BE1020259A5 - Circuit de pilotage pour sources de lumiere a temps de vol. - Google Patents

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BE1020259A5 BE2011/0563A BE201100563A BE1020259A5 BE 1020259 A5 BE1020259 A5 BE 1020259A5 BE 2011/0563 A BE2011/0563 A BE 2011/0563A BE 201100563 A BE201100563 A BE 201100563A BE 1020259 A5 BE1020259 A5 BE 1020259A5
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Riemer Grootjans
Sebastien Resimont
Maarten Kruijk
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Sofkinetic Sensors Nv
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Abstract

Circuit de pilotage électronique pour LED et LASERS pour une utilisation dans des applications à technique du temps de vol présentant un rendement élevé de conversion d'énergie et une précision élevée de mesures de distance en se basant sur un circuit de conversion double. Conversion continu-continu tension à tension fusionnée avec un suramplificateur de tension continue à courant pulsé, ce suramplificateur fonctionnant à une fréquence de modulation à temps de vol. Au début d'un nouveau cycle de mesure, le signal PWM pour piloter la conversion continu-continu est mis à jour en réponse à des courants observés pendant des périodes d'éclairage précédentes.

Description

Circuit de pilotage pour sources de lumière à temps de vol
Domaine technique de 11 invention
La présente invention se rapporte à un circuit de pilotage électronique pour une charge particulièrement pour des sources de lumière dont des diodes électroluminescentes (LED) ou OLED ou des lasers ou des diodes laser sont des exemples. En particulier, la présente invention se rapporte à un circuit de pilotage pour un dispositif d'éclairage pour un dispositif de télémétrie, un appareil de prise de vues à technique du temps de vol, ou un capteur à technique du temps de vol aussi bien qu'à un dispositif d'éclairage pour un tel dispositif ou appareil de prise de vues aussi bien qu'au dispositif ou à l'appareil de prise de vues lui-même.
Arrière-plan de 1'invention
Une alimentation optimale de sources de lumière comme des LED pour des dispositifs à technique du temps de vol (TOF) exige des régulateurs spécialisés qui minimisent des variations d'intensité, par exemple avec une tension de batterie et une sortie d'impulsion uniforme. À cette fin, il y a deux types de régulateurs souvent utilisés : des convertisseurs élévateurs de tension basés sur l'inductance et des convertisseurs à pompe de charge basés sur un condensateur. Chaque type de régulateur a des avantages / inconvénients spécifiques.
La note d'application 3243 (http://www.maxini-ic.com/an32 43) de Maxim Integrated Products décrit une comparaison entre des Convertisseurs Élévateurs de tension pour LED et des circuits à Pompe de Charge. Cet article compare des régulateurs dernier cri, à savoir le convertisseur élévateur de tension MAX1561 par rapport à la pompe de charge MAX1573. La figure 7 représente le convertisseur élévateur de tension et la pompe de charge de la figure 1 de ce document. L'article suggère des avantages pour la pompe de charge.
Un appareil de prise de vues à technique du temps de vol comprend habituellement un dispositif d'éclairage configuré pour éclairer un objet, et un dispositif de détection configuré pour détecter une lumière reçue en provenance de l'objet éclairé. L'appareil de prise de vues à technique du temps de vol est configuré pour déterminer une différence de phase entre la lumière émise par le dispositif d'éclairage et la lumière réfléchie par l'objet et reçue par le dispositif de détection, afin de reconstruire une image de l'objet éclairé.
Le document U.S. 2011 / 0 018 451 Ä1 décrit un circuit de pilotage de diode électroluminescente (LED) configuré pour piloter une pluralité de séries de LED qui sont agencées parallèlement les unes aux autres et chacune des séries de LED comprenant une pluralité de LED reliées en série les unes aux autres. Le circuit de pilotage de LED comprend une boucle de régulation de tension et une boucle de régulation de courant pour commander une quantité de lumière émise par la pluralité de LED. La boucle de régulation de tension et la boucle de régulation de courant sont configurées pour commander une quantité de tension entrée dans le circuit de pilotage de LED respectivement par rapport à une tension de sortie mesurée et un courant mesuré des séries de LED.
•Résumé de l'invention
Un objectif de la présente invention est de proposer un circuit de pilotage électronique pour une charge particulièrement pour des sources de .lumière dont des diodes électroluminescentes (LED) ou OLED ou des lasers ou des diodes laser sont des exemples. En particulier, un objectif de la présente invention est de proposer un circuit de pilotage approprié pour un dispositif d'éclairage pour un dispositif de télémétrie, un appareil de prise de vues à technique du temps de vol, ou un capteur à technique du temps de vol aussi bien qu'un dispositif d'éclairage pour un tel dispositif ou appareil de prise de vues aussi bien que le dispositif ou l'appareil de prise de vues lui-même.
Un avantage de modes de réalisation de la présente invention est de fournir un circuit de pilotage électronique pour des sources de lumière comme des LED, OLED, des LASERS et des diodes LASER, pour une utilisation dans des applications à technique du temps de vol présentant une efficacité élevée de conversion d'énergie et une précision élevée de mesures de distance basé sur un circuit de conversion double.
Dans un aspect la présente invention fourni un circuit convertisseur élévateur de tension pour une utilisation avec une charge et une alimentation en courant continu (DC) pour la transformation de puissance en courant continu en une onde pulsée pour piloter la charge, comprenant : un circuit convertisseur continu-continu comprenant une borne pour recevoir une tension en courant continu en provenance de l'alimentation en courant continu, une première inductance, un dispositif de stockage de charge comme une capacité et des premier et deuxième moyens de commutation, la première inductance étant couplée à la borne ; le premier moyen de commutation étant adapté pour charger le dispositif de stockage de charge tel qu'une capacité provenant de l'inductance à une première fréquence, et un circuit convertisseur de tension continue-courant alternatif comprenant une seconde inductance couplée au dispositif de stockage de charge tel que la capacité et un troisième moyen de commutation pour piloter l'inductance en tant que source de courant à onde pulsée pour la charge à une seconde fréquence, la seconde fréquence étant supérieure à la première fréquence.
Le deuxième moyen de commutation peut être un moyen de diode comme une diode ou un circuit à diode ou il peut être un commutateur qui est adapté pour commuter d'un circuit ouvert pour conduire dans les mêmes situations qu'une diode. Des diodes peuvent également être incorporées dans d'autres composants électroniques. La capacité peut être un condensateur ou un circuit à condensateur ou tout autre dispositif avec une capacité appropriée. Les première et/ou seconde inductances peuvent être une inductance ou un circuit à inductance ou tout autre dispositif avec une inductance appropriée.
De préférence, un quatrième moyen de commutation est fourni pour interrompre le courant dans la charge. Cela a l’avantage que des sources de lumière n'émettent pas de quelconque lumière pendant des périodes d'obscurité, économisant ainsi du courant.
De préférence, un moyen de détection de courant pour détecter le courant dans la charge est fourni. Cela peut être une résistance en série avec la charge, par exemple.
De préférence, une boucle de rétroaction est fournie pour commander le circuit convertisseur élévateur de tension en réponse à la sortie du moyen de détection de courant. Une boucle de rétroaction négative aide à maintenir une stabilité de fonctionnement.
De préférence, la boucle de rétroaction et le circuit de convertisseur continu-continu commandent le courant dans la charge en réponse à la sortie du moyen de détection de courant. Un avantage est que l’intensité d’éclairage peut être commandée.
