專利名稱：在光學(xué)傳感器系統(tǒng)中提高光源電流的上升時間的高壓電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及傳感器，并且更特別地涉及在光學(xué)傳感器系統(tǒng)中提高通過光源的電流的高壓電源。
背景技術(shù)：
光學(xué)傳感器系統(tǒng)可以通過檢測從對象反射的光而用于對對象進行定位和/或成像。此類系統(tǒng)可以包括向?qū)ο髠鬏敼獾墓庠春陀糜跈z測對象反射的所傳輸光的部分的檢測器。傳感器系統(tǒng)可以分析反射光的特性以確定到對象的距離和/或生成對象的電子圖像。在一個示例中，此類系統(tǒng)可以包括光源(諸如一個或多個發(fā)光二極管(LED))，其被配置為傳輸經(jīng)調(diào)制的紅外光(IR)，即快速接通或關(guān)斷的頂光。檢測器可以接收反射光并且計算由回到傳感器的光的反射賦予的相移。接收的光的飛行時間可以根據(jù)相移來計算，并且到傳感器視場中各個點的距離可以通過將飛行時間與傳輸介質(zhì)中信號的速度相乘來計算。通過在檢測器中提供接收像素的陣列，可以映射與在每個像素處接收的光相關(guān)聯(lián)的距離信號以生成視場的三維電子圖像。在此類系統(tǒng)中的光源的調(diào)制方式是系統(tǒng)性能中的一個因素。為了實現(xiàn)有用且準(zhǔn)確的成像，期望以例如40MHz的高頻率調(diào)制光源。此外，在此類系統(tǒng)中期望利用高效率和可靠性來調(diào)制光源，同時維持合理的制造成本和相對小的封裝大小。

發(fā)明內(nèi)容
在一個實施例中，提供一種用于光學(xué)傳感器系統(tǒng)的光源電路。所述光源電路包括 電源，用于提供受控直流(DC)電壓輸出；光源；電流源，其耦合至所述電源和所述光源以接收所述受控DC電壓輸出和提供電流輸出；第一開關(guān)，所述第一開關(guān)被配置為當(dāng)所述第一開關(guān)閉合時允許電流從所述電流源輸出到所述光源，當(dāng)所述第一開關(guān)斷開時阻止所述電流輸出到所述光源；高壓電源電路，其被耦合到所述光源以便提供高壓輸出；以及第二開關(guān)，所述第二開關(guān)被配置為當(dāng)所述第二開關(guān)閉合時將所述高壓輸出從所述高壓電源連接到所述光源，當(dāng)所述第二開關(guān)斷開時斷開所述高壓輸出與所述光源的連接。在相關(guān)實施例中，所述電路還可以包括用于斷開和閉合所述第二開關(guān)的驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路被配置為在所述光源的接通時間的開始處閉合所述第二開關(guān)以便將所述高壓輸出連接到所述光源，并在所述光源的其余接通時間的期間斷開所述第二開關(guān)以便允許所述電流源向所述光源提供所述電流輸出。在另一相關(guān)實施例中，所述電路還可以包括用于以預(yù)定頻率斷開和閉合所述第一和第二開關(guān)的驅(qū)動電路。在又一相關(guān)實施例中，所述電路還可以包括被耦合在所述電流源和所述光源之間的二極管，該二極管被配置為僅僅在所述第一開關(guān)閉合和所述第二開關(guān)斷開時導(dǎo)通以便把所述電流輸出提供給所述光源。在又一個另外的相關(guān)實施例中，所述電流源可以包括電感器，其與電阻器串聯(lián)連接；以及二極管，其與所述電感器和電阻器并聯(lián)耦合；并且其中所述電流源被配置為當(dāng)所述第一開關(guān)閉合時通過所述電感器向所述光源提供所述電流輸出， 并且當(dāng)所述第一開關(guān)斷開時使通過所述電感器的電流轉(zhuǎn)向所述二極管。在另一相關(guān)實施例中，所述電流源可以包括電流監(jiān)視器，所述電流監(jiān)視器耦合至所述電阻器并且被配置為提供所述電流反饋。在又一另外的相關(guān)實施例中，所述光源可以包括多個串聯(lián)連接的發(fā)光二極管在另一實施例中，提供一種光學(xué)傳感器系統(tǒng)。所述光學(xué)傳感器系統(tǒng)包括控制器；光源
