JP2022542598A - Optical power output stabilizing device and method - Google Patents
Optical power output stabilizing device and method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022542598A JP2022542598A JP2022505655A JP2022505655A JP2022542598A JP 2022542598 A JP2022542598 A JP 2022542598A JP 2022505655 A JP2022505655 A JP 2022505655A JP 2022505655 A JP2022505655 A JP 2022505655A JP 2022542598 A JP2022542598 A JP 2022542598A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- optical power
- output
- correlation coefficient
- vcsel
- 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
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 64
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 title claims abstract description 20
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 32
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 238000002366 time-of-flight method Methods 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 230000003190 augmentative effect Effects 0.000 description 1
- 230000001815 facial effect Effects 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/02—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the intensity of light
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
- G01K1/02—Means for indicating or recording specially adapted for thermometers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
本発明は、３Ｄセンシングシステムのトランスミッターを構成する光源の光パワー出力を一定に制御する光パワー出力安定化装置およびその方法に関するものであって、ＶＣＳＥＬで出力される光パワーのフィードバックを受けてデジタル化された電気的信号に出力する光電変換部と、前記光電変換部の周囲温度を感知するための温度感知センサーと、前記光電変換部の温度別の出力変化量を補償するための温度相関係数が格納されたメモリーを含み、前記温度感知センサーにより感知された温度に対応する温度相関係数を出力する温度相関係数出力部と、前記光電変換部の出力を前記温度相関係数で補償して前記ＶＣＳＥＬの光パワーを一定に制御するオートパワーコントローラーに伝達する演算部とを含むことを特徴とする。The present invention relates to an optical power output stabilizing device and method for controlling the optical power output of a light source that constitutes a transmitter of a 3D sensing system to a constant level, wherein the optical power output from a VCSEL is fed back to a digital signal. a photoelectric conversion unit for outputting a converted electrical signal; a temperature sensing sensor for sensing ambient temperature of the photoelectric conversion unit; a temperature correlation coefficient output unit for outputting a temperature correlation coefficient corresponding to the temperature sensed by the temperature sensing sensor; and compensating the output of the photoelectric conversion unit with the temperature correlation coefficient. and a calculation unit for transmitting the optical power of the VCSEL to an auto power controller for controlling the optical power of the VCSEL to be constant.
Description
本発明は、３Ｄセンシングシステムに関し、３Ｄセンシングシステムのトランスミッターを構成する光源の光パワー出力を一定に制御する光パワー出力安定化装置およびその方法に関する。 The present invention relates to a 3D sensing system, and to an optical power output stabilizing device and method for controlling the optical power output of a light source constituting a transmitter of the 3D sensing system.
立体映像サービスに対する関心が増大されることにより立体映像を提供する装置が開発および普及されている。立体映像を実現するための３Ｄ（３次元）センシング方式のうち、ステレオスコピック（ｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ）方式、時間測定（ＴＯＦ：ｔｉｍｅ ｏｆ ｆｌｉｇｈｔ）方式、構造光（ｓｔｒｕ ｃｔｕｒｅ ｌｉｇｈｔ）方式などがある。 With increasing interest in 3D image services, devices providing 3D images are being developed and popularized. Among 3D (three-dimensional) sensing methods for realizing stereoscopic images, there are a stereoscopic method, a time of flight (TOF) method, a structure light method, and the like.
上述した３Ｄセンシング方式のうち、低い計算量による高いフレームレート（ｆｒａｍｅ ｒａｔｅ）、小さいフットプリント（ｆｏｏｔｐｒｉｎｔ）、相対的に少ない製作費用、日光に強靭な特性などの利点があるＴＯＦ方式が多くの関心を受けている。 Among the above 3D sensing methods, the TOF method, which has advantages such as high frame rate due to low computational complexity, small footprint, relatively low manufacturing cost, and robustness to sunlight, is of great interest. Is receiving.
飛行時間測定（ＴＯＦ：ｔｉｍｅ ｏｆ ｆｌｉｇｈｔ）方式は、被写体に直接的に光を照射し、反射して戻る反射光の時間を計算することで物体の深さ情報を獲得する方式である。 A time of flight (TOF) method is a method of obtaining depth information of an object by directly irradiating an object with light and calculating the time of reflected light returning.
ＴＯＦ方式を採用した３Ｄセンシングシステムは、図１に示すように、大きくトランスミッター（ＴＸ）とレシーバー（ＲＸ）で構成される。トランスミッターは、ＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ－Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆ ａｃｅ－Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ）とＶＣＳＥＬを駆動するドライバーで構成され、レシーバーは、レンズ、フォトデテクターアレイ、変調部（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、ＴＤＣ（Ｔｉｍｅ－ｔｏ－Ｄｉｓｔａｎｃｅ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）で構成される。 A 3D sensing system that employs the TOF method, as shown in FIG. 1, is largely composed of a transmitter (TX) and a receiver (RX). The transmitter consists of a VCSEL (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser) and a driver that drives the VCSEL, and the receiver consists of a lens, a photodetector array, a modulation section, and a TDC (Time-to-Distance Converter). be done.
