CN115184905A - 车辆用激光雷达的电路系统 - Google Patents
车辆用激光雷达的电路系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115184905A CN115184905A CN202110353296.5A CN202110353296A CN115184905A CN 115184905 A CN115184905 A CN 115184905A CN 202110353296 A CN202110353296 A CN 202110353296A CN 115184905 A CN115184905 A CN 115184905A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- vcsel
- light source
- circuit
- sub
- driving
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/483—Details of pulse systems
- G01S7/484—Transmitters
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
公开了一种车辆用激光雷达的电路系统。所述车辆用激光雷达的电路系统包括VCSEL光源、储能电路、电连接于所述储能电路的驱动电路以及寻址电路。所述VCSEL光源包括VCSEL阵列、形成于所述VCSEL阵列顶部的顶部电导通图案和形成于所述VCSEL阵列底部的底部电导通图案,其中,所述VCSEL阵列包括多个VCSEL单元,所述多个VCSEL单元通过所述顶部电导通图案和所述底部电导通图案被分为至少两个子光源区,所述VCSEL的所述子光源区可选择性地被导通,以降低激光雷达的瞬时功率。
Description
技术领域
本申请涉及激光雷达领域,且更为具体地,涉及一种车辆用激光雷达的电路系统。
背景技术
激光雷达(Laser Radar)是一种以激光作为探测信号的雷达,可通过向目标区域出射激光束并接收反射信号,探测目标区域内待测对象(例如,障碍物)与激光雷达的相对位置和距离,从而实现对目标区域内待测对象的探测、跟踪和识别。相较于传统的微波雷达,激光雷达具有分辨率高、抗干扰能力强、隐蔽性强等特点。
近年来,激光雷达被广泛应用于智慧交通、环境监测、军事安防等领域。例如:激光雷达被应用于车辆的智能驾驶感知系统,以探测车辆行驶道路中的障碍物。具体地,激光雷达的工作原理为:以激光为媒介,向目标区域发射激光脉冲,并接收目标区域中的障碍物反射的激光脉冲,基于发射激光脉冲和接收激光脉冲之间的时间差和光速,获取障碍物与激光雷达之间的距离。进一步地,通过对障碍物的探测可有效规避障碍物,以保证行车安全。
按照激光雷达发射波形来分,激光雷达可被分为脉冲型激光雷达和连续型激光雷达,例如,常见的3D Flash激光雷达(3D闪光式激光雷达)就属于典型的脉冲型激光雷达。然而,在脉冲型激光雷达的实际应用过程中却存在诸多问题,例如,瞬间功率过大、成本高昂、脉冲上升沿时间长,测距精度不高等。
因此,需要一种优化的用于脉冲型激光雷达的电路驱动方案。
发明内容
本申请的一个优势在于提供了一种车辆用激光雷达的电路系统,其中,所述车辆用激光雷达的电路系统采用可分区导通的VCSEL芯片作为激光雷达的光源并为所述VCSEL光源配置适配的驱动控制电路,以使得所述电路系统能满足激光雷达的应用需求。
本申请的另一优势在于提供了一种车辆用激光雷达的电路系统,其中,所述VCSEL光源可被选择性地被导通,以使得在一次工作过程中,部分 VCSEL单元被点亮,通过这样的方式,来降低所述激光雷达的瞬间峰值功率。
本申请的又一优势在于提供了一种车辆用激光雷达的电路系统,其中,因所述激光雷达具有相对较小的瞬间峰值功率,故可以提升人眼安全水平。
