CN216526280U - 一种激光驱动电路 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种激光驱动电路，用于降低激光发射时，TOF设备所产生的热功率，从而减小热功率对芯片寿命的影响。本申请实施例应用于TOF相机设备，包括：激光器组、电流源驱动组、第一控制开关以及激光发射模块；所述电流源驱动组的一端与所述激光器组串联，另一端接地；所述第一控制开关外接于所述激光器组与所述电流源驱动组，用于控制所述激光器组内的元件接通数量；所述激光发射模块与所述激光器组连接，所述激光发射模块用于向所述激光器组输入控制信号。

Description

一种激光驱动电路

技术领域

本申请实施例涉及激光驱动技术领域，尤其涉及一种激光驱动电路。

背景技术

TOF是Time of flight的简写，它的测距原理是通过给目标连续发送光脉冲，然后用传感器接收从物体返回的光，通过探测光脉冲飞行的往返时间来得到目标物距离，从而在逐点扫描的同时获取到整幅图像的深度信息。TOF技术采用主动光探测方式，与一般光照需求不一样的是，TOF照射单元的目的不是照明，而是利用入射光信号与反射光信号的变化来进行距离测量，所以，TOF的照射单元都是对光进行高频调制之后再进行发射，如驱动电路中采用LED或激光二极管发射的脉冲光，脉冲可达到100MHz。

电路上的芯片节温通常在125度左右，在85度以内能够保证芯片不被损坏。然而在现有的ITOF激光驱动方案中，为了增加激光的发射距离，会采用增大电流的方式，以多个LED二极管串联或并联的方式与一个集成电路芯片(IC，Integrated Circuit Chip)进行连接，在这种情况下运行的驱动电路，虽然发射距离提高了，但是产生的热功率是芯片无法承受的，易影响芯片的使用寿命。

发明内容

本申请实施例提供了一种激光驱动电路，用于降低激光发射时，TOF设备所产生的热功率，从而减小热功率对芯片寿命的影响。

本申请提供了一种激光驱动电路，应用于TOF照相机设备，包括：

激光器组、电流源驱动组、第一控制开关以及激光发射模块；

所述电流源驱动组的一端与所述激光器组串联，另一端接地；

所述第一控制开关外接于所述激光器组与所述电流源驱动组，用于控制所述激光器组内的元件接通数量；

所述激光发射模块与所述激光器组连接，所述激光发射模块用于向所述激光器组输入控制信号。

可选的，所述激光发射模块包含主控芯片，所述主控芯片用于控制所述电流源驱动组调制经过所述激光驱动电路的电流。

可选的，所述激光器组包括至少为2个的激光二极管。

可选的，所述激光二极管的连接方式为串联连接。

可选的，所述电流源驱动组包括至少为2个电流源模块。

可选的，所述电流源模块与所述激光器组的一端连接。

可选的，所述激光驱动电路还包括第二控制开关；

所述第二控制开关设于所述电流源模块与所述激光二极管之间的连接线路上，用于控制所述电流源模块的连接数量以及开关状态。

可选的，所述激光驱动电路的调制方式为正弦波调制。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：

本申请提供了一种设置有激光器组、电流源驱动组、第一控制开关以及激光发射模块的激光驱动电路，电流源驱动组的一端与所述激光器组串联，另一端接地；第一控制开关外接于激光器组与电流源驱动组，用于控制激光器组内的元件接通数量；激光发射模块与激光器组连接，用于当激光发射模块发射激光时，向激光驱动电路输入控制信号，将发光调制到100Mhz频率上。其中，电流源驱动组中可以有至少为2个的电流源模块分流，使得激光发射时，能降低TOF设备所产生的热功率，从而减小热功率对芯片寿命的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例中激光驱动电路的一种实施例电路示意图；

图2为本申请实施例中激光驱动电路的另一种实施例电路示意图；

图3为现有的一种激光驱动电路图；

图4为现有的另一种激光驱动电路图。

具体实施方式

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅用于说明各部件或组成部分之间的相对位置关系，并不特别限定各部件或组成部分的具体安装方位。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

此外，在本申请中所附图式所绘制的结构、比例、大小等，均仅用于配合说明书所揭示的内容，以供本领域技术人员了解与阅读，并非用于限定本申请可实施的限定条件，故不具有技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均仍应落在本申请所揭示的技术内容涵盖的范围内。

随着近年体感游戏机和新兴智能手机相机技术的发展，TOF相机走进了大众视野。TOF相机是一种深度成像相机，通过向目标物体打光，然后用传感器接收从物体反射回来的光，通过检测出光在镜头和目标物体之间的传输时间来测距，从而通过多光线实现深度图，达到3D立体深度感应的效果。而TOF作为一项新兴的传感器技术，与传统的点(单像素)扫描仪相机、立体相机等相比，具有许多优势，例如，可以通过一个光脉冲或闪光来代替标准的逐点激光束，以实现完全的空间感知。TOF芯片像素比一般图像传感器像素尺寸要大得多，一般100um左右。

就目前来说，TOF存在着两种技术路线，即间接飞行时间(iTOF，indirect-TOF)和直接飞行时间(dTOF，direct-TOF)。dTOF技术的原理是通过直接向测量物体发射光脉冲，并测量反射光脉冲和发射光脉冲之间的时间间隔，得到光的飞行时间，从而直接计算待测物体的深度。iTOF则是通过发射特定频率的调制光，检测反射调制光和发射的调制光之间的相位差，测量飞行时间。需要说明的是，在iTOF激光驱动方案中，为了增加激光发射距离，通常采用增大电流的方式来设计激光驱动电路，如图3和图4所示。

