DE102017206672A1 - Schaltung zum Betreiben einer Lichtquelle - Google Patents

Abstract

Schaltung zum Betreiben einer Lichtquelle (12) eines Lichtlaufzeitkamerasystems, mit einem Schalter (S), der in einem kathodenseitigen Strompfad der Lichtquelle (12) angeordnet ist,
wobei der Schalter (S) derart ausgestaltet ist, dass der Schalter (S) im Takte eines anliegenden Modulationssignals (M₀, M_V) schaltbar ist,
mit einem Kondensator (C), der parallel zu der Lichtquelle (12) und dem Schalter (S) angeordnet ist,
mit einer regelbaren Spannungsquelle (130) zur Bereitstellung einer Versorgungsspannung (U_V) für die Lichtquelle (12) deren Regelschleife derart ausgebildet ist,
dass während eines modulierten Betriebs der Lichtquelle (12) als Regelgröße (U_Reg) ein Strom (I_B) bzw. ein daraus abgeleitetes Stromsignal (U_{I_B}) des Strompfads der Lichtquelle (12) verwendet wird,
und dass während eines inaktiven Betriebs der Lichtquelle (12) als Regelgröße (U_Reg) die Versorgungsspannung (U_V) verwendet wird.

Description

• Aus dem Stand der Technik sind Systeme zur dreidimensionalen Bilderfassung bekannt, welche mit Hilfe einer aktiven Beleuchtung arbeiten. Dazu gehören so genannten Time-of flight-(TOF-) oder Laufzeitmesssysteme. Diese verwenden eine amplitudenmodulierte oder gepulste Beleuchtung zur Ausleuchtung der zu erfassenden dreidimensionalen Szenerie.
• Mit Lichtlaufzeitmesssystem bzw. Lichtlaufzeitkamera sind alle Systeme umfasst, die eine Laufzeitinformation aus der Phasenverschiebung einer emittierten und empfangenen Strahlung gewinnen. Als Sensoren sind insbesondere so genannte Photomischdetektoren (PMD) geeignet, wie sie beispielsweise in der DE 197 04 496 A1 beschrieben sind.
• Die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Entfernungsmessung hängt insbesondere von der Qualität des Empfängers und der Lichtquelle ab. Mit einer hohen Lichtenergie können beispielsweise größere Distanzen in die Entfernungsmessung einbezogen werden. Auch die Qualität der Lichtmodulation hat Einfluss auf die Genauigkeit der Entfernungsmessung.
• Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Regelungen für eine Lichtquelle bekannt. Bei einer reinen Spannungsregelung ist es nachteilig, dass diese Regelung typischerweise sehr empfindlich gegenüber Parametern der Lichtquelle (Serienwiderstand, Schwellspannung) sowie den Tastverhältnissen der Ansteuerung ist.
• Aus der Nachrichtentechnik sind Stromregelungen ohne Zwischenkreis bekannt, um eine exakte Kontrolle über das erzeugte Signal zu haben. Nachteilig ist hier, die hohe Anforderung an die Bandbreite des Stromreglers, hohe Kosten, geringe Effizienz und geringe Genauigkeit bezüglich dem Mittelwert.
• Ferner sind Stromregelungen mit Zwischenkreis bekannt, bei dem ein Schalter parallel zur Lichtquelle, ggf. mit Ballastinduktivität angeordnet ist. Nachteilig ist hier, dass der Stromregler den Stromspitzenwert anstelle des Mittelwertes bereitstellen muss, daher muss der Stromregler bei vergleichbarer Ausgangsleistung deutlich größer dimensioniert werden, was die Kosten erhöht.
• Aufgabe der Erfindung ist es, die Messgenauigkeit der Entfernungsmessung zu verbessern.
• Vorteilhaft ist eine Schaltung zum Betreiben einer Lichtquelle eines Lichtlaufzeitkamerasystems vorgesehen, mit einem Schalter, der in einem vorzugsweise kathodenseitigen Strompfad der Lichtquelle angeordnet ist, wobei der Schalter derart ausgestaltet ist, dass der Schalter im Takte eines anliegenden Modulationssignals schaltbar ist, mit einem Kondensator, der parallel zu der Lichtquelle und dem Schalter angeordnet ist, mit einer regelbaren Spannungsquelle deren Regelschleife derart ausgebildet ist, dass während eines modulierten Betriebs der Lichtquelle als Regelgröße ein Strom bzw. ein daraus abgeleitetes Stromsignal des Strompfads der Lichtquelle verwendet wird, und dass während eines inaktiven Betriebs der Lichtquelle als Regelgröße die Versorgungsspannung verwendet wird.