本申请的又一优势在于提供了一种车辆用激光雷达的电路系统,其中,所述VCSEL光源采用被分区导通的方式进行工作,也就是,相对于各个子光源区而言,其相对的散热面积增大了,以有利于提高所述电路系统的稳定性。
本申请的又一优势在于提供了一种车辆用激光雷达的电路系统,其中,用于驱动和控制所述VCSEL光源的驱动控制电路为所述VCSEL光源的每个子光源区配置相应的驱动电路以及为所有的驱动电路配置寻址电路,这样在寻址电路和驱动电路的配合下实现所述VCSEL光源的驱动和控制。
本申请的又一优势在于提供了一种车辆用激光雷达的电路系统,其中,在设计所述驱动控制电路时,由于每一驱动电路仅需驱动其对应的子光源区 (相对于整个VCSEL光源而言,子光源区具有较小的驱动功率需求),这样可以降低每一驱动电路的电路设计难度和复杂度。
为了实现上述至少一优势或其他优势和目的,根据本申请的一个方面,提供了一种车辆用激光雷达的电路系统,其包括:
VCSEL光源,包括VCSEL阵列、形成于所述VCSEL阵列顶部的顶部电导通图案和形成于所述VCSEL阵列底部的底部电导通图案,其中,所述 VCSEL阵列包括多个VCSEL单元,所述多个VCSEL单元通过所述顶部电导通图案和所述底部电导通图案被分为至少两个子光源区;
储能电路,被配置为提供用于导通所述VCSEL光源的电能;
电连接于所述储能电路的驱动电路,包括多个驱动通道,其中,所述驱动通道分别电连接于所述子光源区,所述驱动通道分别被配置为可切换地将所述储能电路提供的电能作用于对应的所述子光源区;以及
电连接于所述驱动电路的寻址电路,用于基于寻址信号确定待导通的所述驱动通道。
在根据本申请的车辆用激光雷达的电路系统中,所述储能电路被实施为直流储能电路,其工作电压为0V至80V。
在根据本申请的车辆用激光雷达的电路系统中,所述驱动通道包括开关芯片,所述开关芯片被配置为在被导通后将所述储能电路提供的电能在脉冲时间内释放给对应的所述子光源区。
在根据本申请的车辆用激光雷达的电路系统中,所述储能电路提供的电能释放给所述子光源区对应的脉冲时间为2ns。
在根据本申请的车辆用激光雷达的电路系统中,所述储能电路提供的电能释放给所述子光源区对应的上升沿为1ns。
在根据本申请的车辆用激光雷达的电路系统中,所述开关芯片的制成材料为GaN。
在根据本申请的车辆用激光雷达的电路系统中,所述驱动电路进一步包括隔离电路,被配置为隔开用于控制所述子光源区的压降信号和用于控制所述驱动通道的压降信号。
在根据本申请的车辆用激光雷达的电路系统中,所述寻址电路包括控制器,用于基于输入的寻址信号生成对应所述驱动通道的待命指令。
在根据本申请的车辆用激光雷达的电路系统中,所述控制器选自如下任意之一:FPGA控制器和MCU控制器。
在根据本申请的车辆用激光雷达的电路系统中,所述VCSEL芯片包含 32*32个所述VCSEL单元,32*32个所述VCSEL单元被分为十六个所述子光源区,所述驱动电路包含十六个所述驱动通道。
在根据本申请的车辆用激光雷达的电路系统中,每一所述子光源区包含 32*2个所述VCSEL单元。
在根据本申请的车辆用激光雷达的电路系统中,每一所述VCSEL单元自下而上包括衬底、底部反射器、有源区、具有开孔的限制层、顶部反射器和欧姆接触层,所述欧姆接触层的上表面形成所述VCSEL单元的顶部电接触区;所述顶部电导通图案电连接于所述VCSEL阵列中所有所述VCSEL 单元的顶部电接触区;所述底部电导通图案包括至少二子电导通图案,每一所述子电导通图案分别电连接于所述多个VCSEL单元的至少一部分,以将所述多个VCSEL单元分为至少两个子光源区。
在根据本申请的车辆用激光雷达的电路系统中,所述VCSEL阵列具有分别形成于每两个所述VCSEL单元之间的多个隔离槽,每一所述隔离槽分别从所述衬底向上延伸并贯穿所述衬底和所述底部反射器并抵至所述顶部电导通图案的底部,以通过所述隔离槽使得所述多个VCSEL单元之间相互电隔离。
在根据本申请的车辆用激光雷达的电路系统中,所述VCSEL阵列进一步包括位于每两个所述VCSEL单元之间的且掺杂地形成于各所述VCSEL 单元的所述衬底和所述底部反射器的隔离介质。