上述した構成において、変調部から入力された信号によってトランスミッターのドライバーはＶＣＳＥＬを駆動する電流パルスを発生させる。そこで、ＶＣＳＥＬで電流パルスがレーザーパルスに変換されて物体（ｏｂｊｅｃｔ）に照射され、物体で反射されたレーザー光がレンズを通じてフォトデテクターアレイに入力され、ＴＤＣにより飛行時間が距離に換算される。次いで、換算された距離によって物体の深さ（Ｄｅｐｔｈ）情報が求められ、これを３Ｄセンシング情報としてプロセッサに伝達する。 In the above configuration, the transmitter driver generates a current pulse for driving the VCSEL according to the signal input from the modulator. Therefore, the VCSEL converts the current pulse into a laser pulse and irradiates the object, the laser light reflected by the object is input to the photodetector array through the lens, and the time of flight is converted to the distance by the TDC. Then, depth information of the object is obtained from the converted distance and transmitted to the processor as 3D sensing information.
上述したような３Ｄセンシングシステムであって、ＶＣＳＥＬの光パワー（Ｏｐｔｉｃａｌ ｐｏｗｅｒ）は、周囲温度変化によって変わる特性がある。温度変化によって一定の光パワーを出力するためには、ドライバーでＶＣＳＥＬを駆動する電流を変更しなければならないが、これを通常オートパワーコントロール（ａｕｔｏ ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌ）という。 In the 3D sensing system as described above, the optical power of the VCSEL has a characteristic that varies according to changes in ambient temperature. In order to output constant optical power according to temperature changes, a driver must change the current driving the VCSEL, which is commonly called auto power control.
公知のオートパワーコントロール方法を紹介すると、先ず、ＶＣＳＥＬで出力される光パワーのフィードバックを受けるために、図２に示すようにＶＣＳＥＬパッケージにＶＣＳＥＬと共にフォトダイオード（モニタリングフォトダイオードとも称する）を組み込む。このような場合、ＶＣＳＥＬから出る光の一部分がディフューザー（Ｄｉｆｆｕｓｅｒ）を通じて反射されて、光量に比例してフォトダイオード電流として流れるようになり、ドライバーに組み込まれた抵抗（ＲＰＤ）を通じてフォトダイオード検出電圧に変換される。そこで、ＡＤＣでは前記フォトダイオード検出電圧をデジタルコードに変換出力し、オートパワーコントローラー（ＡＰＣという）ではＡＤＣ出力結果を受けてレジスターを通じて予め設定された初期電流値を一定の光パワーが出力されるように調整する。 To introduce a known auto power control method, first, a photodiode (also called a monitoring photodiode) is incorporated into the VCSEL package together with the VCSEL, as shown in FIG. 2, in order to receive feedback of the optical power output by the VCSEL. In such a case, a portion of the light emitted from the VCSEL is reflected through a diffuser and flows as a photodiode current in proportion to the amount of light, and passes through a resistor (R PD ) built into the driver to detect a photodiode detection voltage. is converted to Therefore, the ADC converts the photodiode detection voltage into a digital code and outputs it, and the auto power controller (APC) receives the ADC output result and outputs a preset initial current value through a register so that a constant optical power is output. adjust to
これを図３および図４を参照してより詳しく説明する。 This will be explained in more detail with reference to FIGS. 3 and 4. FIG.
先ず、光パワー目標値に対応するフォトダイオード出力値（Ｔａｒｇｅｔ ＩＭＯＤＰＤ）を図３のように予め設定する。 First, a photodiode output value (Target IMODPD) corresponding to the optical power target value is preset as shown in FIG.
なお、ＶＣＳＥＬで光が出力される臨界電流に対応するフォトダイオード出力値（Ｔａｒｇｅｔ ＩＢＩＡＳ ＰＤ）を予め設定する。 A photodiode output value (Target IBIAS PD) corresponding to the critical current at which light is output from the VCSEL is set in advance.
次いで、目標ＰＤ値に対応するドライバー電流値を求めるために、４回の予め入力されたテスト電流（ＩＢＩＡＳ＿ＡＰＣｌ＆２、ＩＭＯＤ＿ＡＰＣｌ＆２）を出力して、出力された電流に対応するＰＤ値を読み込み、傾き計算を通じて調整された電流値（Ａｄｊｕｓｔｅｄ ＩＭＯＤ ＆ ＩＢＩＡＳ）を求める。 Next, in order to obtain the driver current value corresponding to the target PD value, four pre-input test currents (IBIAS_APCl&2, IMOD_APCl&2) are output, the PD value corresponding to the output current is read, and the gradient is calculated. Determine the adjusted current value (Adjusted IMOD & IBIAS).
レーザーパルスを出力するために、イネーブル信号（ＥＮ ｓｉｇｎａｌ）を図４のように「ハイ」に上げると、オートパワーコントローラーに予め入力されたテスト電流をＡＰＣ ＣＬＫに同期させて出力し、ＡＰＣ演算により決定されたｌＭＯＤとＩＢＩＡＳ電流を変調ＣＬＫに合わせて出力する。 In order to output a laser pulse, when the enable signal (EN signal) is raised to "high" as shown in FIG. The determined lMOD and IBIAS currents are output in accordance with the modulation CLK.