• Dieses Vorgehen hat den Vorteil, dass die Stromregelung nur während des modulierten Betriebs aktiv ist, während es in den Intervallpausen ausreicht die Spannung auf ein geeignetes Potenzial zu halten.
• Besonders nützlich ist eine Ausgestaltung vorzusehen, bei der die Regelschleife der regelbaren Spannungsquelle einen Umschalter aufweist, der im Takte eines Steuersignals, zwischen dem Stromsignal und der Versorgungsspannung als Regelgröße umschaltet.
• Vorteilhaft stellt das Steuersignal eine Hüllkurve des Modulationssignals dar, bzw. ist daraus abgeleitet.
• Ferner ist eine Weiterbildung vorgesehen, bei der der Widerstand, der Kondensator und eine parasitäre Leitungsinduktivität ein RCL-Glied bilden und so ausgestaltet sind, dass als Stromsignal ein mittlerer Strom im Strompfad der Lichtquelle abgreifbar ist.
• Nützlich ist es, einen Verstärker vorzusehen, der das Stromsignal auf eine höhere Spannung verstärkt.
• In einer weiteren Ausgestaltung ist der Verstärker als Differenzverstärker ausgebildet und greift eine Spannung über den im Strompfad der Lichtquelle angeordneten Widerstand ab.
• In einer weiteren Ausgestaltung ist der Umschalter als Transistorschaltung ausgebildet, wobei eine Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors die Versorgungsspannung mit dem Strompfad der Regelspannung verbindet, wobei eine Basis des Transistors mit einem Spannungsteiler und über einen Widerstand mit einem Steuersignaleingang verbunden ist, wobei das Widerstandsnetzwerk derart ausgebildet ist, dass in Abhängigkeit des anliegenden Steuersignals im modulierten Betrieb der Lichtquelle der Transistor nicht durchschaltet und als Regelgröße an der regelbaren Spannungsquelle das Stromsignal anliegt, und im inaktiven Betrieb der Transistor durchschaltet und als Regelgröße an der regelbaren Spannungsquelle die Versorgungsspannung anliegt.
• Ebenso vorteilhaft ist Lichtlaufzeitkamerasystem mit einer der vorgenannten Schaltungen vorgesehen.
• Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
• Bei der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.
• Es zeigen,
• 1 ein übliches Konzept einer stromgeregelten Beleuchtungsschaltung,
• 2 eine mögliche Ausführungsform mit Schaltregler/Stromregler,
• 3 ein Ausführungsform mit Spannungsregler und linearen Stromregler,
• 4 ein schematische Darstellung eines Lichtlaufzeitkamerasystem,
• 5 schematisch das Grundprinzip der Phasenmessung,
• 6 schematisch ein Modulationsschema für verschiedene Phasenlagen,
• 7 ein erstes Ausführungsbeispiel,
• 8 ein zweites Ausführungsbeispiel,
• 9 zeigt eine Variante des zweiten Ausführungsbeispiels
• 10 ein drittes Ausführungsbeispiel,
• 11 ein Zeitdiagramm für das dritte Ausführungsbeispiel.
• 1 zeigt ein Konzept mit einem Stromregler, der den Mittelwert des Stromes durch die Beleuchtungstreiberschaltung regelt.
• Die Beleuchtungsschaltung wird dabei so ausgeführt dass die Lichtquelle (Laser oder LED) in Serie mit einem Schaltelement geschaltet wird, dass die Verbindung zwischen der Kathode zyklisch unterbricht, die Anode ist mit dem Ausgang des Stromreglers verbunden. Durch diese Anordnung kann der Stromregler deutlich kleiner dimensioniert werden, als wenn der Schalter wie in der üblichen Anordnung parallel zur Lichtquelle angeordnet ist.
• Das Konzept beinhaltet einen Stromregler, der den Mittelwert des Stromes durch die Beleuchtungstreiberschaltung regelt. Dieser Regler hat eine ausreichend hohe Bandbreite, um den Strom während der Integrationszeit konstant zu halten und im Besonderen die Lastsprünge zu Beginn und zum Ende der Integrationszeit in angemessener Zeit auszuregeln. Dazu kann ggf. eine Vorsteuerung benutzt werden, die den Regler synchron zur Integration ein- und ausschaltet oder den Sollwert oder die Regelgröße des Reglers anpasst. Typische Integrationszeiten liegen im Bereich einiger 100μs.