通过对随后的描述和附图的理解,本申请进一步的目的和优势将得以充分体现。
本申请的这些和其它目的、特点和优势,通过下述的详细说明,附图和权利要求得以充分体现。
附图说明
图1示出了根据本申请实施例的车辆用激光雷达的电路系统的示意图。
图2图示了根据本申请实施例的车辆用激光雷达的电路系统的VCSEL 光源的俯视示意图。
图3图示了根据本申请实施例的车辆用激光雷达的电路系统的VCSEL 光源的剖视图。
图4图示了根据本申请实施例的车辆用激光雷达的电路系统的VCSEL 光源的变形实施例的剖视图。
具体实施方式
以下描述用于揭露本申请以使本领域技术人员能够实现本申请。以下描述中的实施例只作为举例,本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本申请的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本申请的精神和范围的其他技术方案。
可以理解的是,术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”,即在一个实施例中,一个元件的数量可以为一个,而在另外的实施例中,该元件的数量可以为多个,术语“一”不能理解为对数量的限制。
虽然比如“第一”、“第二”等的序数将用于描述各种组件,但是在这里不限制那些组件。该术语仅用于区分一个组件与另一组件。例如,第一组件可以被称为第二组件,且同样地,第二组件也可以被称为第一组件,而不脱离发明构思的教导。在此使用的术语“和/或”包括一个或多个关联的列出的项目的任何和全部组合。
在这里使用的术语仅用于描述各种实施例的目的且不意在限制。如在此使用的,单数形式意在也包括复数形式,除非上下文清楚地指示例外。另外将理解术语“包括”和/或“具有”当在该说明书中使用时指定所述的特征、数目、步骤、操作、组件、元件或其组合的存在,而不排除一个或多个其它特征、数目、步骤、操作、组件、元件或其组的存在或者附加。
申请概述
如上所述,按照激光雷达发射波形来分,激光雷达可被分为脉冲型激光雷达和连续型激光雷达,例如,常见的3D Flash激光雷达(3D闪光式激光雷达)就属于典型的脉冲型激光雷达。然而,在脉冲型激光雷达的实际应用过程中却存在诸多问题,例如,瞬间功率过大、成本高昂、脉冲上升沿时间长,测距精度不高等。
从其工作原理可知,影响激光雷达的性能的主要部件包括两个:激光光源和适配于激光光源的驱动控制电路。应可以理解,激光光源是产生脉冲信号的元器件,其自身的结构配置决定着其出光特性。在激光光源确定的情况下,适配的驱动控制电路能够基于应用场景的需要在激光光源的自身出光特性的范围内适配地调整激光光源的出光特性。也就是,在激光雷达中,激光光源决定着出光的根本属性,而驱动控制电路的作用在于:选择性地利用激光光源的出光特性中的部分特性。
在现有的闪光式激光雷达中,激光光源普遍采用单脉冲测量,为了达到所需的测距范围,其所达到的瞬间功率峰值异常大,这对人眼安全造成潜在危害。并且,在现有的闪光式激光雷达中,激光光源所包含的光源面阵通常同时工作,也就是,在激光光源被导通后,光源面阵中所有的光源同时被点亮,这也是VCSEL光源的瞬间峰值功率异常大的原因。
进一步地,由于VCSEL光源的驱动功率较大,导致适配于VCSEL光源的驱动控制电路的设计难度增大且复杂度也随之增加:不利于器件选型,也导致成本的增加。
针对上述技术问题,本申请发明人的技术构思为:选择具有特殊性能的VCSEL芯片作为VCSEL光源,并为所述VCSEL光源配置适配的驱动控制电路,以使得所述激光雷达的性能可以满足应用需求。
在选择VCSEL光源时,本申请发明人一开始考虑降低单个光源点的功率以降低VCSEL光源的瞬间峰值功率。但是,降低出射的激光束的脉冲能量将限制激光雷达的测量范围。这意味着,当预设的测量范围较高时,较低脉冲能量的激光束将不利于对目标区域的探测。因此,此技术路线无法解决上述技术问题。