Dans un mode de réalisation préféré, la commande du courant s'effectue par une commande de modulation de largeur d’impulsion PMW du circuit convertisseur continu-continu. La commande PWM permet une commande précise et rapide de la quantité totale de charge qui est amenée au condensateur en provenance de la première bobine d’inductance. Cela commande la quantité de courant qui peut être extraite du condensateur par la seconde inductance.
Particulièrement pour des applications où le courant à travers la charge doit être maintenu constant pendant un certain temps, la boucle de rétroaction peut être adaptée pour commander ou modifier le fonctionnement du" circuit convertisseur continu-continu seulement à des intervalles de temps et donc sans déranger des opérations à d’autres moments.
Le circuit élévateur de tension est particulièrement bien adapté pour piloter une charge qui est une ou plusieurs sources de lumière. Cela permet d'utiliser le circuit avec un rétroéclairage d'afficheur, dans des capteurs ou des appareils de prise de vues à TOF, des télémètres, dans des transducteurs et des convertisseurs optoélectroniques, par exemple pour une utilisation avec des réseaux de fibres optiques et d'autres dispositifs optiques. La source ou les plusieurs sources de lumi.èfe peuvent être une ou plusieurs diodes électroluminescentes ou lasers ou diodes laser. Les sources de lumière peuvent être fournies séparément et ne font pas. nécessairement partie du circuit convertisseur élévateur de tension.
De préférence le circuit convertisseur de tension continue-courant alternatif est adapté pour seulement tirer un courant continu à partir du circuit convertisseur continu-continu. Cela réduit les perturbations électromagnétiques EMI.
De préférence, on prévoit une sortie pour une valeur de rapport cyclique PWM. Celle-ci peut être utilisée pour vérifier si le rapport cyclique est dans des limites admissibles.
De manière facultative, la commande PWM peut avoir un mode de démarrage et un mode d'arrêt. Cela offre l'avantage d'accroître le courant vers la charge au démarrage et de décroître à l'arrêt permettant ainsi une mise en route et une coupure progressives.
Dans un aspect supplémentaire de la présente invention, un dispositif de télémétrie, un appareil de prise de vues ou un capteur peuvent être adaptés pour déterminer une distance à un objet en mesurant la lumière émise par la ou les plusieurs sources de lumière et réfléchie par l'objet dans des cycles de mesure, de sorte que le circuit convertisseur élévateur de tension est adapté pour mettre à jour la commande PWM avant un cycle de mesure. Cela a l'avantage que la mise à jour n'est pas effectuée pendant un cycle de mesure qui pourrait restituer des mesures de distance fausses.
Donc, selon un exemple d'aspect de l'invention, on fourni un circuit de pilotage pour un dispositif d'éclairage pour un appareil de prise de vues à technique du temps de vol. Le circuit de pilotage peut être relié à une unité d'éclairage configurée pour émettre une lumière. Le circuit de pilotage comprend le convertisseur continu-continu, un circuit convertisseur de tension continue-courant alternatif, une unité d'éclairage, et une unité de commande configurée pour commander le convertisseur continu-continu en réponse à un signal indicatif d'une quantité de la lumière émise par l'unité d'éclairage. Le convertisseur continu-continu peut être relié à une alimentation en énergie et est configuré pour fournir un courant au circuit convertisseur de tension continue-courant alternatif sous la forme d'un générateur d'impulsions relié en série au convertisseur continu-continu et configuré pour transformer la sortie du convertisseur continu-continu en un train d'impulsions.
En conséquence, le circuit de pilotage comprend une boucle ou un mécanisme de rétroaction, afin d'ajuster la quantité de lumière émise par l’unité d’éclairage en se basant sur une quantité réelle de la lumière émise en ce que l'unité de commande est configurée pour commander le convertisseur continu-continu en réponse à (et particulièrement en se basant sur) un signal de commande indicatif de la quantité de lumière émise par l'unité d'éclairage.
Le fonctionnement de la boucle de rétroaction peut être limité à certains intervalles de temps qui sont de préférence synchronisés au cadencement des cycles de mesure.
Le convertisseur continu-continu peut être configuré comme un régulateur abaisseur de tension, un convertisseur élévateur ou à augmentation de tension ou un régulateur élévateur-abaisseur de tension. Ici, un régulateur abaisseur de tension peut être configuré pour effectuer une conversion à la baisse d'une tension entrée dans le régulateur abaisseur de tension. Un convertisseur élévateur de tension peut être configuré pour augmenter une valeur d'une tension entrée dans le convertisseur de tension. Un régulateur élévateur-abaisseur de tension peut être configuré pour effectuer une conversion à la baisse ou à la hausse d'une -valeur de tension entrée. Ainsi, le circuit de pilotage peut utiliser un composant électronique disponible dans le commerce pour l'adaptation de tension de sorte que le circuit de pilotage peut comprendre de faibles coûts de fabrication.
Le générateur d'impulsions peut comprendre un élément de stockage d'énergie comme une inductance, un commutateur et un plan de masse, dans lequel l'élément de stockage d'énergie, le commutateur et la masse peuvent être reliés en série les uns aux autres, et dans lequel le commutateur peut être relié en parallèle à l'unité d'éclairage. La commutation du commutateur peut permettre de relier l'élément de stockage d'énergie à la masse par l'intermédiaire du commutateur ou par · 1 ' intermédiaire de l'unité d'éclairage. Pendant un temps dans lequel l'élément de stockage d'énergie peut être relié à la masse par l'intermédiaire du commutateur, un chargement de l'élément de stockage d'énergie peut être accompli. En outre, pendant un temps dans lequel l'élément de stockage d'énergie peut être relié à la masse par l'intermédiaire de l'unité d'éclairage, une décharge de l'élément de stockage d'énergie et ainsi une émission de lumière par l'unité d'éclairage peuvent être accomplies. En conséquence, l'élément de stockage d'énergie peut être préchargé avant l'émission de la lumière par l'unité d'éclairage, de sorte que l'unité d'éclairage peut être alimentée en énergie immédiatement, et un temps de montée de la lumière émise par l'unité d'éclairage peut être raccourci de manière significative. Ainsi, un début et/ou une fin rapides d'une émission de la lumière par l'unité d'éclairage peuvent être accomplis, et une forme d'onde de la lumière émise peut comprendre un flanc avant et/ou arrière raide. Ce dernier peut être particulièrement favorable en relation avec un appareil de prise de vues à technique du temps de vol, qui peut déterminer une différence de phase entre la lumière émise et la lumière réfléchie. En outre, l'unité d'amplification peut comprendre une conception simple d'un point de vue structure et peu coûteuse.
Le circuit de pilotage peut en outre comprendre une unité de contrôle incluant un moyen de détection de courant configuré pour contrôler un courant à travers l'unité d'éclairage et configuré pour fournir le signal indicatif de la quantité de la lumiè'rè émise en se basant sur le courant contrôlé. L'unité de contrôle peut être agencée et/ou reliée en aval de l'unité d'éclairage. En conséquence, un mécanisme de rétroaction précis entre une quantité réelle de lumière émise et la tension entrée dans l'unité d'éclairage peut être établi.
L'unité de commande peut être configurée pour produire un
Signal de commande en se basant sur le signal indicatif de la quantité de la lumière émise et pour fournir le signal de commande produit au convertisseur continu-continu. Ainsi, une commande précise d'une tension de sortie du convertisseur continu-continu peut être validée, afin de précisément impacter la quantité de la lumière émise par l'unité d'éclairage. Une valeur de la tension de sortie du convertisseur continu-continu peut être augmentée et/ou diminuée en se basant sur le signal de commande.