しかし、上述したオートパワーコントロール方法は、ＶＣＳＥＬのようにＶＣＳＥＬパッケージに組み込まれているフォトダイオードと抵抗（ＲＰＤ）の温度変化による特性が反映されていないため、誤った演算結果をもたらすおそれがあり、結果としてオートパワーコントロールが不正確になるという問題が発生し得る。 However, the auto power control method described above does not reflect the temperature change characteristics of the photodiode and resistor (R PD ) incorporated in the VCSEL package like the VCSEL, so there is a risk of producing incorrect calculation results. , resulting in inaccurate auto power control.
そこで、本発明は、上述した問題を解決するために新たに案出された発明であり、本発明の主な目的は、３Ｄセンシングシステムにおいて、光パワーのフィードバックを受けるために備えられる素子の温度変化による出力特性を補償して、光パワー出力を一定に維持することができる光パワー出力安定化装置およびその方法を提供することにある。 Therefore, the present invention is an invention newly devised to solve the above-mentioned problems, and a main object of the present invention is to reduce the temperature of elements provided for receiving optical power feedback in a 3D sensing system. It is an object of the present invention to provide an optical power output stabilizing device and method capable of maintaining a constant optical power output by compensating for output characteristics due to changes.
さらに、本発明のまた他の目的は、光パワーのフィードバックを受けるための素子を備えなくても、光源の温度変化による出力特性を補償して、光パワー出力を一定に維持することができる光パワー出力安定化装置およびその方法を提供することにある。 Still another object of the present invention is to provide a light source capable of maintaining a constant optical power output by compensating for the output characteristics due to temperature changes of the light source without providing an element for receiving feedback of the optical power. The object is to provide a power output stabilizing device and its method.
前述した目的を達成するための本発明の実施形態による光パワー出力安定化装置は、３Ｄセンシングシステムに適用可能な装置であって、
ＶＣＳＥＬで出力される光パワーのフィードバックを受けてデジタル化された電気的信号に出力する光電変換部と、
前記光電変換部の周囲温度を感知するための温度感知センサーと、
前記光電変換部の温度別の出力変化量を補償するための温度相関係数が格納されたメモリーを含み、前記温度感知センサーにより感知された温度に対応する温度相関係数を出力する温度相関係数出力部と、
前記光電変換部の出力を前記温度相関係数で補償して前記ＶＣＳＥＬの光パワーを一定に制御するオートパワーコントローラーに伝達する演算部とを含むことを特徴とする。
An optical power output stabilizing device according to an embodiment of the present invention for achieving the above objects is a device applicable to a 3D sensing system, comprising:
a photoelectric conversion unit that receives feedback of the optical power output from the VCSEL and outputs a digitized electrical signal;
a temperature sensor for sensing the ambient temperature of the photoelectric conversion unit;
a memory storing a temperature correlation coefficient for compensating a temperature-dependent output variation of the photoelectric converter; and a temperature correlation coefficient outputting a temperature correlation coefficient corresponding to the temperature sensed by the temperature sensor. a number output unit;
and an arithmetic unit for compensating the output of the photoelectric conversion unit with the temperature correlation coefficient and transmitting it to an auto power controller for controlling the optical power of the VCSEL to be constant.
本発明のまた他の実施形態による光パワー出力安定化装置は、
ＶＣＳＥＬの周辺温度を感知するための温度感知センサーと、
前記ＶＣＳＥＬの温度別の出力変化量を補償するための温度相関係数が格納されたメモリーを含み、前記温度感知センサーにより感知された温度に対応する温度相関係数を出力する温度相関係数出力部と、
一定の光パワーを出力するために設定された電流値を前記温度相関係数で補償して前記ＶＣＳＥＬを駆動する電流パルスを発生させるドライバーに伝達する演算部とを含むことを特徴とする。
An optical power output stabilizing device according to still another embodiment of the present invention comprises:
a temperature sensor for sensing the ambient temperature of the VCSEL;
A temperature correlation coefficient output for outputting a temperature correlation coefficient corresponding to the temperature sensed by the temperature sensing sensor, including a memory storing a temperature correlation coefficient for compensating an output variation for each temperature of the VCSEL. Department and
and a computing unit for compensating a current value set for outputting a constant optical power with the temperature correlation coefficient and transmitting it to a driver for generating a current pulse for driving the VCSEL.