• Das Konzept erlaubt es weiterhin, den Strom und damit die optische Ausgangsleitung unabhängig von dem Tastverhältnis der Beleuchtungstreiber konstant zu halten.
• Der Stromregler kann als Linearregler ausgeführt werden, bei dem eine ausreichend hohe Vorspannung, ggf. abhängig von der Lastsituation bereitgestellt wird, oder es wird ein Schaltregler verwendet, bei dem das Tastverhältnis so geregelt wird, dass sich ein konstanter Strom durch die Beleuchtungsschaltung ergibt.
• 2 zeigt eine mögliche Ausführungsform eines Stromreglers. Er kann so ausgeführt werden, dass ein Schaltregler/Stromregler mit mindesten einem, aber je nach Anforderung (Eingangsspannungsbereich, Betriebsspannung der Lichtquelle) auch bis zu 4 Schaltern abhängig vom Messwert einer Messstelle, die sich einer der beiden Leitungen zum Zwischenkreis der Beleuchtung befindet, so geregelt wird, dass der Mittelwert des Stromes an der Strommessstelle dem Sollwert entspricht. Der Stromregler kann einen eigenen Zwischenkreis enthalten.
• Die Regelung gemäß 3 ist so ausgeführt, dass ein linearer Stromregler abhängig vom Messwert einer Messstelle/Strommessung, die sich in einer der beiden Leitungen zum Zwischenkreis der Beleuchtung befindet, so geregelt wird, dass der Mittelwert des Stromes an der Strommessstelle dem Sollwert entspricht.
• Die Versorgungsspannung kann extern bereitgestellt werden oder durch einen zum System gehörigen Spannungsregler bzw. regelbare Spannungsquelle eingestellt werden. In letzterem Fall kann die Spannung abhängig von der Zwischenkreisspannung hinter dem Stromregler geregelt werden, so dass unabhängig von dieser Spannung immer eine ausreichende Regelreserve für den linearen Stromregler bereitsteht und die Verluste des lineare Stromreglers minimiert werden.
• Mögliche Ausführungsform mit einer Spannungsregelung und einem nachgeschalteten linearen Stromregler. Der Spannungsregler muss nicht Bestandteil der Beleuchtungsschaltung sein.
• 4 zeigt eine Messsituation für eine optische Entfernungsmessung mit einer Lichtlaufzeitkamera, wie sie beispielsweise aus der DE 197 04 496 A1 bekannt ist.
• Das Lichtlaufzeitkamerasystem 1 umfasst eine Sendeeinheit bzw. ein Beleuchtungsmodul 10 mit einer Beleuchtung 12 und einer dazugehörigen Strahlformungsoptik 15 sowie eine Empfangseinheit bzw. Lichtlaufzeitkamera 20 mit einer Empfangsoptik 25 und einem Lichtlaufzeitsensor 22.
• Der Lichtlaufzeitsensor 22 weist mindestens ein Laufzeitpixel, vorzugsweise auch ein Pixel-Array auf und ist insbesondere als PMD-Sensor ausgebildet. Die Empfangsoptik 25 besteht typischerweise zur Verbesserung der Abbildungseigenschaften aus mehreren optischen Elementen. Die Strahlformungsoptik 15 der Sendeeinheit 10 kann beispielsweise als Reflektor oder Linsenoptik ausgebildet sein. In einer sehr einfachen Ausgestaltung kann ggf. auch auf optische Elemente sowohl empfangs- als auch sendeseitig verzichtet werden.
• Das Messprinzip dieser Anordnung basiert im Wesentlichen darauf, dass ausgehend von der Phasenverschiebung des emittierten und empfangenen Lichts die Laufzeit und somit die zurückgelegte Wegstrecke des empfangenen Lichts ermittelt werden kann. Zu diesem Zwecke werden die Lichtquelle 12 und der Lichtlaufzeitsensor 22 über einen Modulator 30 gemeinsam mit einem bestimmten Modulationssignal M_o mit einer Basisphasenlage φ₀ beaufschlagt. Im dargestellten Beispiel ist ferner zwischen dem Modulator 30 und der Lichtquelle 12 ein Phasenschieber 35 vorgesehen, mit dem die Basisphase φ₀ des Modulationssignals M₀ der Lichtquelle 12 um definierte Phasenlagen φ_var verschoben werden kann. Für typische Phasenmessungen werden vorzugsweise