L'unité d'éclairage est configurée pour émettre des impulsions de lumière, dans laquelle l'unité de commande peut être configurée pour produire le signal de commande en association avec (et en se basant sur) un ensemble d'impulsions de lumière émises. Le signal de commande peut être produit ou mis à jour suivant l'ensemble d'impulsions de lumière pour la direction d'impulsions de lumière futures à émettre. Ainsi, la commande de la quantité de lumière émise peut être basée sur des informations dont on a fait la moyenne dans le temps, de sorte qu'une commande précise de la quantité de lumière émise peut être accomplie.
L'unité d'éclairage peut comprendre au moins un élément sélectionné à partir du groupe constitué d'une diode électroluminescente (LED), d'une OLED, d'un laser et d'une diode laser. L'unité d'éclairage peut comprendre une pluralité du (des) dernier(s) élément(s) mentionné(s) .
L'unité de commande peut être configurée pour intégrer une forme d'onde dépendante du temps du signal indicatif du courant contrôlé, particulièrement la forme d'onde du courant contrôlé, associée à l'ensemble des impulsions de lumière émises. En outre, l'unité de contrôle peut être configurée pour comparer la valeur d’intégration à une valeur de référence pour déterminer s'il faut exécuter une commande du convertisseur continu-continu. Ainsi, le signal de commande peut comprendre une valeur unique pour la période de temps associée à l'ensemble des impulsions de lumière, basant de ce fait la commande du convertisseur de tension sur un signal « numérique » et facilitant un traitement de signal pendant la commande du convertisseur de tension. L'ensemble des impulsions de lumière émises peut être associé à une trame de l'émission de lumière et peut comprendre quatre impulsions de lumière.
L'unité d’éclairage peut comprendre une pluralité de sources de lumière, dans lesquelles chacune des sources de lumière peut être configurée pour émettre des impulsions de lumière, dans lesquelles les sources de lumière peuvent être reliées en série les unes aux autres. Ainsi, les sources de lumière peuvent être agencées en une série . ou une branche reliée en parallèle au commutateur du générateur d'impulsions. Ainsi, une conception simple du dispositif d'éclairage peut être établie. En outre, une uniformité de la lumière émise par chacune des sources de lumière peut être établie en ce qu'une quantité suffisante de courant est fournie à chacune des sources de lumière par l’intermédiaire du convertisseur continu-continu et du générateur d'impulsions.
L'unité d'éclairage peut comprendre une pluralité de sources de lumière agencées dans une pluralité de séries parallèles, dans lesquelles chaque série de la pluralité de séries peut comprendre au moins deux sources de lumière. Chaque série peut être agencée en parallèle à un commutateur. En outre, l'adaptabilité du dispositif d'éclairage et ainsi de la lumière émise peut être facilitée en ce que la pluralité de séries peut être conçue pour fournir une quantité souhaitée de lumière émise. En outre, une uniformité de la lumière émise par chacun des éléments émettant une lumière peut être établie en ce que la quantité de courant est fixée et contrôlée pour chaque série de la pluralité de séries.
L'unité de commande du circuit de pilotage peut être configurée pour commander le convertisseur continu-continu en se basant sur des informations indicatives d'un début d'un cycle de détermination du dispositif de détection, dans lequel le cycle de détermination peut être associé à une détermination d'une différence de phase (unique). Un cycle de détermination peut être associé à un ou plusieurs cycles d'éclairage et de détection respectivement du dispositif d'éclairage et du dispositif de détection, chaque cycle d'éclairage et de détection comprenant, par exemple, 1 000 trames, chacune d'elles comprenant quatre impulsions de lumière.
Le dispositif de détection peut être configuré pour fournir un signal à l'unité de commande, dans lequel ce signal est indicatif du début du cycle de détermination de la différence de phase. Ainsi, un mécanisme de rétroaction directe entre le dispositif de détection et le dispositif d'éclairage peut être établi, facilitant de ce fait la commande de la quantité de lumière émise de l'unité d’éclairage du dispositif d'éclairage.
Comme variante, l'unité de commande du circuit de pilotage peut comprendre un compteur incrémental configuré pour compter un certain nombre de signaux de commande produits et pour comparer le nombre compté à une valeur prédéterminée associée au cycle de détermination. Lors du dépassement de la valeur prédéterminée, le début d'un nouveau cycle de détermination peut être indiqué.
Brève description des dessins
La figure 1 montre une représentation schématique de circuit de pilotage selon le mode de réalisation préféré de la présente invention ; la figure 2 illustre le minutage des signaux pour piloter le circuit de la figure 1 ; la figure 3 montre une représentation schématique de circuit de pilotage selon un mode de réalisation préféré supplémentaire de la présente invention pilotant deux ensembles de branches de LED / Laser ; la figure 4 représente une dépendance au temps d'impulsions de lumière émises par les sources de lumière ;> la figure 5 représente une dépendance au temps d'un signal de commande à fournir à un circuit convertisseur de tension selon un mode de réalisation préféré supplémentaire de la présente invention ; la figure 6 représente un schéma fonctionnel d'un appareil de prise de vues à technique du temps de vol selon un exemple de mode de réalisation de la présente invention ; la figure 7 représente un convertisseur élévateur de tension et une pompe de charge de l'art antérieur pour piloter des LED.
Description de modes de réalisation représentatifs
La présente invention va être décrite en ce qui concerne des modes de réalisation particuliers et en se référant à certains dessins mais l'invention n'est pas limitée à cela, mais seulement par les revendications. Les dessins décrits sont seulement schématiques et non limitatifs. Dans les dessins, la taille de certains des éléments peut être exagérée et pas tracée à l'échelle dans un but représentatif. Lorsqu'un article défini pu indéfini est . Utilisé en se référant à un nom singulier par exemple « un » ou « une », « le », cela inclut un pluriel de ce nom à moins que quelque chose d'autre ne soit exposé de manière spécifique. Dans les différentes figures, les mêmes signes de référence se réfèrent aux mêmes éléments ou à des éléments analogues. Les représentations dans les figures sont, schématiques.
Le terme « comprenant », utilisé dans les revendications, ne devrait pas être interprété comme étant limité aux moyens listés après ce dernier ; il n'exclut pas d'autres éléments ou étapes. Ainsi, la portée de l'expression « un dispositif comprenant des moyens A et B » ne devrait pas être limitée à des dispositifs consistant seulement en composants A et B. Cela signifie qu'en ce qui concerne la présente invention, les seuls composants appropriés du dispositif sont A et B.
En outre, les termes premier, deuxième, troisième et ainsi de suite dans la description et dans les revendications, sont utilisés pour faire la distinction entre des éléments similaires et pas nécessairement pour décrire un ordre séquentiel ou chronologique. On comprendra que les termes ainsi utilisés soient interchangeables dans des circonstances appropriées et que les modes de réalisation de l'invention décrits dans ce document soient susceptibles d'une mise en œuvre dans d'autres séquences que celles décrites ou représentées dans ce document.
En outre, les termes dessus, dessous, sur, sous et ainsi de suite dans la description et les revendications sont utilisés dans un but descriptif et pas nécessairement pour décrire des positions relatives. On comprendra que les termes ainsi utilisés soient interchangeables dans des circonstances appropriées et que les modes de réalisation de l'invention décrits dans ce document soient susceptibles d'une mise en œuvre dans d'autres orientations que celles décrites ou représentées dans ce document.