本発明のまた他の実施形態による光パワー出力安定化方法は、ＶＣＳＥＬで出力される光パワーのフィードバックを受けてデジタル化された電気的信号に出力する光電変換部を含む３Ｄセンシングシステムで実行可能な方法であって、
温度感知センサーを通じて前記光電変換部の周囲温度をリードする段階と、
前記光電変換部の温度別の出力変化量を補償するための温度相関係数が格納されたメモリーから前記温度感知センサーによりリードされた温度に対応する温度相関係数を読み出す段階と、
前記光電変換部の出力が入力されて前記読み出された温度相関係数で補償し、補償された前記光電変換部の出力によって前記ＶＣＳＥＬを駆動する電流パルスを発生させるドライバーを制御する段階とを含むことを特徴とする。
A method for stabilizing an optical power output according to another embodiment of the present invention can be implemented in a 3D sensing system including a photoelectric converter that receives feedback of optical power output from a VCSEL and outputs a digitized electrical signal. in a way that
reading the ambient temperature of the photoelectric conversion unit through a temperature sensor;
reading out a temperature correlation coefficient corresponding to the temperature read by the temperature sensing sensor from a memory storing temperature correlation coefficients for compensating an output variation amount of the photoelectric conversion unit according to temperature;
receiving the output of the photoelectric conversion unit, compensating with the read temperature correlation coefficient, and controlling a driver for generating a current pulse for driving the VCSEL according to the compensated output of the photoelectric conversion unit; characterized by comprising
上述した技術的課題を解決するための手段によると、本発明は、オートパワーコントローラーでフィードバックが入力される光電変換部の出力を温度変化特性に合わせて予め補償するため、光電変換部の温度変化出力特性に起因して発生し得る誤差を除去して光パワーの出力を安定して維持することができる。 According to the means for solving the above-described technical problems, the present invention preliminarily compensates the output of a photoelectric conversion unit to which feedback is input by an auto power controller in accordance with the temperature change characteristics. It is possible to stably maintain the optical power output by removing errors that may occur due to the output characteristics.
さらに、本発明のまた他の実施形態によると、本発明は、光パワーのフィードバックを受けるための素子を備えなくても、ＶＣＳＥＬの温度変化による出力特性を補償することができるため、温度変化に関係なく光パワー出力を一定に維持することができるという利点がある。 Furthermore, according to another embodiment of the present invention, the present invention can compensate for the output characteristics of a VCSEL due to temperature changes without providing an element for receiving feedback of optical power. The advantage is that the optical power output can be kept constant regardless.
本発明の一実施形態によると、ＶＣＳＥＬで出力される光パワーのフィードバックを受けてデジタル化された電気的信号に出力する光電変換部と、前記光電変換部の周囲温度を感知するための温度感知センサーと、前記光電変換部の温度別の出力変化量を補償するための温度相関係数が格納されたメモリーを含み、前記温度感知センサーにより感知された温度に対応する温度相関係数を出力する温度相関係数出力部と、前記光電変換部の出力を前記温度相関係数で補償して前記ＶＣＳＥＬの光パワーを一定に制御するオートパワーコントローラーに伝達する演算部とを含むことを特徴とする３Ｄセンシングシステムの光パワー出力安定化装置が提供される。 According to an embodiment of the present invention, a photoelectric converter receiving feedback of optical power output from a VCSEL and outputting a digitized electrical signal, and a temperature sensor for sensing an ambient temperature of the photoelectric converter. a sensor; and a memory storing a temperature correlation coefficient for compensating for a temperature-dependent output variation of the photoelectric conversion unit, and outputting the temperature correlation coefficient corresponding to the temperature sensed by the temperature sensing sensor. a temperature correlation coefficient output unit; and a calculation unit that compensates the output of the photoelectric conversion unit with the temperature correlation coefficient and transmits the result to an auto power controller that controls the optical power of the VCSEL to be constant. An optical power output stabilization device for a 3D sensing system is provided.
後述する本発明に対する詳細な説明は、本発明の目的、技術的解法および長所を明らかにするために本発明が実施されることができる特定の実施形態を例示したもので、図示の添付図面を参照する。これらの実施形態は、通常の技術者が本発明を十分に実施できるように詳しく説明される。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The detailed description of the present invention hereinafter exemplifies specific embodiments in which the present invention can be implemented in order to make clear the objectives, technical solutions and advantages of the present invention. refer. These embodiments are described in detail to enable those of ordinary skill in the art to fully practice the invention.
また、本発明の詳細な説明および請求項において「含む」という単語およびその変形は、他の技術的特徴、付加物、構成要素または段階を除外するものとして意図されたものではない。通常の技術者であれば本発明の他の目的、長所および特性の一部は本説明書から、そして一部は本発明の実施から分かるであろう。下記の例示および図面は実例として提供され、本発明を限定するものとして意図されたものではない。さらに、本発明は、本明細書に表示された実施形態の全ての可能な組み合わせを含む。本発明の多様な実施形態は互いに異なるが、相互排他的な必要はないことが理解されるべきである。従って、後述する詳細な説明は限定的な意味として採用するものではなく、本発明の範囲は、適切に説明されれば、その請求項が主張するものと均等な全ての範囲と共に、添付の請求項によってのみ限定される。図面における類似した参照符号は、様々な側面で同一であるか類似した機能を指称する。 Also, the word "comprising" and variations thereof in the detailed description and claims of the present invention are not intended to exclude other technical features, additions, components or steps. Other objects, advantages and characteristics of the invention will be apparent to those of ordinary skill partly from this description and partly from practice of the invention. The following illustrations and drawings are provided by way of illustration and are not intended to limit the invention. Furthermore, the invention includes all possible combinations of the embodiments presented herein. It should be understood that various embodiments of the present invention differ from each other, but need not be mutually exclusive. Therefore, the following detailed description is not to be taken in a limiting sense, and the scope of the invention, if properly defined, is set forth in the appended claims, along with the full range of equivalents to which such claims are entitled. Limited only by terms. Similar reference numbers in the drawings refer to identical or similar features in various aspects.