进一步地,本申请发明人考虑到VCSEL光源的瞬间峰值功率等于被导通的光源数乘以单个光源点的瞬间功率,因此,在单个光源点的瞬间功率不可被降低的情况下,可选择将单次导通的光源点的数量。基于此,申请人考虑可以采用可分区导通的VCSEL芯片作为激光雷达的VCSEL光源。如此,使用者可以根据实际应用场景灵活地选择出射的激光束的激光点的个数,无需激光雷达在任何场景中其全部激光点出射激光束,有效地降低激光雷达的瞬时功率。同时,降低对人眼的潜在危害。
进一步地,配置相应的驱动电路,以实现选择性地分区出射激光束。使用者不仅可以根据实际应用场景灵活地选择出射的激光束的激光点的个数,也可以选择出射的激光束的分布方式,选择不同分区的激光束出射的顺序。而且,通过这样的方式降低激光雷达的驱动功率,进而降低对电路系统中的电子器件的要求,有利于电子器件的选型,降低应用成本。
基于此,本申请提出了一种车辆用激光雷达的电路系统,其特征在于,包括:VCSEL光源,包括VCSEL阵列、形成于所述VCSEL阵列顶部的顶部电导通图案和形成于所述VCSEL阵列底部的底部电导通图案,其中,所述VCSEL阵列包括多个VCSEL单元,所述多个VCSEL单元通过所述顶部电导通图案和所述底部电导通图案被分为至少两个子光源区;储能电路,被配置为提供用于导通所述VCSEL光源的电能;电连接于所述储能电路的驱动电路,包括多个驱动通道,其中,所述驱动通道分别电连接于所述子光源区,所述驱动通道分别被配置为可切换地将所述储能电路提供的电能作用于对应的所述子光源区;以及,电连接于所述驱动电路的寻址电路,用于基于寻址信号确定待导通的所述驱动通道。
示例性电路系统
参考说明书附图1,根据本申请实施例的车辆用激光雷达的电路系统被阐明,其中,所述车辆用激光雷达的电路系统包括VCSEL光源100、储能电路200、以及电连接于所述储能电路200和所述VCSEL光源100的驱动控制电路,其中,所述驱动控制电路适配于所述VCSEL光源100,以按照预设的电路逻辑来控制和驱动所述VCSEL光源100。
如前所述,在本申请中,采用可分区导通的VCSEL芯片作为所述激光雷达的所述VCSEL光源100。图2和图3图示了满足本申请的应用需求的 VCSEL光源的一个具体的示例的示意图。如图2和图3所示,所述VCSEL 光源100,包括VCSEL阵列10、形成于所述VCSEL阵列10顶部的顶部电导通图案20和形成于所述VCSEL阵列10底部的底部电导通图案30,其中,所述VCSEL阵列10包括多个VCSEL单元11,所述多个VCSEL单元11通过所述顶部电导通图案20和所述底部电导通图案30被分为至少两个子光源区12。
如图2和图3所示,在该示例中,所述VCSEL阵列10包括相互电隔离的多个VCSEL单元11,所述多个VCSEL单元11通过所述顶部电导通图案 20和所述底部电导通图案30被分为至少两个子光源区12。在该示例中,每一所述VCSEL单元11自下而上包括衬底111、底部反射器112、有源区113、具有开孔的限制层114、顶部反射器115和欧姆接触层116,所述欧姆接触层116的上表面形成所述VCSEL单元11的顶部电接触区。
如图2和3所示,所述顶部电导通图案20电连接于所述VCSEL阵列 10中所有所述VCSEL单元11的顶部电接触区,所述底部电导通图案30包括至少二子电导通图案31,每一所述子电导通图案31分别电连接于所述多个VCSEL单元11的至少一部分,以将所述多个VCSEL单元11分为至少两个子光源区12。以所述底部电导通图案30包括两个子电导通图案为示例:即,所述底部电导通图案30包括第一子电导通图案和第二子电导通图案,其中,所述第一子电导通图案电连接于所述多个VCSEL单元11的第一部分以形成第一子光源区,所述第二子电导通图案电连接于所述多个VCSEL单元11的第二部分,以形成第二子光源区。
应注意到,在该示例中,为了增强所述底部电导通图案30的电连接的稳定性,所述VCSEL光源100进一步包括一层导电胶层50。应可以理解,在该示例的其他具体实施例中,所述VCSEL光源100也可以不配置所述导电胶层,对此,并不为本申请所局限。