電路，其耦合至所述控制器以響應(yīng)于來自于所述控制器的控制信號來驅(qū)動光源，所述光源電路包括電源，用于提供受控直流(DC)電壓輸出；電流源，其耦合至所述電源和所述光源以接收所述受控DC電壓輸出和提供電流輸出；第一開關(guān)，所述第一開關(guān)被配置為當(dāng)所述第一開關(guān)閉合時允許電流從所述電流源輸出到所述光源，當(dāng)所述第一開關(guān)斷開時阻止所述電流輸出到所述光源；高壓電源電路，其被耦合到所述光源以便提供高壓輸出；以及第二開關(guān)，所述第二開關(guān)被配置為當(dāng)所述第二開關(guān)閉合時將所述高壓輸出從所述高壓電源連接到所述光源，當(dāng)所述第二開關(guān)斷開時斷開所述高壓輸出與所述光源的連接；傳輸光學(xué)器件，用于從所述光源向?qū)ο笠龑?dǎo)光；接收器光學(xué)器件，用于接收從所述對象反射的光；以及檢測器電路，用于將所述反射的光轉(zhuǎn)換為一個或多個電信號；其中所述控制器被配置為響應(yīng)于所述一個或多個電信號提供表示到所述對象上的至少一個點的距離的數(shù)據(jù)信號輸出。
在相關(guān)實施例中，所述光學(xué)傳感器系統(tǒng)可以還包括用于斷開和閉合所述第二開關(guān)的驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路被配置為在所述光源的接通時間的開始處閉合所述第二開關(guān)以便將所述高壓輸出連接到所述光源，并在所述光源的其余接通時間的期間斷開所述第二開關(guān)以便允許所述電流源向所述光源提供所述電流輸出。在其他相關(guān)實施例中，所述光學(xué)傳感器系統(tǒng)可以還包括被耦合在所述電流源和所述光源之間的二極管，該二極管被配置為僅僅在所述第一開關(guān)閉合和所述第二開關(guān)斷開時導(dǎo)通以便把所述電流輸出提供給所述光源。
在另一相關(guān)實施例中，所述光學(xué)傳感器系統(tǒng)可以還包括用于以預(yù)定頻率斷開和閉合所述第一和第二開關(guān)的驅(qū)動電路。在又一相關(guān)實施例中，所述預(yù)定頻率可以是約40MHz。 在又一相關(guān)實施例中，所述電流源可以包括電感器，其與電阻器串聯(lián)連接；以及二極管， 其與所述電感器和電阻器并聯(lián)耦合；并且其中所述電流源被配置為當(dāng)所述第一開關(guān)閉合時通過所述電感器向所述光源提供所述電流輸出，并且當(dāng)所述第一開關(guān)斷開時使通過所述電感器的電流轉(zhuǎn)向所述二極管。在另一相關(guān)實施例中，所述電流源可以包括電流監(jiān)視器，所述電流監(jiān)視器耦合至所述電阻器并且被配置為提供所述電流反饋。在另一相關(guān)實施例中，所述光源可以包括多個串聯(lián)連接的發(fā)光二極管。在另一實施例中，提供一種用于在光學(xué)傳感器系統(tǒng)中向光源提供電流的方法。所述方法包括在所述光源的接通時間的開始期間從高壓電源電路在所述光源兩端連接一個初始電壓；在所述光源的接通時間結(jié)束之前斷開所述初始電壓與所述光源的連接；以及在所述初始電壓被斷開時以及在所述光源的其余接通時間內(nèi)，通過電流源向所述光源提供電流。在相關(guān)實施例中，連接可以包括在多個串聯(lián)連接的發(fā)光二極管的接通時間的開始期間從高壓電源電路在所述多個串聯(lián)連接的發(fā)光二極管兩端連接一個初始電壓；而且其中斷開包括在所述多個串聯(lián)連接的發(fā)光二極管的接通時間結(jié)束之前斷開所述初始電壓與所述多個串聯(lián)連接的發(fā)光二極管的連接；而且其中提供包括在所述初始電壓被斷開時以及在所述多個串聯(lián)連接的發(fā)光二極管的其余接通時間內(nèi)，通過電流源向所述多個串聯(lián)連接的發(fā)光二極管提供電流。