本明細書において他に表示されるか明らかに文脈に矛盾しない限り、単数で指称された項目は、その文脈で他に要求されない限り、複数のものも含む。また、本発明を説明するにあたって、関連の公知構成または機能に対する具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にすると判断される場合は、それに対する詳細説明は省略する。 Unless otherwise indicated herein or otherwise clearly contradicted by context, items referred to in the singular also include the plural unless the context otherwise requires. In addition, in describing the present invention, if a detailed description of related known structures or functions may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
以下、通常の技術者が本発明を容易に実施できるようにするために、本発明の好ましい実施形態について添付の図面を参照して詳しく説明する。下記における３Ｄセンシングシステムは、３Ｄ顔面認識、自動走行、仮想／拡張現実などの様々な分野で多様に利用されるカメラ装置であると仮定する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order to facilitate the implementation of the present invention by those of ordinary skill in the art. The 3D sensing system described below is assumed to be a camera device that is widely used in various fields such as 3D facial recognition, autonomous driving, and virtual/augmented reality.
先ず、図５は、本発明の一実施形態による光パワー出力安定化装置の構成図を例示したものである。 First, FIG. 5 illustrates a configuration diagram of an optical power output stabilizing device according to an embodiment of the present invention.
図示のように、本発明の実施形態による光パワー出力安定化装置は、
ＶＣＳＥＬで出力される光パワーのフィードバックを受けてデジタル化された電気的信号に出力する光電変換部を含む。
As shown, an optical power output stabilizing device according to an embodiment of the present invention comprises:
It includes a photoelectric converter that receives feedback of the optical power output from the VCSEL and outputs a digitized electrical signal.
前記光電変換部は、ＶＣＳＥＬで出力されてディフューザーにより反射される光量に反応するフォトダイオード（ＰＤ）と、前記フォトダイオード（ＰＤ）の一側と接地端との間に連結され、フォトダイオード電圧を検出（フォトダイオード検出電圧という）する抵抗（ＲＰＤ）、フォトダイオード検出電圧をデジタル化された電気的信号に出力するＡＤＣを含む。 The photoelectric conversion unit is connected between a photodiode (PD) that responds to the amount of light output from the VCSEL and reflected by the diffuser, and one side of the photodiode (PD) and a ground terminal to convert the photodiode voltage. It includes a sensing (referred to as photodiode detection voltage) resistor (R PD ), an ADC that outputs the photodiode detection voltage to a digitized electrical signal.
一方、本発明の実施形態による光パワー出力安定化装置は、前記光電変換部の温度変化特性を補償するために光電変換部の周囲温度を感知するための温度感知センサー１００をさらに含む。
Meanwhile, the optical power output stabilizing apparatus according to the embodiment of the present invention further includes a
また、本発明の実施形態による光パワー出力安定化装置は、前記光電変換部の温度別の出力変化量を補償するための温度相関係数が格納されたメモリーを含み、前記温度感知センサー１００によって感知された温度に対応する温度相関係数を出力する温度相関係数出力部１１０と、
前記光電変換部の出力を前記温度相関係数出力部１１０で選択出力される温度相関係数で補償してＶＣＳＥＬの光パワーを一定に制御するオートパワーコントローラー１３０に伝達する演算部１２０をさらに含むことを特徴とする。
In addition, the optical power output stabilizing apparatus according to the embodiment of the present invention includes a memory storing a temperature correlation coefficient for compensating the output change amount of the photoelectric conversion unit according to temperature. a temperature correlation
It further includes a
前記演算部１２０は、乗算器としてＡＤＣの出力と温度相関係数を掛けて後段に位置するオートパワーコントローラー１１０に伝達する。このような演算は、オートパワーコントローラー１１０内で行われるようにロジッグ設計することもできる。
The
図５で説明していないＭＵＸ１６０は、入力される選択信号によってｃｕｒｒｅｎｔ ＤＡＣ１５０或いはオートパワーコントローラー１３０で出力される一つの信号を選択出力する。
The
上述した構成をさらに含む本発明の光パワー出力安定化装置は、３Ｄセンシングシステムにおいて光パワーのフィードバックを受けるために備えられる素子（光電変換部）の温度変化による出力特性を補償するために、優先的に光電変換部の温度別の出力変化量を補償するための温度相関係数を実験段階で獲得してこれをメモリーに格納しておき、光電変換部周辺の温度を感知してそれに対応する温度相関係数を利用して光電変換部の出力を補償し、オートパワーコントローラー１３０に入力されるようにすることで、オートパワーコントローラー１３０は、一定の光パワーが出力されるようにするために必要な自動出力制御信号をドライバー１７０で出力する。
The optical power output stabilizing device of the present invention, which further includes the above-described configuration, is configured to compensate for output characteristics due to temperature changes of an element (photoelectric conversion unit) provided for receiving feedback of optical power in a 3D sensing system. A temperature correlation coefficient for compensating for the output change amount of the photoelectric conversion unit for each temperature is obtained in an experimental stage and stored in a memory, and the temperature around the photoelectric conversion unit is sensed and handled accordingly. By compensating the output of the photoelectric conversion unit using the temperature correlation coefficient and inputting it to the