Un aspect de la présente invention est un circuit de conversion de tension à tension (continu-continu) couplé à un suramplificateur de Tension Continue â Impulsion, particulièrement pour une utilisation avec un rétroéclairage d'afficheur, dans des capteurs ou des appareils de prise de vues à TOF, des ' télémètres ou dans· des 'transducteurs optoélectroniques et des convertisseurs, par exemple pour une utilisation avec des réseaux de fibres optiques et d'autres dispositifs optiques. Dans la suite, la présente invention va être décrite en se référant à un dispositif de télémétrie ou à un appareil de prise de vues ou un capteur à TOF, mais la présente invention n'est pas limitée à cela. La sortie des sources de lumière peut être des impulsions précises et « propres » comme des impulsions en onde carrée qui fournissent un rapport signal sur bruit élevé. Le suramplificateur Tension Continue à Impulsion, par exemple, peut être mis en œuvre à des fréquences utilisées dans des télécommunications optiques ou pour des modulations de détection à technique du temps de vol. Le circuit de pilotage selon la présente invention peut être utilisé avec un coupleur optoélectronique dans un ordinateur portable ou un PC, par exemple, pour une connexion à un réseau à fibres optiques.
Par exemple, la détermination de distance en utilisant le principe du temps de vol est effectuée par des mesures sur le signal reçu réfléchi par un objet. Au début d'un nouveau cycle de mesure, un signal de commande commuté, comme un signal PWM pour piloter la conversion continu-continu, peut être mis à jour en réponse à des courants observés pendant une ou la période d'éclairage précédente.
Le nœud 101 à la figure 1 est une entrée de puissance pour un circuit de pilotage proposé selon un mode de réalisation de la présente invention. La tension Vsupply sur ce nœud peut provenir de 'ri'importe quelle alimentation en courant continu appropriée, par exemple 4 à 5 V comme dans un dispositif alimenté par USB ou en provenance d'une batterie, cellule photovoltaïque, etc. Un moyen de découplage est fourni tel qu'une capacité comme représenté par le condensateur Cl qui sert de condensateur de découplage pour mettre en tampon la tension sur le nœud Vsupply 101. Cl peut être un condensateur ou un circuit de condensateurs. Le moyen de découplage peut faire partie d'un circuit de conversion continu-continu qui peut être, par exemple, un circuit convertisseur élévateur de tension, un circuit convertisseur abaisseur de tension ou un circuit convertisseur élévateur de tension - abaisseur de tension. N'importe lequel de ces circuits peut être comme des circuits selon l'état de la technique, mais modifié avec les nouvelles particularités mentionnées ci-dessous. Le circuit élévateur de tension continu-continu peut inclure un moyen de commutation pouvant être commandé comme un système à modulation de largeur d'impulsion (PWM) 102 pour piloter un commutateur Ml qui charge un dispositif de stockage d'énergie comme la bobine d'inductance de conversion Ll. Selon des modes de réalisation de la présente invention, la façon selon laquelle la valeur PWM est mise à jour va s'écarter de l'état de la technique comme on va davantage l'expliquer ci-après.
L’élément de stockage d'énergie sous la forme de la bobine d'inductance Ll est relié à un commutateur Ml qui, à son tour, est relié à la masse. Le commutateur Ml peut être configuré comme un transistor à effet de champ comprenant deux électrodes principales, par exemple une source et un drain, et une électrode de commande, par exemple une grille. Une des électrodes principales, par exemple la source, est reliée à l'inductance Ll, et l'autre électrode principale, par exemple le drain, est reliée à la masse. Une tension variable appliquée à la grille définit une -fréquence de commutation du commutateur Ml.
Dans le mode de réalisation de la présente invention décrite en se référant à la figure 1, une conversion de tension continu-continu du type suramplificateur est utilisée comme exemple. Les types de conversion abaisseur-élévateur de tension et abaisseur dé tension continu-continu sont également bien utiles et délivrent les mêmes avantages que le type élévateur de tension utilisé dans l'explication suivante.
La conversion continu-continu de tension à tension fonctionne comme suit. Ll est une inductance pour le circuit élévateur de tension continu-continu. Le signal de commutation qui peut être un signal PWM sur le nœud 103 pilote un commutateur électronique qui peut être un transistor Ml. Ce transistor Ml a de préférence une faible résistance en courant continu (Rds ON) pour limiter les pertes de puissance en chargeant l'inductance Ll. Quand le signal sur le nœud 103 est HAUT, il va tirer le nœud 104 à la masse. Pendant cette période, inductance Ll charge de l'énergie provenant de Vsupply 101. Quand le signal sur le nœud 103 est BAS, Ml est non conducteur et le nœud 104 n'est plus relié ni couplé à la masse. Une partie de l'énergie chargée dans Ll va maintenant être transférée pour charger un dispositif de stockage comme un condensateur C2 par l'intermédiaire d'un commutateur approprié comme une diode Dl. Si la diode Dl est remplacée par un commutateur, l'efficacité peut être davantage augmenté. Un tel commutateur est piloté en conductibilité de manière antagoniste avec le commutateur Ml, sans chevauchement. Une diode a habituellement l'inconvénient d'une chute de tension, qui peut être évitée avec un commutateur convenablement piloté.
Le dispositif de stockage de charge C2 peut être un condensateur ou un circuit de condensateurs ou peut être une capacité associée à un autre dispositif. La séquence précédente va aboutir à une tension sur le nœud 105, avec une valeur VI. C2 est un dispositif de stockage de charge et un dispositif de découplage qui devrait avoir une valeur suffisamment élevée et une résistance en série équivalente suffisamment basse. En appliquant une modulation de commande commutée comme une modulation PWM sur le nœud 103, la puissance transférée au nœud 105 peut être régulée. Dans cette topologie, VI sera plus grande que Vsupply sur le nœud 101. Donc on peut parler d'une élévation de tension continu-continu. La fréquence de commutation de Ml est par exemple dans la plage de 50 kHz à 2 MHz. La fréquence est au moins un ordre de grandeur plus petite que la fréquence utilisée dans le générateur d'impulsions suivant, par exemple pour la modulation à temps de vol. L'homme de l'art peut mettre en œuvre de manière similaire un convertisseur abaisseur de tension continu-continu, ou un convertisseur élévateur-abaisseur de tension continu-continu.
Relié au nœud 105, il y a le suramplificateur pulsé de tension continue 107 avec une charge qui peut être constituée par des sources de lumière, par exemple des sources de lumière reliées en série. Les sources de lumière peuvent être des sources de lumière à état solide, des LED 106, ou des OLED ou des lasers ou des diodes laser agencées comme une charge, par exemple couplées en série. Il peut ÿ avoir une série unique ou des séries multiples de sources de lumière. Les sources de lumière peuvent être fournies séparément et ne font pas nécessairement partie du circuit convertisseur élévateur de tension.