根據(jù)如在附圖中圖示的、在此公開的特定實施例的以下描述，在此公開的前述和其他對象、特征和優(yōu)勢將是明顯的，在附圖中，同樣的參考字符遍及不同的視圖而指代相同的部分。附圖不一定是按比例的，而是將重點放在闡明在此公開的原理上。圖1是根據(jù)在此公開的實施例的光學(xué)傳感器系統(tǒng)的框圖。圖2是根據(jù)在此公開的實施例的光學(xué)傳感器系統(tǒng)光源電路的框圖。圖3是根據(jù)在此公開的實施例的、包括高壓電源的光學(xué)傳感器系統(tǒng)光源電路的框圖。圖3A是根據(jù)在此公開的實施例的、用于閉合開關(guān)Sl和S2的時序圖。圖4是根據(jù)在此公開的實施例的、包括高壓電源以驅(qū)動包括多個串聯(lián)連接的LED 的光源的光學(xué)傳感器系統(tǒng)光源電路的框圖。圖5是根據(jù)在此公開的實施例的高壓電源的電路圖。
具體實施例方式圖1是根據(jù)在此公開的實施例的光學(xué)傳感器系統(tǒng)100的簡化框圖。通常，光學(xué)傳感器系統(tǒng)100發(fā)出由對象104反射的光102 (例如，紅外(IR)光)，并且接收反射光106以識別到對象104的距離和/或映射對象104的圖像。在某些實施例中，例如，系統(tǒng)可以實現(xiàn)為用于汽車的防撞傳感器，例如，倒車傳感器。在倒車傳感器應(yīng)用中，例如，系統(tǒng)提供指示從車輛的尾部到對象104的距離的數(shù)據(jù)輸出108，以便輔助該車輛的司機避免在向后移動時不經(jīng)意地與對象104接觸。盡管可以結(jié)合特定應(yīng)用描述與本公開一致的系統(tǒng)和方法，但是本領(lǐng)域的那些普通技術(shù)人員將認(rèn)識到各種各樣的應(yīng)用都是可能的。例如，可以在光學(xué)傳感器中實現(xiàn)與本公開一致的系統(tǒng)和方法，以用于范圍發(fā)現(xiàn)的應(yīng)用或涉及目標(biāo)對象的識別和/ 或成像的任何應(yīng)用。本領(lǐng)域的那些普通技術(shù)人員將認(rèn)識到，為了解釋的簡易性而高度簡化地描述了光學(xué)傳感器系統(tǒng)100。圖1中示出的光學(xué)傳感器系統(tǒng)100包括控制器/處理電路110、光源電路112、傳輸光學(xué)器件114、接收器光學(xué)器件116和檢測器電路118?？刂破?處理電路110可以是已知電路，其用于控制光源電路的光源的調(diào)制，并且用于處理接收的數(shù)據(jù)以生成表示從傳感器到對象的距離的輸出數(shù)據(jù)流和/或?qū)ο蟮碾娮訄D像?？刂破?處理電路110例如可以是可在商業(yè)上從Sunnyvale，CA的Canesta公司獲得的任意深度傳感器控制器/處理電路。光源電路112可以包括用于響應(yīng)于來自于控制器/處理電路110的控制輸出來驅(qū)動光源的已知電路，并且可以包括與本公開一致的電路。傳輸光學(xué)器件114可以包括用于引導(dǎo)來自于光源的光輸出以提供包含感興趣的(一個或多個)對象的系統(tǒng)視場的已知光學(xué)組件。接收器光學(xué)器件116可以包括用于接收從感興趣的對象反射的光并且將接收的光引導(dǎo)到檢測器電路118的已知光學(xué)組件。檢測器電路118可以包括例如布置在像素陣列中、 用于將接收的光轉(zhuǎn)換為向控制器/處理電路110提供的電信號的已知光檢測器。檢測器電路118例如可以是可在商業(yè)上從Sunnyvale，CA的Canesta公司獲得的任何檢測器電路?？刂铺幚黼娐?10可以計算到對象上各個點并且在系統(tǒng)視場內(nèi)的距離(例如使用接收光中的相移來計算飛行時間和距離)以提供指示到對象的距離的數(shù)據(jù)輸出和/或映射對象以提供其三維圖像。圖2是根據(jù)在此描述的實施例的光源電路112的簡化框圖。光源電路112包括電源202、耦合至電源202的輸出的電流源204、耦合至電流源204的一個或多個光源206、耦合至電流源204的高壓電源208以及用于控制開關(guān)Sl和S2以便以預(yù)定頻率關(guān)斷和接通一個或多個光源206 (即調(diào)制多個串聯(lián)連接的LED 206)的驅(qū)動電路210。根據(jù)這里描述的實施例把多個串接的LED 206進行串聯(lián)，避免了 LED輸出之間的相位差，并提供了成本上的效率。在此使用的術(shù)語“耦合”指代任何連接、耦合、鏈接等，通過該任何連接、耦合、鏈接等， 一個系統(tǒng)元件攜帶的信號被給予“耦合的”組件。