Phasenlagen von φ_var = 0°, 90°, 180°, 270° verwendet. Entsprechend des eingestellten Modulationssignals sendet die Lichtquelle 12 ein intensitätsmoduliertes Signal S_p1 mit der ersten Phasenlage p1 bzw. p1 = φ₀ + φ_var aus. Dieses Signal S_p1 bzw. die elektromagnetische Strahlung wird im dargestellten Fall von einem Objekt 40 reflektiert und trifft aufgrund der zurückgelegten Wegstrecke entsprechend phasenverschoben Δφ(t_L) mit einer zweiten Phasenlage p2 = φ₀ + φ_var + Δφ(t_L) als Empfangssignal S_p2 auf den Lichtlaufzeitsensor 22. Im Lichtlaufzeitsensor 22 wird das Modulationssignal M_o mit dem empfangenen Signal S_p2 gemischt, wobei aus dem resultierenden Signal die Phasenverschiebung bzw. die Objektentfernung d ermittelt wird.
• Ferner weist das System eine Steuerung 27 auf, das in Abhängigkeit der vorliegenden Messaufgabe die Phasenlage φ_var das Modulationssignal M₀ verändert und/oder über einen Frequenzoszillator 38 die Modulationsfrequenz einstellt.
• Als Beleuchtungsquelle bzw. Lichtquelle 12 eignen sich vorzugsweise Infrarot-Leuchtdioden. Selbstverständlich sind auch andere Strahlungsquellen in anderen Frequenzbereichen denkbar, insbesondere kommen auch Lichtquellen im sichtbaren Frequenzbereich in Betracht.
• Das Grundprinzip der Phasenmessung ist schematisch in 5 dargestellt. Die obere Kurve zeigt den zeitlichen Verlauf des Modulationssignals M₀ mit der die Beleuchtung 12 und der Lichtlaufzeitsensor 22 angesteuert werden. Das vom Objekt 40 reflektierte Licht trifft als Empfangssignal S_p2 entsprechend seiner Lichtlaufzeit t_L phasenverschoben Δφ(t_L) auf den Lichtlaufzeitsensor 22. Der Lichtlaufzeitsensor 22 sammelt die photonisch erzeugten Ladungen q über mehrere Modulationsperioden in der Phasenlage des Modulationssignals M₀ in einem ersten Akkumulationsgate bzw. Integrationsknoten Ga und in einer um 180° verschobenen Phasenlage M₀ + 180° in einem zweiten Integrationsknoten Gb. Aus dem Verhältnis der im ersten und zweiten Gate Ga, Gb gesammelten Ladungen qa, qb lässt sich die Phasenverschiebung Δφ(t_L) und somit eine Entfernung d des Objekts bestimmen.
• 6 zeigt ein Modulationsschema für verschiedene Phasenlagen φ_var = 0°, 90°, 180°, 270° mit denen die Beleuchtung 10 bzw. Lichtquelle 12 angesteuert wird. Zwischen den Modulationsintervallen sind Pausen vorgesehen, in denen beispielsweise die Integrationsknoten Ga, Gb des Lichtlaufzeitsensors 22 ausgelesen werden. Für weitere Ansteuerungsmöglichkeiten ist es ferner vorgesehen, eine Hüllkurve H des in der Phasenlage variablen Modulationssignals M_V = M₀ + φ_var bereitzustellen. Diese kann beispielsweise durch den Modulator 30 oder dem Phasenschieber 35 bereitgestellt werden oder ggf. direkt aus dem variablen Modulationssignal M_v gewonnen werden.
• 7 zeigt eine mögliche Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Vorgehens. Über eine regelbare Spannungsquelle 130 wird eine Versorgungsspannung U_V für den Betrieb einer Lichtquelle 12 zur Verfügung gestellt. Ein Modulator 30 stellt ein Modulationssignal M₀ für den Lichtlaufzeitsensor 22 und der Beleuchtung bzw. Lichtquelle 12 zur Verfügung. Zur Durchführung der Phasenmessung ist ein Phasenschieber 35 vorgesehen, der die Phasenlage des Modulationssignals M₀ für die Lichtquelle 12 in geeigneter Weise verschiebt. Gleichwirkend kann selbstverständlich auch die Phasenlage des Sensors 22 verschoben werden. Mit diesem variablen Modulationssignal M_V wird im dargestellten Fall ein Schalter S im Strompfad der Lichtquelle 12 geschaltet. Parallel zur Lichtquelle 12 und dem Schalter S ist ein Kondensator C vorgesehen, der zusammen mit dem Strommesswiderstand R und parasitären Induktivität der Leitungen ein RCL-Glied im Strompfad der Lichtquelle 12 bildet.
• Im Strompfad der Lichtquelle 12 wird am Widerstand R ein Spannung bzw. Stromsignal