La tension aux bornes des sources de lumière, par exemple des LED, va être en alternance plus élevée que VI, ou proche de zéro volt. Les sources de lumière, par exemple des LED 106, doivent être mises en MARCHE et à l'ARRÊT avec la fréquence de modulation, utilisée par exemple pour la mesure avec la technique du temps de vol. La modulation est de préférence une onde carrée. Cette fréquence peut être n'importe où dans la plage de 5 MHz à 400 MHz. Pour des mises en œuvre particulières, l'agencement de modulation à temps de vol peut même être plus complexe, par exemple il peut être constitué d'une séquence de bits au lieu de transitions répétées successives BAS-HAUT et HAUT-BAS, par exemple en étant un mot de passe répété ou une séquence de bits pseudo-aléatoires. Une seconde inductance comme la bobine d'inductance L2, ayant éventuellement une inductance beaucoup plus petite que Ll, est reliée aux sources de lumière, par exemple des LED 106. Les sources de lumière, par exemple des LED 106, peuvent être une ou plusieurs LED ou OLED ou des LASERS ou des diodes laser en série, par exemple utilisées en tant que source de lumière à technique du temps de vol ou comme une partie de cela. L2 est également reliée à un commutateur M2 qui peut court-circuiter des sources de lumière, par exemple des LED 106, et fournit un moyen pour charger de l'énergie dans la bobine d'inductance L2. Les sources de lumière sont reliées en parallèle à un commutateur M2 et sont agencées entre la bobine d'inductance L2 et la masse. Le commutateur M2 peut être un commutateur électronique comme un transistor. Le commutateur M2 peut être configuré comme un transistor à effet de champ comprenant deux électrodes principales, par exemple une source et un drain et une électrode de commande, par exemple une grille. Une des électrodes principales, par exemple la source, est reliée à la bobine d'inductance L2, et l'autre électrode principale, par exemple le drain, est reliée à la masse. Une tension variable appliquée à la grille définit une fréquence de commutation du commutateur M2.
En série avec les sources de lumière, par exemple des LED 106, on peut fournir un troisième commutateur électronique M3 permettant la mise hors service des sources de lumière, par exemple, des LED 106, pendant des périodes d'obscurité, par exemple quand des mesures à technique du temps de vol sont arrêtées. Cela arrive de manière classique chaque fois que la matrice d'imagerie est lue. M3 peut être un transistor. Le commutateur M3 peut être configuré comme un transistor à effet de champ comprenant deux électrodes principales, par exemple une source et un drain, et une électrode de commande, par exemple une grille. Une des électrodes principales, par exemple la source, est reliée aux sources de lumière, et l'autre électrode principale, par exemple le drain, est reliée à la masse. Une tension appliquée à la grille définit si M3 est conducteur ou coupé.
La tension sur le nœud 108 va être élevée à une tension qui peut être, par exemple, jusqu'au double de la tension VI sur le nœud 105, fournissant une marge pour piloter de multiples sources de lumière, par exemple des LED en série, augmentant l'efficacité globale du système et rendant le retard entre l'ouverture du commutateur M2 et le moment où la lumière sera produite très indépendant de la résistance de la charge, par exemple les sources de lumière comme des LED, OLED ou des lasers ou des diodes laser pilotés. C'est important parce que des variations dans ce retard vont détériorer la précision de mesure de distance dans un dispositif de télémétrie ou un appareil de prise de vues ou un capteur à TOF. La tension VI peut être par exemple de 8 V, et la tension d'émission d'impulsions au niveau du nœud 108 peut monter à 15 V. Le nœud 109 est relié à une des électrodes principales des commutateurs M2 et M3 par exemple les drains des commutateurs M2 et M3, et à un circuit de contrôle incluant un capteur de courant comme une très petite résistance j j de détection de courant RSense dont l'autre borne est reliée ou couplée à la masse. La tension sur le nœud 109 devrait être conservée basse, par exemple quelques centaines de millivolts Cela peut être réalisé en choisissant une très petite résistance Rseiise et en réduisant donc les pertes en raison de cette résistance de détection. Le nœud 109 est en outre relié à d'autres composants du circuit de contrôle comme un filtre passe-bas, donné ici en tant qu' exemple par une résistance RLP et un condensateur CLP. La tension sur le nœud 110 donne une moyenne de la tension sur le nœud 109, étant une indication pour le courant moyen à travers la charge comme aux bornes de Rsense ou aux bornes de la bobine d'inductance L2. Cette tension est comparée par un comparateur 116 à une tension de référence Vref sur le nœud 111, le résultat de comparaison étant amené à travers le nœud 115 à un générateur de synchronisation 102. Le réglage de cette tension de référence permet de commander le courant s'écoulant à travers les sources de lumière, par exemple des LED, OLED ou LASER ou diodes laser.
Le générateur de synchronisation 102 pilote les commutateurs Ml, M2 et M3 respectivement par l'intermédiaire de nœuds 103, 112 et 113. Ces commutateurs sont de préférence des MosFet de puissance, mais ils peuvent également être des transistors bipolaires. M2 est piloté par un signal oscillant sur le nœud 112 qui est BAS lorsque les sources de lumière, par exemple des LED 106, doivent produire une lumière, en utilisant l'énergie stockée dans L2 et qui est HAUT lorsque la bobine d'inductance L2 stocke l'énergie qu'elle reçoit de C2. De préférence le signal sur le nœud 112 est équilibré en courant continu, c'est-à-dire que le temps BAS moyen est de 50 % du temps, et le temps HAUT moyen est constitué par les 50 % restants. Le courant moyen à travers les sources de lumière, par exemple des LED 106, est d'environ 50 % du courant à travers Rsense, mais cela est compensé par ' le fait que la tension au niveau du nœud 108 pendant une émission de lumière peut être d'environ 2 fois la tension VI. Quand le commutateur M2 est conducteur, le court-circuit effectif des sources de lumière, par exemple des LED 106, (en supposant que le commutateur M3 est également conducteur), aide à couper la lumière émise par les sources de lumière, par exemple des LED 106, d'une façon reproductible, ajoutant de nouveau à la précision de mesure. La tension maximale aux bornes de RSense devrait être choisie assez petite afin de ne pas dissiper trop de puissance dans RSense, mais beaucoup plus grande que des décalages possibles dans le comparateur 116 permettant au comparateur de produire des signaux significatifs sur son nœud de sortie 115.
Le générateur de minutage 102 peut être configuré pour intégrer une forme d'onde dépendante du temps du signal indicatif du courant contrôlé, particulièrement la forme d'onde du courant contrôlé, associée à un ensemble des impulsions de lumière émises. Comme variante, le générateur de minutage peut être adapté pour recevoir une telle valeur intégrée en provenance d'un autre composant. En outre, le générateur de minutage 102 peut être configuré pour comparer la valeur d'intégration à une valeur de référence pour déterminer s'il faut exécuter une opération de commande. Ainsi, le signal de commande peut comprendre une valeur unique pour la période de temps associée à un ensemble des impulsions de lumière, basant de ce fait la commande du convertisseur de tension continu-continu sur un signal « numérique » et facilitant un traitement de signal pendant la commande du convertisseur de tension continu-continu. Comme variante, le générateur de minutage peut être conçu pour recevoir un tel signal de commande en provenance d'un autre composant.