そこで、ドライバー１７０は、一定の光パワーが出力されるようにＶＣＳＥＬを駆動させることで、本発明は、光パワーのフィードバックを受けるために備えられる素子の温度変化による出力特性が補償されて、温度変化に関係なく安定した光パワーを維持することができるようになる。
Therefore, the
以上の実施形態では、ハードウェア的な構成を例示して光パワー出力を安定化させることを説明したが、オートパワーコントローラー１３０の制御プロセスを下記のように構成して光パワー出力を安定化させることもできる。
In the above embodiment, the optical power output is stabilized by exemplifying the hardware configuration, but the control process of the
例えば、オートパワーコントローラー１３０は、温度感知センサー１００を通じて光電変換部の周囲温度をリードする。次いで、オートパワーコントローラー１３０は、光電変換部の温度別の出力変化量を補償するための温度相関係数が格納された内部メモリーから前記温度感知センサー１００によってリードされた温度に対応する温度相関係数を読み出し、次いで、光電変換部の出力が入力されて前記読み出された温度相関係数を乗算して補償し、補償された前記光電変換部の出力によって前記ＶＣＳＥＬを駆動する電流パルスを発生させるドライバーを制御する方式で３Ｄセンシングシステムの光パワー出力を安定化させることができる。
For example, the
一方、図６は、本発明のまた他の実施形態による光パワー出力安定化装置の構成図を例示したものであり、図７は、温度変化による出力電流の変化推移を例示したものである。 On the other hand, FIG. 6 illustrates a configuration diagram of an optical power output stabilizing device according to still another embodiment of the present invention, and FIG. 7 illustrates changes in output current due to temperature changes.
図５に示すように、フォトダイオード（ＰＤ）でＶＣＳＥＬの光パワーのフィードバックが受けられない場合は、単純にＶＣＳＥＬの温度変化による出力変化量を補償する方法で光パワー出力を安定化させることができる。このような方法でも上述した実施形態のように温度相関係数を利用することができる。 As shown in FIG. 5, when the photodiode (PD) cannot receive the feedback of the optical power of the VCSEL, the optical power output can be stabilized by simply compensating for the amount of change in the output due to the temperature change of the VCSEL. can. Such a method can also use the temperature correlation coefficient as in the above-described embodiment.
即ち、本発明のまた他の実施形態による３Ｄセンシングシステムの光パワー出力安定化装置は、図６に示すように、
ＶＣＳＥＬの周辺温度を感知するための温度感知センサー１００と、
前記ＶＣＳＥＬの温度別の出力変化量を補償するための温度相関係数が格納されたメモリーを含み、前記温度感知センサー１００によって感知された温度に対応する温度相関係数を出力する温度相関係数出力部１１０と、
一定の光パワーを出力するために設定された電流値を前記温度相関係数で補償して前記ＶＣＳＥＬを駆動する電流パルスを発生させるドライバー１７０に伝達する演算部１２０とを含むことを特徴とする。
That is, as shown in FIG. 6, an apparatus for stabilizing optical power output of a 3D sensing system according to another embodiment of the present invention includes:
a
A temperature correlation coefficient for outputting a temperature correlation coefficient corresponding to the temperature sensed by the
and an
このような光パワー出力安定化装置では、オートパワーコントローラー１３０でフィードバックされる光電変換部の出力を温度変化に合わせて補償するものではなく、一定の光パワーを出力するために事前設定された電流値をＶＣＳＥＬの温度変化特性に合わせて補償するものであるため、温度変化に関係なく一定の光パワーが出力されることができる。
In such an optical power output stabilizing device, the output of the photoelectric conversion unit fed back by the
以上、図面に示された実施形態を参考として説明したが、これは例示的なものに過ぎず、当該技術分野で通常の知識を有する者であればこれから多様な変形および均等な他の実施形態が可能であるという点が理解できるであろう。そこで、本発明の技術的保護範囲は、添付の特許請求の範囲のみにより定められるべきである。 Although the embodiment shown in the drawings has been described above, it is merely an example, and a person skilled in the art will be able to make various modifications and other equivalent embodiments. It will be understood that it is possible to Therefore, the technical protection scope of the present invention should be defined only by the attached claims.
Claims (3)
前記光電変換部の周囲温度を感知するための温度感知センサーと、
前記光電変換部の温度別の出力変化量を補償するための温度相関係数が格納されたメモリーを含み、前記温度感知センサーにより感知された温度に対応する温度相関係数を出力する温度相関係数出力部と、
前記光電変換部の出力を前記温度相関係数で補償して前記ＶＣＳＥＬの光パワーを一定に制御するオートパワーコントローラーに伝達する演算部と
を含むことを特徴とする、３Ｄセンシングシステムの光パワー出力安定化装置。 a photoelectric conversion unit that receives feedback of the optical power output from the VCSEL and outputs a digitized electrical signal;
a temperature sensor for sensing the ambient temperature of the photoelectric conversion unit;
a memory storing a temperature correlation coefficient for compensating a temperature-dependent output variation of the photoelectric converter; and a temperature correlation coefficient outputting a temperature correlation coefficient corresponding to the temperature sensed by the temperature sensor. a number output unit;
an optical power output of a 3D sensing system, comprising: an optical power output of a 3D sensing system, comprising: stabilizer.