此類“耦合的”設(shè)備或信號和設(shè)備不必彼此直接連接，并且可以通過可以操縱或修改此類信號的中間組件或設(shè)備分離。驅(qū)動電路210 可以采用任何已知配置或在此描述的配置之一。電源202可以采用用于從輸入電壓源212接收輸入電壓并且提供受控直流(DC)電壓輸出的任何已知配置。例如，輸入電壓源212可以(如在圖2中所示)是DC源，例如，車輛電池，并且電源202可以(如在圖2中所示)是用于將DC源電壓轉(zhuǎn)換為電源202的輸出處的受控DC電壓的已知DC-DC轉(zhuǎn)換器。已知DC-DC轉(zhuǎn)換器包括例如降壓轉(zhuǎn)換器、升壓轉(zhuǎn)換器、 單端初級電感器轉(zhuǎn)換器(SEPIC)等。在某些實施例中，SEPIC轉(zhuǎn)換器可以被用于允許大于、 小于或等于輸入電壓的受控DC輸出電壓。SEPIC轉(zhuǎn)換器和SEPIC轉(zhuǎn)換器控制器配置對于本領(lǐng)域的那些普通技術(shù)人員是已知的。結(jié)合與本公開一致的系統(tǒng)使用的一個SEPIC轉(zhuǎn)換器控制器在商業(yè)上可從Linear Technology Corporation獲得，如型號LTC1871 。盡管圖2示出了 DC源電壓，但是本領(lǐng)域的那些普通技術(shù)人員將認(rèn)識到可替代地使用交流(AC)輸入并且電源202繼而可以包括用于提供受控DC輸出電壓的已知AC-DC轉(zhuǎn)換器。電流源204可以在驅(qū)動電路210閉合開關(guān)Sl時向一個或多個光源206提供恒定電流以便激勵光源。出于解釋簡便性以圖示形式示出了開關(guān)Sl，但是其可以采用對于本領(lǐng)域的那些普通技術(shù)人員已知的各種配置中的任何配置。例如，開關(guān)Sl可以是晶體管配置， 該晶體管配置在驅(qū)動電路輸出的控制下導(dǎo)通電流。驅(qū)動電路210可以被配置為在來自于控制器/處理電路110的控制信號214的控制下以預(yù)定的頻率斷開和閉合開關(guān)Si。在某些實施例中，例如，驅(qū)動電路210可以以約、
40MHz的頻率斷開和閉合開關(guān)Si。電流源204因此可以以預(yù)定的頻率向一個或多個光源 206提供驅(qū)動電流用于調(diào)制一個或多個光源206，即接通或關(guān)斷一個或多個光源206。高壓電源電路208可以通過開關(guān)S2耦合至光源。開關(guān)S2可以在一個或多個光源 206 “接通”時間開始期間在來自于控制器/處理電路110的控制信號的控制下由驅(qū)動電路 210閉合。高電壓(也即高于電源202的輸出電壓)可以例如通過路徑218從電源202被耦合到高壓電源電路208，并且高壓電源電路208可以在一個或多個光源206的兩端提供高壓輸出Vh。在某些實施例中，例如高壓輸出Vh可以約為18V，而電源202的受控DC輸出可以約為IOV。高壓電源電路208因此可以將一個或多個光源206上的電壓增加到一個高于可以由電流源204建立的電壓的電壓以克服一個或多個光源206中的寄生電感，以及減少通過一個或多個光源106的電流的上升時間。在一個或多個光源106 “接通”時間開始之后，開關(guān)S2可以斷開以斷開高壓電源電路208與一個或多個光源106的連接，并且開關(guān)Sl可以被閉合以允許電流源204通過其余的“接通”時間來驅(qū)動一個或多個光源106。出于解釋簡便性以圖示形式示出了開關(guān)S2，但是其可以采用對于本領(lǐng)域的那些普通技術(shù)人員已知的各種配置中的任何配置形式。例如，開關(guān)S2可以是晶體管配置，該晶體管配置在驅(qū)動電路210 輸出的控制下導(dǎo)通電流。圖3示出了包括高壓電源電路208的光源電路。在圖3中，電流源20 包括與電感器Ll串聯(lián)的電阻器Rl，以及與電阻器Rl和電感器Ll的串聯(lián)組合進行并聯(lián)耦合的二極管 D1。通往電源202的反饋路徑由電流監(jiān)視器304和二極管D2提供。如圖所示，電源202的受控DC輸出Vs可以耦合至電阻器Rl處的電流源20 的輸入。驅(qū)動電路210可以以例如40MHz的高頻率斷開和閉合開關(guān)Si。