  

  zur Messung des Stroms I_B abgegriffen und auf einen Verstärker 110 und hiernach an einen Umschalter 120 geführt. Aufgrund des Tiefpassfilters, der sich aus dem Kondensator C, dem Strommesswiderstand R und der parasitären Induktivität L_par ergibt, entspricht das Stromsignal

  

  einem Mittelwert bzw. einem geglätteten Wert des durch die Lichtquelle 12 fließenden Stroms.
• Am Umschalter 120 liegt ferner zur Auswahl die Versorgungsspannung U_V an. Der Umschalter 120 wird über ein Steuersignal H, vorzugsweise eine Hüllkurve H des variablen Modulationssignals M_V, angesteuert. Hierbei wird im Modulationsintervall das Stromsignal

  

  und in den Intervallpausen die Versorgungsspannung U_V als Regelgröße U_Reg abgegriffen und an die regelbare Spannungsquelle 130 geführt. Ausgehend von einer vorgegebenen Sollregelspannung U_{Reg_Soll} als Führungsgröße wird als Stellgröße die Versorgungsspannung U_V geregelt. Die Sollregelspannung U_{Reg_Soll} kann beispielsweise in der regelbaren Spannungsquelle fest vorgegeben werden.
• Die Schaltung erfüllt somit mehrere Funktionen, zum einen wird während des modulierten Betriebs der Lichtquelle 12 der Beleuchtungsstrom I_B durch Regeln der Spannung auf einen Sollstrom I_{B_Soll} bzw. U_{I_B_Soll} geregelt, während in den Intervallpausen keine Stromregelung erfolgt, sondern die Versorgungsspannung U_V auf eine Sollversorgungsspannung U_{V_Soll} geregelt wird.
• Durch geeignete Dimensionierung des Verstärkers 110 kann die verstärkte Spannung

  