前記ＶＣＳＥＬの温度別の出力変化量を補償するための温度相関係数が格納されたメモリーを含み、前記温度感知センサーにより感知された温度に対応する温度相関係数を出力する温度相関係数出力部と、
一定の光パワーを出力するために設定された電流値を前記温度相関係数で補償して前記ＶＣＳＥＬを駆動する電流パルスを発生させるドライバーに伝達する演算部と
を含むことを特徴とする、３Ｄセンシングシステムの光パワー出力安定化装置。 a temperature sensor for sensing the ambient temperature of the VCSEL;
A temperature correlation coefficient output for outputting a temperature correlation coefficient corresponding to the temperature sensed by the temperature sensing sensor, including a memory storing a temperature correlation coefficient for compensating an output variation for each temperature of the VCSEL. Department and
a calculation unit that compensates for a current value set for outputting a constant optical power with the temperature correlation coefficient and transmits it to a driver that generates a current pulse for driving the VCSEL. Optical power output stabilizer for sensing systems.
温度感知センサーを通じて前記光電変換部の周囲温度をリードする段階と、
前記光電変換部の温度別の出力変化量を補償するための温度相関係数が格納されたメモリーから前記温度感知センサーによりリードされた温度に対応する温度相関係数を読み出す段階と、
前記光電変換部の出力が入力されて前記読み出された温度相関係数で補償し、補償された前記光電変換部の出力によって前記ＶＣＳＥＬを駆動する電流パルスを発生させるドライバーを制御する段階と
を含むことを特徴とする、３Ｄセンシングシステムの光パワー出力安定化方法。 A method for stabilizing an optical power output of a 3D sensing system including a photoelectric converter that receives feedback of optical power output from a VCSEL and outputs a digitized electrical signal, comprising:
reading the ambient temperature of the photoelectric conversion unit through a temperature sensor;
reading out a temperature correlation coefficient corresponding to the temperature read by the temperature sensing sensor from a memory storing temperature correlation coefficients for compensating an output variation amount of the photoelectric conversion unit according to temperature;
receiving the output of the photoelectric conversion unit, compensating with the read temperature correlation coefficient, and controlling a driver for generating a current pulse for driving the VCSEL according to the compensated output of the photoelectric conversion unit; A method for stabilizing the optical power output of a 3D sensing system, comprising:
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190176053A KR102391818B1 (en) | 2019-12-27 | 2019-12-27 | Device for stabilizing optical power output |
| KR10-2019-0176053 | 2019-12-27 | ||
| PCT/KR2020/017745 WO2021132934A1 (en) | 2019-12-27 | 2020-12-07 | Apparatus for stabilizing optical power output, and method therefor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2022542598A true JP2022542598A (en) | 2022-10-05 |
Family
ID=76573063
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2022505655A Pending JP2022542598A (en) | 2019-12-27 | 2020-12-07 | Optical power output stabilizing device and method |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2022542598A (en) |
| KR (1) | KR102391818B1 (en) |
| CN (1) | CN114245863A (en) |
| WO (1) | WO2021132934A1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115986548B (en) * | 2023-03-16 | 2023-05-26 | 四川中久大光科技有限公司 | Automatic real-time calibration method for output power of temperature compensated laser |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6217621A (en) * | 1985-07-17 | 1987-01-26 | Shimadzu Corp | Optical power meter |
| JPH0690046A (en) * | 1992-09-09 | 1994-03-29 | Brother Ind Ltd | Optical monitor circuit |
| WO2002069464A1 (en) * | 2001-02-23 | 2002-09-06 | Fujitsu Limited | Light transmitter |
| JP2005302874A (en) * | 2004-04-08 | 2005-10-27 | Hitachi Cable Ltd | Optical signal controller and its regulating method |
| JP2007059537A (en) * | 2005-08-23 | 2007-03-08 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Optical transmitter |
| JP2008218897A (en) * | 2007-03-07 | 2008-09-18 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Optical signal transmitter, output control circuit and output control method |
| JP2012038967A (en) * | 2010-08-09 | 2012-02-23 | Funai Electric Co Ltd | Laser light-emitting device and optical disk drive |
| US20150194178A1 (en) * | 2014-01-06 | 2015-07-09 | Hitachi-Lg Data Storage Korea, Inc. | Method of controlling power in optical disc apparatus |
| JP2016127214A (en) * | 2015-01-08 | 2016-07-11 | 株式会社リコー | Light source drive unit, light source device, distance measurement device, mobile device, laser processing machine and light source drive method |
| JP2019041201A (en) * | 2017-08-24 | 2019-03-14 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | Driving device, driving method, and light emitting device |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6969843B1 (en) * | 2001-10-19 | 2005-11-29 | Beach James M | Light standard for microscopy |
| US6998919B2 (en) * | 2003-10-22 | 2006-02-14 | Rf Micro Devices, Inc. | Temperature compensated power amplifier power control |
| US7443894B2 (en) * | 2006-12-04 | 2008-10-28 | Finesse Solutions, Llc | System and method for laser temperature compensation |
| KR20090021612A (en) * | 2007-08-27 | 2009-03-04 | 삼성전기주식회사 | Display device for compensating optical modulator's displacement in accordance with temperature variation |
| KR100882882B1 (en) | 2007-08-28 | 2009-02-10 | 전자부품연구원 | Control device and method for apc and amp at the same time and diriving divice and method using thereof |