當(dāng)開關(guān)Sl閉合時， 電流Is流過電阻器Rl和電感器Ll的串聯(lián)組合，并且流到一個或多個光源206用于激勵光源。電感器Ll因此建立恒定電流源并且當(dāng)開關(guān)Sl閉合時限制電流Is通過一個或多個光源 206。然而，當(dāng)開關(guān)Sl斷開時，沒有電流流過一個或多個光源206，并且通過電感器Ll的電流込被轉(zhuǎn)向通過二極管Dl以維持通過電感器Ll的電流。如圖所示，電流監(jiān)視器304可以耦合在電阻器Rl兩端，用于感測電阻器Rl上的電壓降。電流監(jiān)視器304可以采用對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的任何配置。在某些實施例中，例如，可以使用從Texas Instruments 獲得的型號INA138的分流監(jiān)視器來配置電流監(jiān)視器304。電流監(jiān)視器304可以例如通過二極管D2向電源202提供反饋輸出。響應(yīng)于來自于電流監(jiān)視器304的反饋并且在開關(guān)Sl閉合期間，電源202可以被配置為將電源電壓Vs調(diào)整到將允許電感器Ll充電的電壓。在某些實施例中，反饋路徑302可以耦合至電源202的電壓反饋路徑以提供恒定電流控制環(huán)路，該恒定電流控制環(huán)路在開關(guān) Sl閉合的期間、即一個或多個光源206 “接通”時間的期間將控制從電壓控制環(huán)路奪走。用于響應(yīng)于電流監(jiān)視器反饋來提供可調(diào)整電源電壓的各種配置對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員是公知的。在某些實施例中，例如，電源202可以被配置為例如SEPIC轉(zhuǎn)換器的已知轉(zhuǎn)換器以及例如SEPIC控制器的已知轉(zhuǎn)換器控制器，其被配置為響應(yīng)于電流監(jiān)視器反饋來控制轉(zhuǎn)換器輸出。電源202繼而可以響應(yīng)于電壓反饋Vf而調(diào)整電源電壓Vs以維持恒定的電源電壓 Vs。因此，可以在開關(guān)Sl閉合時，即在一個或多個光源206 “接通”并且發(fā)光時通過電感器 Ll建立恒定電流。
高壓電源電路208也通過開關(guān)S2被耦合到一個或多個光源206。開關(guān)S2可以在一個或多個光源206“接通”時間開始期間在來自于控制器/處理電路118的控制信號的控制下由驅(qū)動電路210閉合。當(dāng)高壓電源電路208的電壓輸出被耦合到一個或多個光源206 時，也即開關(guān)S2閉合時，二極管D7向電流源20 阻止高壓電源電路208的高壓輸出。在一個或多個光源206 “接通”時間開始之后，開關(guān)S2可以斷開以斷開高壓電源電路208與一個或多個光源206的連接。二極管D7然后可以導(dǎo)通，并且電流源20 可以通過其余的 “接通”時間來驅(qū)動一個或多個光源206。圖3A是一種時序圖，其描繪了來自驅(qū)動電路的用于閉合開關(guān)Sl和S2的信號的時序。如圖所示，在某些實施例中開關(guān)S2可以在一個或多個光源的“接通”時間的開始ts處被閉合，以便在一個或多個光源兩端初始提供一個高電壓，從而克服一個或多個光源中的任何寄生電感，并由此降低通過一個或多個光源的電流的上升時間。然后開關(guān)Sl可以閉合，但高壓電源的高壓輸出Vh可以阻止電流源的電流流到一個或多個光源，同時開關(guān)S2依然閉合。然后，開關(guān)S2可以斷開以便允許二極管D7導(dǎo)通，并使得電流源在其余“接通”時間的期間驅(qū)動一個或多個光源。如圖4所示，可以在系統(tǒng)中實現(xiàn)高壓電源電路208，其中光源206a包括串聯(lián)連接的多個紅外發(fā)光二極管(LED) D3、D4、D5和D6。二極管D8、D9、D10和Dll分別耦合在多個紅外LED D3、D4、D5和D6兩端，以吸收串聯(lián)連接的多個紅外LED D3、D4、D5和D6兩端的任何反電壓。