应可以理解,当所述VCSEL阵列10所包含的所述VCSEL单元11的数量较多时,所述VCSEL阵列10的发热量较大,在没有充分散热的前提下, VCSEL芯片的性能会受到影响。相应地,通过调整所述VCSEL阵列10的布线配置实现光源分区,即,将所述多个VCSEL单元11分为可单独控制的至少两个子光源区12,通过这样的方式,一方面,有利于所述VCSEL光源100的散热,另一方面,也拓展了所述VCSEL阵列10的应用场景。
特别地,在该示例中,用于实现所述VCSEL光源100分区的布线线路布置于所述VCSEL阵列10的底侧,即,所述底部电导通图案30是实现所述VCSEL光源100进行分区的布线关键。理论上讲,可将用于实现分区的布线结构设置于所述VCSEL阵列10的顶侧,即,将所述顶部电导通图案 20作为实现光源分区的电路关键。但是,当将用于实现光源分区的布线结构设置于所述VCSEL阵列10的顶侧时,其会降低所述VCSEL光源100所产生的热量向外传递的速度。此外,当将用于实现光源分区的布线结构设置于所述VCSEL阵列10的顶侧时,所述顶部电导通图案20还会影响所述VCSEL 光源100的出光,尽管可采用具有透光性能的布线结构解决此问题,但是具有透光性能的布线结构成本较高,制备过程繁杂。
进一步地,为了实现多个所述VCSEL单元11之间的电隔离,在该示例中,如图2和图3所示,所述VCSEL阵列10具有分别形成于每两个所述 VCSEL单元11之间的多个隔离槽41,每一所述隔离槽41分别从所述衬底 111向上延伸并贯穿所述衬底111和所述底部反射器112并抵至所述顶部电导通图案20的底部,以通过所述隔离槽41使得所述多个VCSEL单元11之间相互电隔离。
图4图示了满足本申请的应用需求的VCSEL光源的另一个具体的示例的示意图。如图4所示,可选地,所述VCSEL阵列10也可以进一步包括位于每两个所述VCSEL单元11之间的且掺杂地形成于各所述VCSEL单元11 的所述衬底111和所述底部反射器112的隔离介质42,以通过所述隔离介质 42使得所述多个VCSEL单元11之间相互电隔离,对此,并不为本申请所局限。具体地,所述隔离介质42选自H、He、C、O、N的高能注入掺杂,能量MeV级别,剂量1011 -15。值得一提的是,非标准流程下,例如,将所述衬底111减薄需到10~20um,所述隔离介质42选自H、He、C、O、N、Si 的中能注入掺杂,能量几百KeV级别,剂量1011-17。
应可以理解,虽然以图2和图3所示意的所述VCSEL光源100作为示例来说明满足本申请应用需求的VCSEL光源,但是,在本申请其他示例中,所述VCSEL光源100还可以采用其他可分区导通的VCSEL芯片,对此,并不为本申请所局限。
在选择以图2和图3所示意的VCSEL芯片作为所述激光雷达的VCSEL 光源,基于实际应用场景需求,在一个具体的示例中,选择将所述VCSEL 光源100的参数配置为:所述VCSEL光源100包含32*32个所述VCSEL 单元11,32*32个所述VCSEL单元11被分为十六个所述子光源区12,每一所述子光源区12包含32*2个所述VCSEL单元11,也就是,每两行所述VCSEL单元11构成一个所述子光源区12。
进一步地,需为所述VCSEL光源100配置适配的驱动控制电路。如图 1和图2所示,在本申请实施例中,所述驱动控制电路,包括:电连接于所述储能电路200的驱动电路300和电连接于所述驱动电路300的寻址电路 400,其中,所述驱动电路300包括多个驱动通道90,所述驱动通道90分别电连接于所述子光源区12,所述驱动通道90分别被配置为可切换地将所述储能电路200提供的电能作用于对应的所述子光源区12,所述寻址电路400 用于基于寻址信号确定待导通的所述驱动通道90。
对应于所述VCSEL光源100的应用参数,在上述具体示例中,所述驱动电路300包含十六个所述驱动通道90。
在本申请的一个具体示例中,所述储能电路200被实施为直流储能电路 200,其工作电压为0V至80V。所述储能电路200可调节电路系统中储能器件的能量,从而调节VCSEL光源100的输出功率。