| KR20090022028A (en) * | 2007-08-29 | 2009-03-04 | 삼성전기주식회사 | Apparatus and method for calibrating driving voltage of optical modulator |
| KR20100066803A (en) * | 2008-12-10 | 2010-06-18 | 삼성전기주식회사 | Temperature callibration apparatus in the display system using the diffractive optical modulator |
| KR20120050080A (en) * | 2010-11-10 | 2012-05-18 | 삼성엘이디 주식회사 | Temperature compensation circuit |
| KR20160088553A (en) | 2015-01-16 | 2016-07-26 | 한국전자통신연구원 | VCSEL Driver: Vertical Cavity Surface Emitting Laser Driver |
-
2019
- 2019-12-27 KR KR1020190176053A patent/KR102391818B1/en active IP Right Grant
-
2020
- 2020-12-07 JP JP2022505655A patent/JP2022542598A/en active Pending
- 2020-12-07 WO PCT/KR2020/017745 patent/WO2021132934A1/en active Application Filing
- 2020-12-07 CN CN202080054974.1A patent/CN114245863A/en active Pending
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6217621A (en) * | 1985-07-17 | 1987-01-26 | Shimadzu Corp | Optical power meter |
| JPH0690046A (en) * | 1992-09-09 | 1994-03-29 | Brother Ind Ltd | Optical monitor circuit |
| WO2002069464A1 (en) * | 2001-02-23 | 2002-09-06 | Fujitsu Limited | Light transmitter |
| JP2005302874A (en) * | 2004-04-08 | 2005-10-27 | Hitachi Cable Ltd | Optical signal controller and its regulating method |
| JP2007059537A (en) * | 2005-08-23 | 2007-03-08 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Optical transmitter |
| JP2008218897A (en) * | 2007-03-07 | 2008-09-18 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Optical signal transmitter, output control circuit and output control method |
| JP2012038967A (en) * | 2010-08-09 | 2012-02-23 | Funai Electric Co Ltd | Laser light-emitting device and optical disk drive |
| US20150194178A1 (en) * | 2014-01-06 | 2015-07-09 | Hitachi-Lg Data Storage Korea, Inc. | Method of controlling power in optical disc apparatus |
| JP2016127214A (en) * | 2015-01-08 | 2016-07-11 | 株式会社リコー | Light source drive unit, light source device, distance measurement device, mobile device, laser processing machine and light source drive method |
| JP2019041201A (en) * | 2017-08-24 | 2019-03-14 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | Driving device, driving method, and light emitting device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20210083602A (en) | 2021-07-07 |
| CN114245863A (en) | 2022-03-25 |
| WO2021132934A1 (en) | 2021-07-01 |
| KR102391818B1 (en) | 2022-04-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20240027593A1 (en) | Compensation circuitry for lidar receiver systems and method of use thereof | |
| CN108781116B (en) | Power adjustment method and laser measurement device | |
| US20200145593A1 (en) | Image sensor post processing | |
| KR20190001695A (en) | Camera Module, Electronic Device including Camera Module | |
| US20110188027A1 (en) | Multiple synchronized optical sources for time-of-flight range finding systems | |
| KR20120071970A (en) | 3d image acquisition apparatus and method of extractig depth information in the 3d image acquisition apparatus | |
| CN107018295B (en) | Method and apparatus for generating depth image | |
| KR102099935B1 (en) | Time of flight camera apparatus | |
| JP2022542598A (en) | Optical power output stabilizing device and method | |
| US11061138B2 (en) | Distance measuring device and method of measuring distance by using the same | |
| CN107533220B (en) | Optical scanning control device | |
| US20210382153A1 (en) | Method and apparatus for characterizing a time-of-flight sensor and/or a cover covering the time-of-flight sensor | |
| JP4986407B2 (en) | LASER MODULE, ITS CONTROL METHOD, CONTROL DATA GENERATION METHOD FOR CONTROL, AND CONTROL DATA | |
| JP2006329797A (en) | Light wave range finder | |
| KR20210006605A (en) | Electronic device including sensor and method of operation thereof | |
| EP2711917A1 (en) | Image display apparatus | |
| US20060165140A1 (en) | Temperature compensated laser system | |
| US20220018965A1 (en) | Apparatus comprising a time-of-flight sensor and method for characterizing a time-of-flight sensor | |
| JP2005085815A (en) | Wavelength stabilizing unit | |
| CN114324224A (en) | Signal output device and concentration measurement system | |
| KR20200038227A (en) | Time of flight camera apparatus | |
| KR20200117379A (en) | Electronic device and method for compensating depth error of modulation frequency | |
| JPS5934684A (en) | Stabilization circuit for characteristic of semiconductor laser diode | |
| JP2022542684A (en) | Light source drive control device and method | |
| WO2008142692A2 (en) | Method and system for measurement and correction of thermally induced changes of boresight, effective focal length, and focus |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220127 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20221115 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20230215 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230512 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230606 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20230906 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20240213 |