雖然如圖4所示，多個紅外LED包括四個串聯(lián)連接的LED D3、D4、D5和D6，但是應(yīng)該理解，任何數(shù)量的LED都可以串聯(lián)連接。在圖4中，譬如通過如上所述閉合開關(guān)S2，由高壓電源電路208初始提供多個紅外 LED D3、D4、D5和D6的驅(qū)動電流。串聯(lián)連接的LED可能表現(xiàn)為大的寄生電感，其限制了通過它們的電流源電流的上升時間。高壓電源電路208的高壓輸出克服了多個紅外LED D3、D4、 D5和D6的寄生電感，以便允許流過多個紅外LED D3、D4、D5和D6的電流具有比來自于電流源20 的電流所能實現(xiàn)的要更快的上升時間。當(dāng)開關(guān)S2斷開和開關(guān)Sl閉合時，二極管 D7可以導(dǎo)通以便允許電流源20 在其余的LED “接通”時間內(nèi)驅(qū)動多個紅外LED D3、D4、 D5和D6。該配置允許流過串聯(lián)的多個紅外LED D3、D4、D5和D6的電流具有較快的上升時間，而且允許來自于電流源20 的恒定電流通過串聯(lián)的多個紅外LED D3、D4、D5和D6，從而允許以相對高的頻率(例如，40MHz)切換/調(diào)制LED輸出。串聯(lián)連接LED避免了 LED輸出之間的相位差，并且提供成本效率。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，高壓電源可以用各種配置來提供。圖5是高壓電源電路208a和開關(guān)S2a的電路圖。在圖5中開關(guān)Sh用第一金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)Ql和第二金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET) Q2來實現(xiàn)，它們被配置和偏置為柵地-陰地放大器配置。第一 MOSFET Ql是共源配置，第二 MOSFET Q2是共柵配置。從電源的一個比電源輸出電壓具有更高電壓的節(jié)點處將高壓輸入耦合到第一 MOSFET Ql的源極。在某些實施例中，例如在實現(xiàn)型號LTC1871 SEPIC轉(zhuǎn)換器控制器的 SEPIC轉(zhuǎn)換器中的功率MOSFET的漏極可以被耦合到第一 MOSFET Ql的源極，所述SEPIC轉(zhuǎn)換器控制器可以從Linear Technology Corporation公司得到。第一 MOSFET Ql的柵極可以被耦合到驅(qū)動電路。驅(qū)動電路可以向第一 MOSFET Ql的柵極提供方波信號，以便引起第一 MOSFET Ql和第二 MOSFET Q2周期性地導(dǎo)通，也即如上所述地斷開和閉合開關(guān)S2a。當(dāng)?shù)谝?MOSFET Ql和第二 MOSFET Q2導(dǎo)通時，電阻R2和電容Cl上的高電壓被提供到光源兩端。除非另外指出，對詞語“基本上”的使用可以被理解為包括精確關(guān)系、條件、布置、 取向和/或其他特性、以及如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解的其到一定程度的偏差，所述程度使得這樣的偏差不會本質(zhì)上影響所公開的方法和系統(tǒng)。貫穿本公開的整體，除非另外具體指出，對于修飾名詞的冠詞“一”或“一個”的使用可以被理解為是為了簡便使用并且包括一個、或多于一個所修飾的名詞。除非另外在此規(guī)定，描述和/或以其他方式通過圖繪出以與另外的事物通信、與另外的事物關(guān)聯(lián)和/或基于另外的事物的元素、組件、模塊和/或其部件可以被理解為以直接和/或間接的方式如此通信、與其關(guān)聯(lián)、和/或以其為基礎(chǔ)。盡管已經(jīng)就方法和系統(tǒng)的具體實施例描述了它們，但是它們不限于此。按照上述教導(dǎo)，顯然很多修改和變型可以變得明顯。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以對在此描述的和圖示的細節(jié)、資料和部件布置做出很多附加改變。
權(quán)利要求