  beispielsweise so eingestellt werden, dass die Versorgungsspannung U_V bzw. Betriebsspannung U_{V_B} während des modulierten Beleuchtungsbetriebs höher ist als die Versorgungsspannung U_V bzw. Pausenspannung U_{V_P} während der Intervallpausen. Je nach Anwendungsfall können die beiden Spannungen auch so eingestellt werden, dass die Betriebsspannung U_{V_B} gleich oder kleiner ist als die Pausenspannung U_{V_P}. Bevorzugt sind beide Spannung so eingestellt, dass sie vorzugsweise um nicht mehr als 30 % oder bevorzugt weniger als 20 % und besonders bevorzugt weniger als 10 % voneinander abweichen.
• 8 zeigt eine weitere Schaltungsvariante, die sich gegenüber 7 dahingegen unterscheidet, dass für die Strommessung statt einer Spannung gegen Masse der Spannungsabfall über der Messwiderstand R mit Hilfe eines Differenzverstärkers 110 erfasst wird.
• 9 zeigt eine Schaltungsvariante, die sich gegenüber 8 dahingehend unterscheidet, dass die Strommessung in der Zuleitung des Beleuchtungsstranges erfolgt.
• 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel bei dem ein Wechsel zwischen einer Strom- und Spannungsregelung durch eine geeignete Transistorschaltung realisiert wird. Der Beleuchtungsstrang entspricht den vorgenannten Ausführungsbeispielen. Die Umschaltung zwischen Strom- und Spannungsregelung wird realisiert, indem der Spannungsteiler R3, R4 in Kombination mit R5 so ausgelegt ist, dass während des Modulationsintervalls im regulären Betrieb der Transistor T gesperrt ist. In diesem Fall liegt an der regelbaren Spannungsquelle 130 das Stromsignal

  

  des Beleuchtungspfads an. Falls die Spannung U_V, zum Beispiel bei einer Störung im Modulationssignal, einen Schwellenwert U_SW überschreitet, wird der Transistor T derart angesteuert, dass ein Kollektorstrom I_C über die Widerstände R2 und R1 fließt, wodurch die Regelspannung U_Reg dahingehend beeinflusst wird, dass ein weiterer Anstieg der Versorgungsspannung U_V über die Schwellenwertspannung U_SW hinaus verhindert wird.
• In den Intervallpausen wird die am Widerstand R5 anliegende Steuerspannung (H) so eingestellt, dass der Transistor T derart angesteuert wird, dass ein Kollektorstrom I_C über die Widerstände R2 und R1 fließt, so dass die erfasste Regelspannung U_Reg dahingehend beeinflusst wird, dass die Spannung U_V bzw. Pausenspannung U_{V_P} auf einen durch die Dimensionierung der Widerstände R3, R4 und R5 vorgegebenen Wert geregelt wird.
• Die Steuerspannung (H) kann beispielsweise als Hüllkurve aus dem Modulationssignal hergeleitet werden.
• In den Intervallpausen ist somit eine Spannungsregelung und in den Modulationsintervallen eine Stromregelung realisiert.
• In 11 ist schematisch ein entsprechendes Spannungs-Zeit-Diagramm für die Ausführung gemäß 10 dargestellt. Das obere Diagramm zeigt Modulationsabschnitte mit unterschiedlichen Phasenlagen, die mit Intervallpausen abwechseln. Das darunterliegende Diagramm zeigt den zeitlichen Verlauf der Versorgungsspannung U_V, wobei im dargestellten Fall die Betriebsspannung U_{V_B} höher ist als die Pausenspannung U_{V_P}. Wie bereits oben erläutert, können die Spannungen auch in einer anderen Relation zueinander gewählt werden.
• Das nächste Diagramm zeigt das Steuersignal H, das beispielsweise als Hüllkurve vom Modulationssignal abgeleitet werden kann, und das untere Diagramm zeigt den Kollektorstrom I_C, der sich in Abhängigkeit des Widerstandsnetzwerkes R3, R4 und R5 sowie der anliegenden Steuerspannung H und Versorgungsspannung U_V einstellt. Die Schaltung ist so ausgelegt, dass während der Modulationsintervalle der Transistor T sperrt und kein Kollektorstrom I_C fließt.
• Bezugszeichenliste

1

Lichtlaufzeitkamerasystem

10

Beleuchtungsmodul

12

Beleuchtung

20

Empfänger, Lichtlaufzeitkamera

22

Lichtlaufzeitsensor

27

Steuerung

30

Modulator

35

Phasenschieber, Beleuchtungsphasenschieber

38

Frequenzoszillator

40

Objekt

110

Verstärker, Differenzverstärker

120

Umschalter

130

regelbare Spannungsquelle

400

Auswerteeinheit

φ, Δφ(t_L)

laufzeitbedingte Phasenverschiebung

φ_var

Phasenlage

φ₀

Basisphase

C

Kondensator Zwischenkreis

R

Widerstände

M₀

Modulationssignal

H

Hüllkurve

p1

erste Phase

p2

zweite Phase

Sp1

Sendesignal mit erster Phase

Sp2

Empfangssignal mit zweiter Phase

Δq

Ladungsdifferenz

d

Objektdistanz

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• DE 19704496 A1 [0002, 0040]