Dans des capteurs à temps de vol réels, on a besoin d'effectuer plusieurs périodes de mesure avant d'être susceptible d'effectuer un calcul de distance. À la figure 2, ces périodes d'éclairage sont numérotées 220, 222, 224 et 226. Un ensemble de périodes d'éclairages forme un cycle de mesure 250. Il est également possible de prendre ces mesures en même temps en parallèle si suffisamment de capteurs sont fournis. Dans ’ 'le cas où les mesures seraient obtenues de manière séquentielle, on va effectuer une première période d'éclairage 220, pendant laquelle la lumière reçue est mélangée à un signal qui est en phase avec la lumière émise. Cela est alors suivi par une période 221 de lecture de la matrice de capteur, pendant laquelle la lumière modulée est coupée. Cela est ensuite suivi par une deuxième 222, une troisième 224 et une quatrième 226 période d'éclairage (ou plus ou moins) pendant lesquelles la lumière reçue est respectivement mélangée avec par exemple un déphasage de 180 degrés, un déphasage de 90 degrés et un déphasage de 270 degrés. Chacune des périodes d'éclairage a sa propre période de lecture (respectivement numérotée 221, 223, 225 et 227) comme le montre la figure 2. Dans un processeur numérique (non représenté), tous les résultats de lecture peuvent être recueillis et des distances évaluées. Le générateur de minutage 102 peut également être relié à un capteur à temps de vol (non représenté) pour fournir les divers retards de phase en ce qui concerne le signal 212. Il peut également fournir les signaux pilotant le processus de lecture. Cela est indiqué à la figure 1 par « autres signaux synchronisés » 114.
La figure 2 représente en outre les signaux 203, 212 et 213 respectivement sur les nœuds 103, 112 et 113 pilotant les commutateurs Ml, M2 et M3. Pendant les périodes d'éclairage 220, 222, 224 et 226, le convertisseur continu-continu reçoit un signal PWM constant 203 sur Ml par le nœud 103, c'est-à-dire avec un rapport cyclique constant.
Également, le commutateur M2 reçoit le signal 212 à modulation à temps de vol mettant les sources de lumière, par exemple des LED 106, alternativement en MARCHE et à l'ARRÊT à haute vitesse. Le commutateur M3 est également conducteur pendant ces périodes, ce qui est en correspondance avec les niveaux HAUTS dans la courbe 213 qui représente le signal sur le nœud 113.
Pendant des périodes de lecture, tous les trois signaux de pilotage 203, 212 et 213 doivent être BAS, assurant qu'aucun des commutateurs, par exemple les transistors Ml, M2 ou M3, n'est conducteur. Cela maintient les sources de lumière, par exemple des LED 106, dans l’état ARRÊT, -sans consommer d'énergie. Pendant un cycle de mesure complet 250, le signal PWM sur 203 a le même rapport cyclique que pendant les quatre périodes d’éclairage données. De cette façon, on garantit que la lumière sortie reste de la même amplitude d'oscillation autant que possible. C’est une condition pour des mesures à temps de vol de précision élevée. Pendant une ou plusieurs des périodes d'éclairage 220, 222, 224, 226 dans un cycle de mesure, le générateur de synchronisation peut contrôler le signal sur le nœud 115 pour découvrir si, en moyenne, le courant à travers Rsense est trop BAS ou trop HAUT. Selon sa détermination, le rapport cyclique du signal 203 PWM peut être mis à jour au début du cycle de mesure suivant. Cela va mener alors à un ajustement de la tension VI sur le noeud 105 et ensuite à un ajustement du courant à travers Rsense et au travers des sources de lumière, par exemple des LED 106.
On donne un ensemble possible de valeurs de composants dans le tableau suivant :
Figure BE1020259A5D00211
Pour parvenir à une puissance de sortie lumineuse plus élevée, des charges avec des branches multiples telles que des sources de lumière, par exemple des LED, OLED ou des LASERS ou des diodes laser, peuvent être pilotées selon le principe de cette invention. L'alimentation en énergie en courant continu et les sources de lumière peuvent être fournies séparément et - ne font pas nécessairement partie du circuit convertisseur élévateur de tension.
La figure 3 représente un exemple qui a en plus du circuit de la figure 1 : une branche supplémentaire de sources de lumière agencées en parallèle, par exemple avec une série supplementaire de LED : LED7, LED», LED3, LED1Ü, LED11 et LEDlz qui sont également pilotées. Plus de branches peuvent être ajoutées. Dans ce mode de réalisation, une inductance supplémentaire L3 est ajoutée par branche de charge supplémentaire, deux commutateurs supplémentaires, par exemple des transistors M5 et M4 par branche de charge supplémentaire,, un moyen de détection de courant, par exemple une résistance RSense2 par branche de charge supplémentaire et un élément de calcul de moyenne comme une résistance RLP2. Les commutateurs M4 et M5 peuvent être configurés comme des transistors à effet de champ, chacun comprenant deux électrodes principales, par exemple une source et un drain, et une électrode de commande, par exemple une grille. Pour M4, une des électrodes principales, par exemple la source, est reliée aux sources de lumière de bobine d'inductance, et l'autre électrode principale, par exemple le drain, est reliée à la masse et à un circuit de contrôle.' Une tension appliquée à la grille définit si M4 est conducteur ou pas. Pour M5, une des électrodes principales, par exemple la source, est reliée à la bobine d'inductance L3, et l'autre électrode principale, par exemple le drain, est reliée à la masse et à un circuit de contrôle. Une tension variable appliquée à la grille définit une fréquence de commutation du commutateur M5.
Dans ce mode de réalisation, on suppose que toutes les sources de lumière, par exemple des LED, sont presque du même type, menant presque au même courant pour une valeur VI donnée, permettant de travailler avec un premier circuit d'élévation de tension continu-continu commun.
Divers changements peuvent être apportés à n'importe lequel des modes de réalisation précédemment décrits, tous étant inclus dans les limites de la présente invention. Par exemple, tandis qu'au lieu du convertisseur continu-continu recevant un signal PWM constant 203 sur Ml par le nœud 103, c'est-à-dire avec un rapport cyclique constant, pendant un mode de démarrage ou d'extinction, le générateur de minutage 102 peut accroître et décroître le rapport cyclique PWM de façon à fournir respectivement un démarrage et un arrêt progressifs. Également il peut être utile de fournir une sortie d’une valeur liée au rapport cyclique utilise. Celle-ci peut etre utilisée pour vérifier si le rapport cyclique est dans des limites appropriées.
Le . circuit convertisseur de tension continue-courant alternatif peut être adapté pour seulement tirer un courant continu du circuit convertisseur continu-cçntinu. Cela réduit les perturbations électromagnétiques EMI.
-N'·importe lequel des modes de réalisation précédents peut être utilisé avec un capteur ou un appareil de prise de vues ou un dispositif de télémétrie à temps de vol. En plus des sources de lumière précédemment mentionnées, un dispositif de détection est fourni et configuré pour détecter la lumière et pour déterminer une différence de phase entre la lumière émise et la lumière détectée, dans lequel les modes de réalisation décrits précédents de la présente invention peuvent être utilisés en tant qu'unité de commande, par exemple configurée pour commander en se basant sur des informations indicatives d'un début d'un cycle de mesure du dispositif de détection. Le cycle de mesure utilisé pour une détermination d'une différence de phase entre lumière émise et reçue. Ainsi, une uniformité lumineuse des sources de lumière peut être établie pendant un cycle de mesure du dispositif de détection. Un cycle de mesure peut être associé à un ou plusieurs cycles d'éclairage et de détection, chaque cycle d'éclairage et de détection comprenant, par exemple, 1 000 trames, chacune d'elles comprenant quatre périodes d'impulsions de lumière.