1.一種用于光學(xué)傳感器系統(tǒng)的光源電路，所述電路包括 電源，用于提供受控直流(DC)電壓輸出；光源；電流源，其耦合至所述電源和所述光源以接收所述受控DC電壓輸出和提供電流輸出； 第一開關(guān)，所述第一開關(guān)被配置為當(dāng)所述第一開關(guān)閉合時允許電流從所述電流源輸出到所述光源，當(dāng)所述第一開關(guān)斷開時阻止所述電流輸出到所述光源； 高壓電源電路，其被耦合到所述光源以便提供高壓輸出；以及第二開關(guān)，所述第二開關(guān)被配置為當(dāng)所述第二開關(guān)閉合時將所述高壓輸出從所述高壓電源連接到所述光源，當(dāng)所述第二開關(guān)斷開時斷開所述高壓輸出與所述光源的連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源電路，所述電路還包括用于斷開和閉合所述第二開關(guān)的驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路被配置為在所述光源的接通時間的開始處閉合所述第二開關(guān)以便將所述高壓輸出連接到所述光源，并在所述光源的其余接通時間的期間斷開所述第二開關(guān)以便允許所述電流源向所述光源提供所述電流輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源電路，所述電路還包括用于以預(yù)定頻率斷開和閉合所述第一和第二開關(guān)的驅(qū)動電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光源電路，其中所述預(yù)定頻率是約40MHz。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源電路，所述電路還包括被耦合在所述電流源和所述光源之間的二極管，該二極管被配置為僅僅在所述第一開關(guān)閉合和所述第二開關(guān)斷開時導(dǎo)通以便把所述電流輸出提供給所述光源。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源電路，其中所述電流源包括 電感器，其與電阻器串聯(lián)連接；以及二極管，其與所述電感器和電阻器并聯(lián)耦合；并且其中所述電流源被配置為當(dāng)所述第一開關(guān)閉合時通過所述電感器向所述光源提供所述電流輸出，并且當(dāng)所述第一開關(guān)斷開時使通過所述電感器的電流轉(zhuǎn)向所述二極管。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光源電路，其中所述電流源包括電流監(jiān)視器，所述電流監(jiān)視器耦合至所述電阻器并且被配置為提供所述電流反饋。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源電路，其中所述光源包括多個串聯(lián)連接的發(fā)光二極管。
9.一種光學(xué)傳感器系統(tǒng)，包括 控制器；光源電路，其耦合至所述控制器以響應(yīng)于來自于所述控制器的控制信號來驅(qū)動光源， 所述光源電路包括電源，用于提供受控直流(DC)電壓輸出；電流源，其耦合至所述電源和所述光源以接收所述受控DC電壓輸出和提供電流輸出； 第一開關(guān)，所述第一開關(guān)被配置為當(dāng)所述第一開關(guān)閉合時允許電流從所述電流源輸出到所述光源，當(dāng)所述第一開關(guān)斷開時阻止所述電流輸出到所述光源； 高壓電源電路，其被耦合到所述光源以便提供高壓輸出；以及第二開關(guān)，所述第二開關(guān)被配置為當(dāng)所述第二開關(guān)閉合時將所述高壓輸出從所述高壓電源連接到所述光源，當(dāng)所述第二開關(guān)斷開時斷開所述高壓輸出與所述光源的連接； 傳輸光學(xué)器件，用于從所述光源向?qū)ο笠龑?dǎo)光；接收器光學(xué)器件，用于接收從所述對象反射的光；以及檢測器電路，用于將所述反射的光轉(zhuǎn)換為一個或多個電信號；其中所述控制器被配置為響應(yīng)于所述一個或多個電信號提供表示到所述對象上的至少一個點的距離的數(shù)據(jù)信號輸出。