在本申请的一个具体示例中,所述驱动通道90包括开关芯片,所述开关芯片被配置为在被导通后将所述储能电路200提供的电能在脉冲时间内释放给对应的所述子光源区12。该脉冲时间极短,具体地,可达到2ns以内,也就是,所述储能电路200提供的电能释放给所述子光源区12对应的脉冲时间可小于或等于2ns,通过这样的方式,所述VCSEL光源100所产生的脉冲信号的上升沿时间得以缩短,具体地,小于等于1ns。进一步地,脉冲宽度可通过调整输入电阻调整。
在本申请的一个具体示例中,所述开关芯片的制成材料为GaN,也就是,所述开关芯片为GaN开关芯片。当然,在本申请其他实施例中,也可以采用其他开关芯片,例如,采用三极管型的开关芯片,对此,并不为本申请所局限。
在本申请的一个具体示例中,所述驱动电路300进一步包括隔离电路,被配置为隔开用于控制所述子光源区12的压降信号和用于控制所述驱动通道90的压降信号,避免所述VCSEL光源100和所述驱动电路300串扰。
在本申请的一个具体示例中,所述寻址电路400包括控制器,用于基于输入的寻址信号生成对应所述驱动通道90的待命指令。可选地,所述控制器选自如下任意之一:FPGA控制器和MCU控制器。当然,所述控制器可被实施为其他类型的控制器,对此,并不为本申请所局限。
在工作过程中,首先所述寻址电路400接收到输入的地址信号,然后,基于其所述控制器将地址信号转化为十六个所述驱动通道中对应的一个或多个通道导通待命指令。相应地,命中的所述驱动通道90将接收到输入的触发脉冲后产生一个极短脉冲瞬间导通所述开关芯片,将所述储能电路200 中的能量在脉冲时间内释放、点亮对应的所述子光源区12。
在实际应用中,可以设置将十六个所述驱动通道按照任意顺序依次点亮,或者,只依次点亮某些所述驱动通道以适应不同的应用场景。
值得一提的是,虽然在本申请实施例中,以所述VCSEL光源100具有特定参数配置为示例来说明所述驱动控制电路,应可以理解,在本申请其他示例中,所述VCSEL光源100还能够被配置为其他参数,其所对应的所述驱动控制电路也可基于上述说明进行自适应调整,对此,不再赘述。
综上基于本申请实施例的车辆用激光雷达的电路系统被阐明,其采用可分区导通的VCSEL芯片作为激光雷达的光源并为所述VCSEL光源100配置适配的驱动控制电路,以使得所述电路系统能满足激光雷达的应用需求。
相应地,在本申请实施例中,所述VCSEL光源100可被选择性地被导通,以使得在一次工作过程中,部分所述VCSEL单元11被点亮,通过这样的方式,来降低所述激光雷达的瞬间峰值功率。因所述激光雷达具有相对较小的瞬间峰值功率,故可以提升人眼安全水平。
相应地,在本申请实施例中,所述VCSEL光源100采用被分区导通的方式进行工作,也就是,相对于各个所述子光源区12而言,其相对的散热面积增大了,以有利于提高所述电路系统的稳定性。
相应地,在本申请实施例中,用于驱动和控制所述VCSEL光源100的所述驱动控制电路为所述VCSEL光源100的每个所述子光源区12配置相应的所述驱动电路300以及为所有的所述驱动电路300配置所述寻址电路400,这样在所述寻址电路400和所述驱动电路300的配合下实现所述VCSEL光源100的驱动和控制。
相应地,在本申请实施例中,在设计所述驱动控制电路时,由于每一所述驱动电路300仅需驱动其对应的所述子光源区12(相对于整个VCSEL光源而言,子光源区具有较小的驱动功率需求),这样可以降低每一驱动电路的电路设计难度和复杂度。
Claims (14)
1.一种车辆用激光雷达的电路系统,其特征在于,包括:
VCSEL光源,包括VCSEL阵列、形成于所述VCSEL阵列顶部的顶部电导通图案和形成于所述VCSEL阵列底部的底部电导通图案,其中,所述VCSEL阵列包括多个VCSEL单元,所述多个VCSEL单元通过所述顶部电导通图案和所述底部电导通图案被分为至少两个子光源区;
储能电路,被配置为提供用于导通所述VCSEL光源的电能;
电连接于所述储能电路的驱动电路,包括多个驱动通道,其中,所述驱动通道分别电连接于所述子光源区,所述驱动通道分别被配置为可切换地将所述储能电路提供的电能作用于对应的所述子光源区;以及