En se référant à la figure 4, une dépendance au temps des impulsions de lumière émises par la pluralité de sources de lumière est représentée. Un graphique 342 de la figure 4 comprend une abscisse 344 indiquant un temps (en unités arbitraires) et une ordonnée 346 indiquant une quantité de la lumière émise (en unités arbitraires). Les impulsions de lumière 347a-d comprennent une forme d'onde semblable à une marche et sont attribuées à des trames 348a-c. Chaque trame 348a-c comprend quatre impulsions de lumière 347a-d. Un grand nombre comme un millier de trames est combiné dans un cycle d'éclairage du dispositif d'éclairage 102. Les cycles d'éclairage et de détection sont définis de façon identique les uns par rapport aux autres. Chaque impulsion de lumière 347a-d est associée à un « quadrant » 350a-d défini par une période de temps associée à l'émission des impulsions de lumière 347a-d (valeur non nulle de la forme d'onde) et une période de temps associée à un temps mort de la pluralité des éléments émettant de la. lumière 332a-e (valeur nulle de la forme d'onde). Étant donné que la décharge l'inductance L2 et/ou L3 est exécutée immédiatement après la mise du commutateur M2 et/ou M5 dans un état coupé, les impulsions de lumière émises 347a-d sont produites immédiatement après le processus de commutation et comprennent des flancs avant raides. Étant donné que le courant fourni à la pluralité de sources de lumière est interrompu quand le commutateur M2 et/ou M5 est mis dans son état allumé, l'émission de lumière est soudainement interrompue, et les impulsions de lumière 347a-d ont un flanc arrière raide. Si la commutation est exécutée pendant et à des intervalles de temps équidistants, alors la puissance fournie à la pluralité d'éléments émettant de la lumière 232a-f pendant chaque cycle de commutation est constante, et la lumière émise est uniforme.
Le dispositif de détection peut être configuré pour fournir un signal de mesure au circuit convertisseur élévateur de tension précédemment décrit selon l’un quelconque des modes de réalisation de la présente invention, dans lequel le signal de mesure est indicatif du début d'un cycle de mesure de la différence de phase. Ainsi, un mécanisme de rétroaction directe entre le dispositif de détection et le circuit convertisseur élévateur de tension peut être établi, facilitant de ce fait la commande de la quantité de lumière émise à partir des sources de lumière.
En se référant à la figure 5, on va expliquer de façon plus détaillée une production du signal de commande en se basant sur les valeurs de courant contrôlées. Un graphique 452 de la figure 5 comprend une abscisse 454 indiquant un temps (en unités arbitraires) et une ordonnée 456 indiquant le signal de commande (en unités arbitraires) de la chaîne de rétroaction. Une courbe 458 indique les signaux de commande produits. Similaire à la quantité de lumière émise décrite à la figure 4, le courant détecté comprend une forme d'onde semblable à une marche ayant une valeur non nulle pendant la période de temps de chaque quadrant 350-a-d de chaque trame 348a-c pendant laquelle la lumière est émise par la pluralité de sources de lumière. Le courant contrôlé est intégré comme l'indiquent les signaux émis pendant la période de temps associée à une trame 348a-c, et la valeur d’intégration est échantillonnée pour chaque période de temps de trame. En conséquence, le signal de commande de la chaîne de rétroaction comprend une forme semblable à une marche, et est configuré comme un signal numérique incrémenté en unités égales. Une valeur du signal de commande est indicative de la quantité de lumière émise et indique ainsi au générateur de minutage 102 en combinaison avec une valeur de référence stockée si la tension fournie à la pluralité de sources de lumière peut devoir être augmentée par exemple d'une quantité souhaitée de la lumière émise.
Comme variante, le générateur de minutage 102 peut comprendre un compteur incrémental configuré pour compter un nombre de signaux de commande produits et pour comparer le nombre compté à une valeur prédéterminée associée à la mesure. Lors du dépassement de la valeur prédéterminée, le début d’un nouveau cycle de mesure peut être indiqué.
Dans la description précédente en ce qui concerne les figures 1 et 3, le générateur de minutage 102 a été représenté comme une unité simple. Cependant, le générateur de minutage 102 a plusieurs sorties et n’importe laquelle ou la totalité d'entre elles pourrait être réalisée par des circuits de minutage individuels, liés par exemple par une horloge de système unique.
En se référant à la figure 6, l’homme de l’art appréciera qu’un appareil de prise de vues à temps de vol 400 selon des modes de réalisation de la présente invention, tels que précédemment décrits, comprenne un dispositif d’éclairage 402 configuré pour éclairer un objet avec une lumière, et un dispositif de détection 404 configuré pour détecter une lumière réfléchie par l'objet et pour déterminer une différence de phase entre la lumière émise par le dispositif d’éclairage et la lumière détectée. Le dispositif de détection inclut un capteur optique pour recevoir la lumière. L’appareil de prise de vues peut être adapté pour déterminer une distance à l'objet sur une base de pixel par pixel a partir de la différence de phase déterminée pour chaque pixel de l'appareil de prise de vues. À partir de ces informations de distance, une image 3D de l'objet peut être produite.
Le dispositif d’éclairage 402 comprend un circuit de pilotage 406 qui inclut un convertisseur continu-continu 410 tel que précédemment décrit. Dans des modes de réalisation précédemment décrits, le convertisseur continu-continu 410 a un élément de stockage d'énergie comme une inductance Ll, un premier commutateur comme une diode Dl, un dispositif de stockage de . charge comme un condensateur Cl et un second commutateur Ml. Une partie de la fonction du générateur de minutage 102 peut être incluse dans le convertisseur continu-continu 410. Le circuit convertisseur continu-continu 410 peut être relié à une alimentation en énergie en courant continu 407. Le convertisseur continu-continu 410 est configuré pour commander l'émission de lumière du dispositif d'éclairage 402. En outre, le dispositif d'éclairage 402 comprend une unité d'éclairage 408 comprenant une pluralité de sources de lumière agencées dans des séries, c'est-à-dire en série les unes avec les autres, comme on l'a précédemment décrit. Les sources de lumière peuvent être, par exemple, des LED, OLED, des lasers ou des diodes laser. Les sources de lumière peuvent être fournies séparément et ne sont pas nécessairement une partie fixée du dispositif d'éclairage 402.
L'alimentation en énergie en courant continu 407 est configurée pour fournir un courant continu au convertisseur continu-continu 410 et à l'unité d'éclairage 408 et peut être configurée aussi pour fournir de l'énergie à d'autres composants de l'appareil de prise de vues à temps de vol, par exemple, le dispositif de détection 404.
Le circuit de pilotage 406 comprend le circuit convertisseur continu-continu 410 précédemment décrit, mis en œuvre comme un convertisseur élévateur de tension, un régulateur abaisseur de tension ou comme un convertisseur élévateur-abaisseur de tension. En outre, le circuit de pilotage 406 comprend également le convertisseur de tension en courant continu en courant alternatif précédemment décrit qui est configuré comme un circuit de production d'impulsions 412 relié en aval du convertisseur continu-continu 410 et configuré pour convertir une tension de sortie du convertisseur continu-continu 410 en un train d'impulsions, par exemple un train d'impulsions en onde carrée. Le circuit de production d'impulsions 412 pilote l'unité d'éclairage 408. Le circuit de production d'impulsions 412 inclut le commutateur M2 et/ou M5 précédemment décrits et inclut également une partie de la fonction du générateur de minutage 102.