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)傳感器系統(tǒng)，還包括用于斷開和閉合所述第二開關(guān)的驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路被配置為在所述光源的接通時間的開始處閉合所述第二開關(guān)以便將所述高壓輸出連接到所述光源，并在所述光源的其余接通時間的期間斷開所述第二開關(guān)以便允許所述電流源向所述光源提供所述電流輸出。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)傳感器系統(tǒng)，還包括用于以預(yù)定頻率斷開和閉合所述第一和第二開關(guān)的驅(qū)動電路。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光學(xué)傳感器系統(tǒng)，其中所述預(yù)定頻率是約40MHz。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光學(xué)傳感器系統(tǒng)，還包括被耦合在所述電流源和所述光源之間的二極管，該二極管被配置為僅僅在所述第一開關(guān)閉合和所述第二開關(guān)斷開時導(dǎo)通以便把所述電流輸出提供給所述光源。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)傳感器系統(tǒng)，其中所述電流源包括電感器，其與電阻器串聯(lián)連接；以及二極管，其與所述電感器和電阻器并聯(lián)耦合；并且其中所述電流源被配置為當(dāng)所述第一開關(guān)閉合時通過所述電感器向所述光源提供所述電流輸出，并且當(dāng)所述第一開關(guān)斷開時使通過所述電感器的電流轉(zhuǎn)向所述二極管。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光學(xué)傳感器系統(tǒng)，其中所述電流源包括電流監(jiān)視器，所述電流監(jiān)視器耦合至所述電阻器并且被配置為提供所述電流反饋。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)傳感器系統(tǒng)，其中所述光源包括多個串聯(lián)連接的發(fā)光二極管。
17.一種用于在光學(xué)傳感器系統(tǒng)中向光源提供電流的方法，所述方法包括在所述光源的接通時間的開始期間從高壓電源電路在所述光源兩端連接一個初始電壓；在所述光源的接通時間結(jié)束之前斷開所述初始電壓與所述光源的連接；以及在所述初始電壓被斷開時以及在所述光源的其余接通時間內(nèi)，通過電流源向所述光源提供電流。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中連接包括在多個串聯(lián)連接的發(fā)光二極管的接通時間的開始期間從高壓電源電路在所述多個串聯(lián)連接的發(fā)光二極管兩端連接一個初始電壓；而且其中斷開包括在所述多個串聯(lián)連接的發(fā)光二極管的接通時間結(jié)束之前斷開所述初始電壓與所述多個串聯(lián)連接的發(fā)光二極管的連接；而且其中提供包括在所述初始電壓被斷開時以及在所述多個串聯(lián)連接的發(fā)光二極管的其余接通時間內(nèi)， 通過電流源向所述多個串聯(lián)連接的發(fā)光二極管提供電流。
全文摘要
一種用于在光學(xué)傳感器系統(tǒng)中驅(qū)動光源的高壓電源電路。所述高壓電源在所述光源的接通時間開始期間向光源提供高壓輸出，以便降低通過光源的電流上升時間。在光源的接通時間開始之后，高壓輸出從電路被斷開，并由電流源向光源提供電流輸出，以便在光源的其余接通時間的期間驅(qū)動光源。
文檔編號G01B11/00GK102379158SQ201080014580
公開日2012年3月14日 申請日期2010年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月31日
發(fā)明者亞當(dāng)斯基 A., 馬哈尼 V. 申請人:奧斯蘭姆施爾凡尼亞公司