电容器用于调节和管理基于激光的设备中激光源功率，例如可用于帮助提高TOF或其他系统的整体系统性能。系统或方法可以与一个或多个脉冲模式或连续波TOF系统、直接飞行时间(DTOF)和间接飞行时间(ITOF)系统兼容。
[0008]下文提供本专利技术各个方面的说明性非限制性编号列表。
[0009]方面1可以包括或使用主题(例如设备、系统、装置、方法、执行行为的手段，或装置可读介质，包括当由设备执行时可以导致设备执行行为的指令，或制造物品)，例如可以包括或使用限制充电和监测储能电容器放电，使得可以限制传递的能量的量，并且可以将从盖到激光器的功率过度传递或不足传递用于系统诊断。对要反射的盖的电压的监测由所用
电容器的CV2特性反映，并允许电容器的燃油表容量。
[0010]方面2可以包括或使用，或者可以选择性地与方面1的主题相结合，以选择性地包括或使用系统中可导致储能电容器放电的故障检测。
[0011]方面3可以包括或使用，或者可以选择性地与任何方面1
‑
2的主题相结合，以包括可选的非易失性手段来防止储能电容器再次充电。
[0012]方面4可以包括或使用，或者可以选择性地与任何方面1
‑
3的主题结合，以选择性地包括或使用故障指示，包括测量光输出和/或温度来了解故障条件。
[0013]方面5可以包括或使用，或者可以选择性地与任何方面1
‑
4的主题相结合，包括可以使用至少一个已知电流源(或其他已知放电方法)检查储能器电容器放电特性，然后对“燃油表”监测器进行线性化和校准。
[0014]方面6可以包括或使用，或者可以选择性地与方面1
‑
5中任何一个的主题相结合，以包括降压开关模式调节器中使用的相同电感器和为了对储能电容器充电和放电而重新调整用途的升压开关模式调节器。
[0015]方面7可以包括或使用，或者可以选择性地与任何方面1
‑
6的主题相结合，以包括使用降压升压调节器，其目的是升压，以对储能电容器充电，作为向激光器输送功率的降压。
[0016]方面8可以包括或使用，或者可以选择性地与方面1
‑
7中任一方面的主题相结合，以包括使用电荷泵对储能电容器充电，以及使用降压或降压升压开关模式电压调节器对储能器电容器放电。
[0017]方面9可以包括或使用，或者可以选择与任何方面1
‑
8的主题相结合，以选择储能电容器可以低于传送到激光器的电压，并且我们可以升压以传送电流。
[0018]方面10可以包括、使用或可选地与任何方面1
‑
9的主题相结合，包括在激光脉冲之前发送信号，所需的输出电压可以略微升高，以允许初始瞬态并允许DC_DC转换器有时间响应。减少在输出节点上使用大电容器的需要。
[0019]方面11可以包括或使用，或者可以选择性地与方面1
‑
10中的任何一个主题相结合，以包括可用于峰值功率需要的系统，或者组合以形成联合功率扩展系统，在这种情况下，可需要分离车载成像器电路或激光源的燃油表特性。
[0020]方面12可以包括或使用，或者可以选择性地与任何方面1
‑
11的主题相结合，以包括不同操作频率的参数，可以存储和使用这些参数，以实现由于潜在不同的I vs F响应而产生的不同瞬态和功率响应。
[0021]这些非限制性示例中的每一个都可以独立存在，或者可以与一个或多个其他示例进行各种排列或组合。
[0022]本综述旨在概述本专利申请的主题。本专利技术并不旨在提供对本专利技术的独家或详尽解释。包括详细描述以提供有关本专利申请的进一步信息。
附图说明
[0023]在不一定按比例绘制的图纸中，类似的数字可以在不同的视图中描述相似的部件。具有不同字母后缀的相似数字可能表示相似组件的不同实例。附图通常通过示例而非限制的方式说明了本文件中讨论的各种实施例。
[0024]图1：电源输送子系统的框图示例。
[0025]图2：部分集成照明控制系统的框图示例。
[0026]图3：完全集成照明TOF模块的框图示例。
[0027]图4：功能框图。
[0028]图5：系统使用的控制回路示例。
[0029]图6：激光脉冲能量在系统设置的指定能量预算内时的波形图示例。
[0030]图7：激光脉冲能量高于系统设置的能量预算时的示例波形图。
[0031]图8：ToF激光能量传输等效电路的实现示例。
[0032]图9：图8等效电路典型波形的概念图。
[0033]图10：系统的混合信号电路实现示例。
[0034]图11：计算机模拟波形示例。
[0035]图12：成像系统示例。
[0036]图13：充电架构的示例实现。
[0037]图14：描述失活阶段的TOF系统。
[0038]图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于管理基于激光的设备中激光源功率的装置，该装置包括：开关模式功率控制器电路，包括控制器输出，被配置为耦合到激光源的储能电容器，以提供在所述激光源的照明之间调节储能电容器充电的第一模式和在所述激光源的照明期间调节储能电容器充电的第二模式，其中所述开关模式功率控制器电路能够是电感式或电容式；和功率控制器电路，被配置为使用至少一个感应功率调节器或连续时间线性电压调节器、单或双电感功率调节器，至少部分基于激光源照明期间储能电容器的放电特性，为激光源和成像器电路中的至少一个提供功率。2.权利要求1所述的装置，其中所述功率控制器电路被配置为基于故障指示的检测，在下一次照明之前调整所述储能电容器的充电和放电。3.权利要求2所述的装置，其中所述故障指示由光学耦合到所述激光源的光电传感器或温度传感器确定，以确定所述储能电容器的充电或放电，从而保持所述激光源或所述成像器电路的功率。4.权利要求1所述的装置，其中所述功率控制器电路还被配置为使得至少一个感应功率调节器的第二调节器是线性调节器，其向所述成像器电路或所述激光源提供最小功率量。5.权利要求1所述的装置，其中用于对所述储能电容器充电的电压调节器还用于从所述储能电容器放电并将功率传送到所述激光源或其他耦合电路。6.权利要求5所述的装置，其中至少一个储能电容器放电特性被线性化，并用于在失活阶段校准充电能力指示，从而为所述储能电容器提供燃油表指示，其中所述失活阶段是当所述激光源未照明时。7.权利要求1所述的装置，其中所述功率控制器电路被配置为分别向所述成像器电路和所述激光源提供不同的可指定能量输出。8.权利要求1所述的装置，其中所述功率控制器电路被配置为基于监测所述储能电容器的寄生电阻或所述储能电容器的寄生电感中的至少一个，调节所述储能电容器充电，包括在激光源照明之间的第一模式。9.权利要求1所述的装置，其中照明监测器还包括光电探测器，该光电探测器与所述激光源光学耦合，以在与目标物体或场景交互之前转换所述激光源提供的照明光，并且其中照明至少部分地基于所述光电探测器转换的照明光的指示。10.权利要求1所述的装置，其中所述功率控制器电路包括所述功率控制器电路用于调节所述储能电容器...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：亚德诺半导体国际无限责任公司，
类型：发明
国别省市：