但若是采用图3或图4的电路方案，虽然发射距离增加了，但电路在运作的过程中，所产生的热功率过高，很容易导致电路上的芯片超出温度的承受范围，从而影响芯片的使用寿命。

基于此，本申请提供了一种激光驱动电路，应用于TOF相机设备，该激光驱动电路用以降低激光发射时，TOF设备所产生的热功率，从而减小热功率对芯片寿命的影响。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1与图2，本申请提供了一种激光驱动电路，该激光驱动电路应用于TOF相机设备，包括：激光器组1、电流源驱动组2、第一控制开关3以及激光发射模块5；电流源驱动组2的一端与激光器组1串联，另一端接地；第一控制开关3外接于激光器组1与电流源驱动组2，用于控制激光器组1内的元件接通数量；激光发射模块5与激光器组1连接，当激光发射模块5发射激光时，向激光驱动电路输入调制信号。其中，激光器组1是由至少为2个的激光二极管串联组成的，激光器组1内的激光二极管采用串联的方式连接；电流源驱动组1是由至少为2个的电流源模块组成，该电流源模块与激光器组1的一端连接。需要说明的是，本申请的激光驱动电路采用正弦波调制的调制方式。

进一步的，激光发射模块5中包含有激光驱动电路的主控芯片，该主控芯片可以控制电流源驱动组2中的电流源模块，让电流源模块将流经激光驱动电路的直流电流调制为正弦波电流，从而驱动相机设备的激光发射器发射正弦波激光。

为了能够根据电路运行产生的热功率对电路本身进行调整，除了设置的第一控制开关3，还可以在电流源模块与激光二极管之间的连接线路上设置第二控制开关4，以用来控制激光驱动电路中所接通的激光二极管的数量或电流源模块的连接数量以及开关状态。

具体的实施例为：确定了需要进行检测的目标对象后，TOF照相机设备中的激光驱动电路会吸收目标对象发射的光电子产生电信号，电信号激发激光发射模块5驱动相机设备的激光发射器向该目标对象发射激光，对目标对象进行逐点扫描。在该激光驱动电路驱动激光发射器的过程中，主控芯片会逐渐发热，与此同时，电信号还会激活TOF相机设备内的时钟驱动激光开关，使得该电子时钟能够向激光器组1输入控制信号。

后续设备中的测距传感器根据在不同时间窗口采集到能量值的比例关系，解析出信号相位，间接测量发射信号和接收信号的时间差，进而得到深度。

由于P＝I²R，P为激光驱动电路产生的热功率，R为激光驱动电路电阻，为了保证主控芯片的温度可以维持在承受温度范围内，维持设备的稳定运行，在设备对目标对象进行检测和深度分析的过程中，第一控制开关3会根据主控芯片的发热功率控制激光器组1内的激光二极管的连接数量，即通过改变激光驱动电路电阻的大小来改变激光驱动电路的热功率；第二控制开关4也会根据主控芯片的发热功率控制电流源驱动组2中的电流源模块的连接数量以及开关状态，即通过对电路进行分流来改变激光驱动电路的热功率。例如，当发现热功率P的数值要超出电流源模块能承受的范围时，触发第一控制开关3关闭，使得激光驱动电路的电阻R减小，从而降低热功率P，若不行，还可以进一步触发第二控制开关4关闭，使得激光驱动电路的I被分流到另外的电流源模块上，从而进一步使得热功率P降低，在一定程度上减小了热功率P对电路内芯片寿命的影响。

Claims (8)

1.一种激光驱动电路，其特征在于，所述激光驱动电路应用于TOF相机设备，包括：

激光器组、电流源驱动组、第一控制开关以及激光发射模块；

所述电流源驱动组的一端与所述激光器组串联，另一端接地；

所述第一控制开关外接于所述激光器组与所述电流源驱动组，用于控制所述激光器组内的元件接通数量；

所述激光发射模块与所述激光器组连接，所述激光发射模块用于向所述激光器组输入控制信号。

2.根据权利要求1所述的激光驱动电路，其特征在于，所述激光发射模块包含主控芯片，所述主控芯片用于控制所述电流源驱动组调制经过所述激光驱动电路的电流。

3.根据权利要求2所述的激光驱动电路，其特征在于，所述激光器组包括至少为2个的激光二极管。

4.根据权利要求3所述的激光驱动电路，其特征在于，所述激光二极管的连接方式为串联连接。

5.根据权利要求4所述的激光驱动电路，其特征在于，所述电流源驱动组包括至少为2个电流源模块。

6.根据权利要求5所述的激光驱动电路，其特征在于，所述电流源模块与所述激光器组的一端连接。

7.根据权利要求6所述的激光驱动电路，其特征在于，所述激光驱动电路还包括第二控制开关；

所述第二控制开关设于所述电流源模块与所述激光二极管之间的连接线路上，用于控制所述电流源模块的连接数量以及开关状态。

8.根据权利要求1至7任一项所述的激光驱动电路，其特征在于，所述激光驱动电路的调制方式为正弦波调制。

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