电连接于所述驱动电路的寻址电路,用于基于寻址信号确定待导通的所述驱动通道。
2.根据权利要求1所述的车辆用激光雷达的电路系统,其中,所述储能电路被实施为直流储能电路,其工作电压为0V至80V。
3.根据权利要求1所述的车辆用激光雷达的电路系统,其中,所述驱动通道包括开关芯片,所述开关芯片被配置为在被导通后将所述储能电路提供的电能在脉冲时间内释放给对应的所述子光源区。
4.根据权利要求3所述的车辆用激光雷达的电路系统,其中,所述储能电路提供的电能释放给所述子光源区对应的脉冲时间为2ns。
5.根据权利要求3所述的车辆用激光雷达的电路系统,其中,所述储能电路提供的电能释放给所述子光源区对应的上升沿为1ns。
6.根据权利要求3所述的车辆用激光雷达的电路系统,其中,所述开关芯片的制成材料为GaN。
7.根据权利要求3所述的车辆用激光雷达的电路系统,其中,所述驱动电路进一步包括隔离电路,被配置为隔开用于控制所述子光源区的压降信号和用于控制所述驱动通道的压降信号。
8.根据权利要求1所述的车辆用激光雷达的电路系统,其中,所述寻址电路包括控制器,用于基于输入的寻址信号生成对应所述驱动通道的待命指令。
9.根据权利要求8所述的车辆用激光雷达的电路系统,其中,所述控制器选自如下任意之一:FPGA控制器和MCU控制器。
10.根据权利要求1至9任一所述的车辆用激光雷达的电路系统,其中,所述VCSEL阵列包含32*32个所述VCSEL单元,32*32个所述VCSEL单元被分为十六个所述子光源区,所述驱动电路包含十六个所述驱动通道。
11.根据权利要求10所述的车辆用激光雷达的电路系统,其中,每一所述子光源区包含32*2个所述VCSEL单元。
12.根据权利要求1所述的车辆用激光雷达的电路系统,其中,每一所述VCSEL单元自下而上包括衬底、底部反射器、有源区、具有开孔的限制层、顶部反射器和欧姆接触层,所述欧姆接触层的上表面形成所述VCSEL单元的顶部电接触区;所述顶部电导通图案电连接于所述VCSEL阵列中所有所述VCSEL单元的顶部电接触区;所述底部电导通图案包括至少二子电导通图案,每一所述子电导通图案分别电连接于所述多个VCSEL单元的至少一部分,以将所述多个VCSEL单元分为至少两个子光源区。
13.根据权利要求12所述的车辆用激光雷达的电路系统,其中,所述VCSEL阵列具有分别形成于每两个所述VCSEL单元之间的多个隔离槽,每一所述隔离槽分别从所述衬底向上延伸并贯穿所述衬底和所述底部反射器并抵至所述顶部电导通图案的底部,以通过所述隔离槽使得所述多个VCSEL单元之间相互电隔离。
14.根据权利要求12所述的车辆用激光雷达的电路系统,其中,所述VCSEL阵列进一步包括位于每两个所述VCSEL单元之间的且掺杂地形成于各所述VCSEL单元的所述衬底和所述底部反射器的隔离介质。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110353296.5A CN115184905A (zh) | 2021-04-01 | 2021-04-01 | 车辆用激光雷达的电路系统 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110353296.5A CN115184905A (zh) | 2021-04-01 | 2021-04-01 | 车辆用激光雷达的电路系统 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN115184905A true CN115184905A (zh) | 2022-10-14 |
Family
ID=83511640
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110353296.5A Pending CN115184905A (zh) | 2021-04-01 | 2021-04-01 | 车辆用激光雷达的电路系统 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN115184905A (zh) |