Claims (9)

1. Schaltung zum Betreiben einer Lichtquelle (12) eines Lichtlaufzeitkamerasystems, mit einem Schalter (S), der in einem kathodenseitigen Strompfad der Lichtquelle (12) angeordnet ist, wobei der Schalter (S) derart ausgestaltet ist, dass der Schalter (S) im Takte eines anliegenden Modulationssignals (M₀, M_V) schaltbar ist, mit einem Kondensator (C), der parallel zu der Lichtquelle (12) und dem Schalter (S) angeordnet ist, mit einer regelbaren Spannungsquelle (130) zur Bereitstellung einer Versorgungsspannung (U_V) für die Lichtquelle (12) deren Regelschleife derart ausgebildet ist, dass während eines modulierten Betriebs der Lichtquelle (12) als Regelgröße (U_Reg) ein Strom (I_B) bzw. ein daraus abgeleitetes Stromsignal (U_{I_B}) des Strompfads der Lichtquelle (12) verwendet wird, und dass während eines inaktiven Betriebs der Lichtquelle (12) als Regelgröße (U_Reg) die Versorgungsspannung (U_V) verwendet wird.
2. Schaltung nach Anspruch 1, bei dem die Regelschleife der regelbaren Spannungsquelle (130) einen Umschalter (120) aufweist, der im Takte eines Steuersignals (H), zwischen dem Stromsignal (U_{I_B}) und der Versorgungsspannung (U_V) als Regelgröße (U_Reg) umschaltet.
3. Schaltung nach Anspruch 2, bei dem das Steuersignal (H) eine Hüllkurve (H) des Modulationssignals (M₀, M_V) darstellt.
4. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Kondensator (C), ein Strommesswiderstand (R) im Strompfad der Lichtquelle (12), und eine parasitäre Leitungsinduktivität L_par so ausgebildet sind, dass als Stromsignal (U_{I_B}) ein mittlerer Strom

   

   des Strompfads der Lichtquelle (12) abgreifbar ist.
5. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Verstärker (110), der das Stromsignal (U_{I_B}) auf eine höhere Spannung (U_{I_BV}) verstärkt.
6. Schaltung nach Anspruch 5, bei der der Verstärker (110) als Differenzverstärker ausbildet ist und eine Spannung über den Widerstand (R) abgreift.
7. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Umschalter (120) als Transistorschaltung ausgebildet ist, wobei eine Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors (T) die Versorgungsspannung (U_V) mit dem Strompfad der Regelspannung (U_Reg) verbindet, und der Kollektor des Transistors (T) über einen Widerstand (R2) mit dem Strommesswiderstand (R1) verbunden ist, wobei eine Basis des Transistors (T) mit einem Spannungsteiler (R3, R4) und über einen Widerstand (R5) mit einem Steuersignaleingang (H) verbunden ist, wobei das Widerstandsnetzwerk (R3, R4, R5) derart ausgebildet ist, dass in Abhängigkeit des anliegenden Steuersignals (H) im modulierten Betrieb der Lichtquelle (12) der Transistor (T) nicht durchschaltet und als Regelgröße (U_Reg) an der regelbaren Spannungsquelle (130) das Stromsignal (U_{I_B}) anliegt, und im inaktiven Betrieb der Transistor (T) derart angesteuert wird, dass ein Kollektorstrom (I_C) über den Widerstand (R2) am Kollektor des Transistors (T) und dem Strommesswiderstand (R1) fließt, wobei ein Spannungsabfall über diese beiden Widerstände (R1, R2) als Regelgröße (U_Reg) verwendet wird.
8. Schaltung nach Anspruch 7, bei dem der Widerstand (R2) am Kollektor des Transistors (T) einen höheren Widerstandswert aufweist als der Strommesswiderstand (R1).
9. Lichtlaufzeitkamerasystem mit einer Schaltung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.

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