Une unité de contrôle 414, comprenant par exemple le moyen de détection de courant Rsense et le comparateur 116 précédemment décrits, est reliée entre l'unité d'éclairage 408 et une unité de commande 416 du convertisseur continu-continu 410. L'unité de commande 416 inclut une partie de la fonction du générateur de minutage 102 précédemment décrit. L'unité de contrôle 414 et l'unité de commande 416 forment une boucle de rétroaction négative pour commander le courant à travers l'unité d'éclairage 408. L'unité de contrôle 414 est configurée pour contrôler un courant à travers l’unité d'éclairage 408 et pour produire un premier signal indicatif du courant contrôlé. Donc, ce premier signal est indicatif d'une quantité de lumière émise par l'unité d'éclairage 408. L'unité de commande 416 est configurée pour commander le convertisseur continu-continu 410 et/ou le générateur d'impulsions 412 en réponse à, et en se basant sur, le premier signal produit par l'unité de contrôle 414.
En outre, l'unité de commande 416 est configurée pour commander le convertisseur continu-continu 410 et/ou le générateur d'impulsions 412 en réponse à un second signal indicatif d'un début d'un nouveau cycle de détermination de l'appareil de prise de vues à temps de vol associé à la détermination de la différence de phase. À cette fin, le dispositif de détection 404 de l'appareil de prise de vues à temps de vol est configuré pour produire ce second signal et pour fournir ce second signal à l'unité de commande 416. En réponse au second signal indicatif d'un début d'un nouveau cycle de détermination de l'appareil de prise de vues à temps de vol, une mise à jour du courant à travers l'unité d'éclairage 408 (qui a été contrôlée par l'unité de contrôle 414) peut être effectuée par l'unité de commande 416 et/ou le générateur d'impulsions 412 avant le début du nouveau cycle de détermination. En limitant des mises à jour à seulement avant le début d'un cycle de détermination, l'unité d'éclairage 408 est pilotée avec des états stables pendant un cycle de mesure complet donnant une seule détermination de phase. Il est important, pour tout le cycle de détermination qui est utilisé pour déterminer une seule mesure de phase, que les conditions d'éclairage restent constantes.
Tandis que l'invention a été représentée et décrite de façon détaillée dans les dessins et la description précédente, de telles représentation et description doivent être considérées comme représentatives ou comme des exemples et pas comme restrictives ; l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation révélés. D'autres variantes aux modes de réalisation révélés peuvent être comprises et effectuées par les hommes de l'art dans la réalisation de l'invention revendiquée, à partir d'une étude des dessins, de la révélation et des revendications annexées. Le simple fait que certaines mesures sont mentionnées dans des revendications dépendantes mutuellement différentes n'indique pas qu'une combinaison de ces mesures ne peut pas être utilisée à l'avantage. N'importe quels signes de référence dans les revendications ne devraient pas être interprétés comme limitant la portée.
Traduction des dessins
Figure BE1020259A5D00291

Claims (20)

1. Circuit convertisseur élévateur de tension pour une utilisation avec une alimentation en énergie en courant continu pour la transformation de puissance en courant continu en une onde pulsée pour piloter une charge, comprenant : un circuit convertisseur continu-continu comprenant une borne pour recevoir une tension en courant continu en provenance de l'alimentation en énergie en courant continu, une première inductance, un dispositif de stockage de charge et des premier et deuxième moyens de commutation, la première inductance étant couplée à la borne ; les premier et deuxième moyens de commutation étant adaptés pour charger le dispositif de stockage de charge à partir de la première l'inductance à une première fréquence, et un circuit convertisseur de tension continue-courant alternatif comprenant un troisième moyen de commutation, et une seconde inductance couplée au dispositif de stockage de charge et au troisième moyen de commutation, le troisième moyen de commutation étant agencé pour charger de l’énergie dans la deuxième inductance et pour piloter la deuxième inductance comme une source de courant à onde pulsée pour la charge à une seconde fréquence, la seconde fréquence étant supérieure à la première fréquence.
2. Circuit convertisseur élévateur de tension selon la revendication 1, dans lequel le troisième moyen de commutation est agencé pour court-circuiter la charge.
3. Circuit convertisseur élévateur de tension selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le troisième moyen de commutation est relié en parallèle à la charge.
4. Circuit convertisseur élévateur de tension selon la revendication 1, 2 ou 3, dans lequel l’agencement du dispositif de stockage de charge, la deuxième inductance, la charge et le troisième moyen de commutation élève la tension sur la charge à un niveau plus haut que la tension sur le dispositif de stockage de charge.
5. Circuit convertisseur élévateur de tension selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le circuit convertisseur de tension continue-courant alternatif est un circuit convertisseur de tension continue-courant à onde pulsée.
6. Circuit convertisseur élévateur de tension selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le deuxième moyen de commutation est un moyen formant diode.
7. Circuit convertisseur élévateur de tension selon l’une quelconque des revendications, comprenant en outre un quatrième moyen de commutation pour interrompre le courant dans la charge.
8. Circuit convertisseur élévateur de tension selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre un moyen de détection de courant pour détecter le courant dans la charge.
9. Circuit convertisseur élévateur de tension selon la revendication 8, comprenant en outre une chaîne de rétroaction pour commander le circuit convertisseur élévateur de tension en réponse à la sortie du moyen de détection de courant.
10. Circuit convertisseur élévateur de tension selon la revendication 9, dans lequel la chaîne de rétroaction et le circuit convertisseur continu-continu commandent le courant dans la charge en réponse à la sortie du moyen de détection de courant.
11. Circuit convertisseur élévateur de tension selon la revendication 10, dans lequel la commande du courant s’effectue par une commande PWM du circuit convertisseur continu-continu.
12. Circuit convertisseur élévateur de tension selon la revendication 9, 10 ou 11, dans lequel la chaîne de rétroaction est conçue pour commander le circuit convertisseur continu-continu seulement à des intervalles de temps.
13. Circuit convertisseur élévateur de tension selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la charge est constituée par une ou plusieurs sources de lumière.
14. Circuit convertisseur élévateur de tension selon la revendicationl3, dans lequel la ou les plusieurs sources de lumière sont une ou plusieurs diodes électroluminescentes, ou des diodes électroluminescentes organiques, ou des lasers ou des diodes laser.
15. Circuit convertisseur élévateur de tension selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le circuit convertisseur de tension continue-courant alternatif est conçu pour seulement tirer un courant continu en provenance du circuit convertisseur continu-continu.
16. Circuit convertisseur élévateur de tension selon l’une quelconque des revendications 11 à 15, comprenant en outre une sortie pour une valeur de rapport cyclique PWM.
17. Circuit convertisseur élévateur de tension selon l’une quelconque des revendications 11 à 15, dans lequel la commande PWM a un mode de démarrage et un mode d'arrêt.
18. Dispositif de télémétrie, appareil de prise de vues ou capteur incluant le circuit convertisseur élévateur de tension selon l’une quelconque des revendications 1 à 17.
19. Dispositif de télémétrie, appareil de prise de vues ou capteur selon la revendication 15 lorsque dépendante de n’importe laquelle des revendications 12 à 17, dans lequel le dispositif de télémétrie, l'appareil de prise de vues ou le capteur sont conçus pour déterminer une distance à un objet en mesurant la lumière émise par la ou les plusieurs sources de lumière et réfléchie par l’objet à l'intérieur de cycles de mesure, de sorte que le circuit convertisseur élévateur de tension est conçu pour mettre à jour la commande PWM avant un cycle de mesure.
20. Dispositif de télémétrie, appareil de prise de vues ou capteur selon la revendication 19, dans lequel les intervalles de temps de la revendication 12 sont synchronisés à la synchronisation des cycles de mesure.
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