-
2021
- 2021-04-01 CN CN202110353296.5A patent/CN115184905A/zh active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102634887B1 (ko) | 레이저 제어를 갖는 솔리드-스테이트 lidar 송신기 | |
CN112731350A (zh) | 一种激光雷达的扫描驱动电路及控制方法 | |
US20230132592A1 (en) | Power supply unit, emitting apparatus including the same, and control method | |
CN110212405A (zh) | 一种激光发射器及其发射方法 | |
CN114594453A (zh) | 激光发射电路、激光发射控制方法及激光雷达 | |
CN111989833B (zh) | 用于产生具有短脉冲持续时间的光脉冲的光源以及利用光源产生短光脉冲的方法 | |
CN115184905A (zh) | 车辆用激光雷达的电路系统 | |
WO2021088647A1 (zh) | 多脉冲激光发射电路、激光雷达以及发射激光束的方法 | |
CN116316048B (zh) | 一种激光器驱动电路和多线激光雷达 | |
CN114089374A (zh) | 发射装置、包括其的激光雷达及控制方法 | |
CN209913235U (zh) | 一种激光器的驱动电路及激光雷达系统 | |
EP4318831A1 (en) | Laser and laser radar comprising same | |
CN215575642U (zh) | 激光发射电路与激光雷达 | |
CN117410819A (zh) | 用于vcsel光源的电路系统和激光发射模块 | |
CN110456374A (zh) | 激光雷达的发射电路、激光雷达及激光雷达的测距方法 | |
US12038509B2 (en) | Solid-state LIDAR transmitter with laser control | |
US20230299555A1 (en) | Driver circuit for an addressable array of optical emitters | |
EP4386437A1 (en) | Driver circuit, corresponding laser-driving device, laser lighting module, lidar apparatus and methods of operation | |
US20230208099A1 (en) | Anode addressing drive circuit, addressable drive circuit, and laser emission circuit | |
CN116457686A (zh) | 发光装置 | |
US20230021526A1 (en) | Driver circuit for an addressable array of optical emitters | |
US20240014629A1 (en) | Laser diode drive circuit and lidar | |
CN117639489A (zh) | 振荡升压电路、可寻址升压控制电路和光源模块 | |
CN117607838A (zh) | 多通道驱动系统、激光雷达及激光雷达发射端驱动方法 | |
EP4128454A1 (en) | Laser driver |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |