TW202017807A - 用於限制對紅外光的暴露的方法、驅動器ic、及成像系統 - Google Patents

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Abstract

本申請標的係關於用於限制對紅外光的暴露的方法、驅動器IC、及成像系統。至少一些實例實施例係包含下列的方法：以來自一發光二極體(LED)的紅外光反覆照明一影像感測器之一視場，各次照明定義一暴露時間，且連續照明之間的時間定義一圖框週期；及強制該圖框週期大於一圖框週期臨限。強制該圖框週期大於該圖框週期臨限亦可包括由耦接至一LED驅動器電路之一第一端子的一第一電阻器設定該圖框週期臨限。設定該圖框週期臨限亦可進一步包括由耦接於接地與該LED驅動器之該第一端子之間的一第一電阻器設定該圖框週期臨限。該方法進一步包括限制各次照明之暴露時間小於一暴露時間臨限。

Description

用於限制對紅外光的暴露的方法、驅動器IC、及成像系統
本申請案關於紅外線成像系統及限制對紅外線能量的暴露的技術領域。
一些汽車實施駕駛者監測，以偵測駕駛員何時昏沉欲睡。藉由捕捉駕駛者之影像、且分析一或多個影像以判定駕駛者的狀態來進行駕駛者監測。在白天，有足夠的環境光照明駕駛者。然而，在夜間，需要其他照明技術。一些駕駛者監測系統使用紅外線閃光系統來照明駕駛者。然而，過度暴露於紅外光可能傷害人類眼睛。
各種實例實施例涉及限制對紅外光的暴露的方法及系統，該紅外光係由成像系統所產生。實例實施例包括一種以一紅外線照明操作一成像系統的方法，該方法包含：以來自一發光二極體(light emitting diode, LED)的紅外光反覆照明一影像感測器之一視場，各次照明定義一暴露時間，且連續照明之間的時間定義一圖框週期；及強制該圖框週期大於一圖框週期臨限。
該實例方法可進一步包括：強制該圖框週期大於該圖框週期臨限進一步包含由耦接至一LED驅動器電路之一第一端子的一第一電阻器設定該圖框週期臨限。設定該圖框週期臨限可進一步包括由耦接於接地與該LED驅動器之該第一端子之間的該第一電阻器設定該圖框週期臨限。該實例方法可進一步包含限制各次照明之暴露時間小於一暴露時間臨限。限制該暴露時間可進一步包含限制該暴露時間小於該暴露時間臨限，該暴露時間臨限係由耦接至該LED驅動器電路之一第二端子的一第二電阻器所設定。限制該暴露時間可進一步包含限制該暴露時間小於該暴露時間臨限，該暴露時間臨限係由耦接於接地與該LED驅動器之該第二端子之間的該第二電阻器所設定。
該實例方法可進一步包含限制各次照明之暴露時間小於一暴露時間臨限。限制該暴露時間可進一步包含由耦接至一LED驅動器電路之一端子的一電阻器設定該暴露時間臨限。設定該暴露時間臨限可進一步包含由耦接於接地與該LED驅動器電路之該端子之間的該電阻器設定該暴露時間臨限。
其他實例實施例包括一種用於驅動紅外線發光二極體的驅動器積體電路(integrated circuit, IC)，該驅動器積體電路包含：一閃光端子、及一閘極端子；一控制器，其設置在該驅動器IC內，該控制器耦接至該閃光端子、及該閘極端子；且該控制器經組態以回應於該閃光端子之確立而將該閘極端子確立，除非該閘極端子之解除確立在一圖框週期臨限內緊接在前出現。
該實例驅動器IC可進一步包含：一圖框週期端子，其耦接至該控制器；該控制器經組態以基於耦接至該圖框週期端子的一電阻導出該圖框週期臨限。
該驅動器IC可進一步包含：一圖框週期端子，其耦接至該控制器；該控制器包含耦接至該圖框週期端子的一圖框計時器電路，該圖框計時器電路經組態以在該閘極端子經解除確立時將一圖框鎖定信號確立，且該圖框計時器電路經組態以在該圖框週期臨限期滿之後將該圖框鎖定信號解除確立，該圖框週期臨限由耦接至該圖框週期端子的一電阻所導出；且該控制器經組態以當該圖框鎖定信號經確立時保持該閘極端子經解除確立。
該驅動器IC可進一步包含：一暴露時間端子，其耦接至該控制器；該控制器經組態以基於耦接至該暴露時間端子的電阻導出一暴露時間臨限；且該控制器經組態以回應於該閃光端子之確立而將該閘極端子確立，直到一暴露時間超過該暴露時間臨限。
該驅動器IC可進一步包含：一暴露時間端子，其耦接至該控制器；該控制器包含耦接至該暴露時間端子的一暴露計時器電路，該暴露計時器電路經組態以在該閃光端子經確立時將一暴露鎖定信號解除確立，且該暴露計時器電路經組態以在該暴露時間臨限期滿之後將該暴露鎖定信號確立，該暴露時間臨限係由耦接至該暴露時間端子的一電阻所導出；且該控制器經組態以當該暴露鎖定信號經確立時將該閘極端子解除確立。
又更進一步實例系統可包括一種用於將一影像感測器之一視場成像的系統，該系統包含：一影像感測器，其定義一閃光輸出；一發光二極體(LED)驅動器，其定義一閃光輸入、一閘極輸出、一暴露時間輸入、及一圖框週期輸入，該閃光輸入耦接至該影像感測器之該閃光輸出；一第一電阻器，其耦接至該暴露時間輸入，該第一電阻器之電阻控制一暴露時間臨限；一第二電阻器，其耦接至該圖框週期輸入，該第二電阻器之電阻控制一圖框週期臨限；一紅外線LED系統，其定義一陽極連接件及一陰極連接件，該陽極連接件耦接至一電源；一電控制開關，其定義一控制輸入，該電控制開關耦接於該陰極連接件與接地之間，且該控制輸入耦接至該LED驅動器之該閘極輸出。該LED驅動器可經組態以：回應於該閃光輸入之確立而將該閘極輸出確立，除非該閘極輸出之解除確立在一圖框週期臨限內緊接在前出現；且回應於該閃光輸入之確立而將該閘極輸出確立，直到一暴露時間超過該暴露時間臨限。
該實例系統可進一步包含：耦接於該暴露時間輸入與接地之間的該第一電阻器；及耦接於該圖框週期輸入與接地之間的該第二電阻器。
該實例系統之該LED驅動器可進一步包含：一圖框計時器電路，其耦接至該圖框週期輸入，該圖框計時器電路經組態以在該閘極輸出經解除確立時將一圖框鎖定信號確立，且該圖框計時器電路經組態以在該圖框週期臨限期滿之後將該圖框鎖定信號解除確立；且該LED驅動器經組態以在該圖框鎖定信號經確立之時間週期期間保持該閘極輸出經解除確立。
該實例系統之該LED驅動器可進一步包含：一暴露計時器電路，其耦接至該暴露時間輸入，該暴露計時器電路經組態以在該閃光端子經確立時將一暴露鎖定信號解除確立，且該暴露計時器電路經組態以在該暴露時間臨限期滿之後將該暴露鎖定信號確立；且該LED驅動器經組態以當該暴露鎖定信號經確立時將該閘極輸出解除確立。
該實例系統可進一步包含：一圖框計時器電路，其耦接至該圖框週期輸入，該圖框計時器電路經組態以在該閃光輸入經解除確立時將一圖框鎖定信號確立，且該圖框計時器電路經組態以在該圖框週期臨限期滿之後將該圖框鎖定信號解除確立；及一暴露計時器電路，其耦接至該暴露時間輸入，該暴露計時器電路經組態以在該閃光輸入經確立時將一暴露鎖定信號解除確立，且該暴露計時器電路經組態以在該暴露時間臨限期滿之後將該暴露鎖定信號確立；且該LED驅動器經組態以當該暴露鎖定信號經確立時將該閘極輸出解除確立，且經組態以在該暴露鎖定信號經確立之時間週期期間保持該閘極輸出經解除確立。
該實例系統之紅外線LED系統可進一步包含以串聯耦接的複數個LED。
[相關申請案的交叉參照]
本申請案主張於2018年6月25日提出申請之美國臨時專利申請案第62/689,599號之優先權，其發明名稱為「Safety (IR) LED Driver with Limited Exposure Time and Frequency Limitation」。該臨時專利申請案於下文以宛如全文轉載的引用方式併入本文中。
下列討論係關於本發明的各種實施例。雖然此等實施例中之一或多者可係較佳的，所揭示的實施例不應理解為或以其他方式用作限制包括申請專利範圍的本揭露之範疇。此外，所屬技術領域中具有通常知識者將了解下列描述具有廣泛應用，且任何實施例的討論僅意欲作為該實施例的例示而非意欲暗示包括申請專利範圍之本揭露的範疇受到該實施例的限制。
各種實例實施例涉及限制對紅外光的暴露的方法及系統，該紅外光係由成像系統所產生。更具體而言，實例實施例係涉及以來自一或多個發光二極體(light emitting diode, LED)的紅外光反覆照明影像感測器之視場的方法及系統，其中各次照明定義一暴露時間，且連續照明之間的時間定義一圖框週期。實例實施例強制圖框週期大於一圖框週期臨限。以圖框率表示，實例實施例對圖框率施加上限以控制或減少暴露於紅外光。更進一步而言，實例實施例可將各次照明之暴露時間限制為小於一暴露時間臨限。轉而描述一實例系統以引導讀者。
圖1顯示根據至少一些實施例的成像系統。具體而言，圖1之成像系統100包含數位信號處理器(DSP) 102、影像感測器104、及驅動器積體電路(IC) 106。可藉由直流電DC對DC (DC/DC)轉換器108為DSP 102及影像感測器104提供電力。在駕駛者監測系統之實例情況中，DC/DC轉換器108將汽車電池電壓VBAT （例如，12伏特）轉換為更適合DSP 102及影像感測器104的電壓（例如，5伏特、3.3伏特）。在其他情況中可省略DC/DC轉換器108，或以低壓降(low drop out, LDO)線性調節器置換或擴充。驅動器IC 106耦接至繪示為場效電晶體(field effect transistor, FET) 110的電控制開關。FET 110之汲極112耦接至一或多個紅外線LED 114（有時稱為紅外線LED系統）之一陰極連接件。FET 110之源極116直接耦接（如圖所示）或透過感測電阻器（未具體顯示）耦接至接地118。紅外線LED 114之陽極連接件耦接至可選的DC/DC轉換器120。即，在一些情況中，施加至紅外線LED 114的電壓可能需要高於或低於供電電壓VBAT ，且在彼等情況中，可實施DC/DC轉換器120。
驅動器IC 106包含耦接至各種外部裝置的複數個端子。具體而言，驅動器IC 106定義耦接至影像感測器104之閃光端子124的閃光端子122。實例驅動器IC 106進一步包含耦接至FET 110之閘極128的閘極端子126。當驅動器IC 106確立閘極端子126時，FET 110變成導電，使電流能夠通過紅外線LED 114，從而照明影像感測器104之視場。驅動器IC 106進一步定義暴露時間端子130及圖框週期端子132。如下文將更詳細地討論，耦接在暴露時間端子130與接地118之間的電阻器134控制由驅動器IC 106所實施的暴露時間臨限。類似地，耦接在圖框週期端子132與接地118之間的電阻器136控制由驅動器IC 106所實施的圖框週期臨限。驅動器IC 106亦藉由電源端子138耦接至電源，諸如VBAT ，且藉由接地端子140耦接至接地118。可能存在額外端子及連接（例如，診斷端子；反饋端子，以感測指示通過紅外線LED 114之電流的值；電壓感測端子，以感測紅外線LED 114之陽極連接件上的電壓）。省略額外端子及其等相關功能，以免使描述過度複雜化。
在操作中，影像感測器104反覆確立其閃光輸出124，指示需要照明影像感測器104之視場。回應於閃光端子122之確立，驅動器IC 106將閘極端子126確立且從而將實例FET 110之閘極128確立。繼而，FET 110變成導電，使電流能夠通過紅外線LED 114，其以紅外線照明影像感測器104之視場。一旦藉由影像感測器104捕獲影像，影像感測器104將閃光輸出124解除確立且從而將閃光端子122解除確立，且繼而驅動器IC 106將閘極端子126解除確立且從而將FET 110之閘極128解除確立。
根據實例實施例，驅動器IC 106限制紅外光提供至影像感測器之視場的量，該視場可能包括駕駛者監測之實例情況中的人。對暴露作限制可具有兩個實例要素。第一要素係限制紅外線LED 114多常受供電以照明影像感測器之視場，且第二要素係各次暴露之時間長度。具體而言，實例驅動器IC 106可經設計及建構以回應於閃光端子122之確立而將閘極端子126確立，直到暴露時間超過暴露時間臨限。若暴露時間超過暴露時間臨限，即使閃光端子122仍係經確立的，亦將閘極端子126解除確立。實例驅動器IC 106亦經設計及建構以回應於閃光端子122之確立而將閘極端子126確立，除非閘極端子126之解除確立在被稱為圖框週期臨限的時間週期內緊接在前出現。若緊接在前的閘極端子126之解除確立是在圖框週期臨限內出現的，即使藉由影像感測器104將閃光端子122確立，驅動器IC 106亦不將閘極端子126確立。
根據實例實施例，暴露時間臨限及圖框週期臨限各別由外部電阻器134及136所設定。即，電阻器134耦接至暴露時間端子組及/或控制暴露時間臨限。電阻器136耦接至圖框週期端子組及/或控制圖框週期臨限。本說明書之發明人已發現，基於數個原因，使用外部電阻器來設定或控制臨限係優於使用電容器。首先，高精度電阻器的成本低於相同精度的電容器。此外，使用電容器來設定時間臨限意味著對電容器充電及放電，此充電及放電產生電磁干擾(electromagnetic interference, EMI)問題。使用外部電阻器來設定暴露時間臨限及圖框週期臨限較不昂貴，且電阻值可以DC電流來感測，從而限制所產生的EMI。
接著更具體而言，實例驅動器IC 106可經設計及建構以回應於閃光端子122之確立而將閘極端子126確立，直到暴露時間達到或超過暴露時間臨限，該暴露時間臨限係由耦接至暴露時間端子130的電阻器134所設定。若暴露時間達到或超過暴露時間臨限，即使閃光端子122仍係經確立的，亦將閘極端子126解除確立。實例驅動器IC 106亦經設計及建構以回應於閃光端子122之確立而將閘極端子126確立，除非閘極端子126之解除確立在圖框週期臨限內緊接在前出現，該圖框週期臨限係由耦接至圖框週期端子132的電阻器136所設定。若緊接在前的閘極端子126之解除確立是在圖框週期臨限內出現的，即使藉由影像感測器104將閃光端子122確立，驅動器IC 106亦不將閘極端子126確立。說明書現在轉而更詳細地描述驅動器IC 106。
圖2顯示根據至少一些實施例的驅動器IC之電氣方塊圖。具體而言，圖2顯示包含閃光端子122、閘極端子126、暴露時間端子130、圖框週期端子132、電源端子138、及接地端子140的驅動器IC 106。該等端子可係至任何適合類型之封裝積體電路的電連接，諸如10接腳雙側扁平無引線封裝(10 pin dual flat no-lead package, DFN10)。內封於驅動器IC 106內者係一或多個矽材料基材，其上構建有各種電路。在圖2所顯示的實例中，利用單一矽基材200，但再次敘明可根據其他實例實施例共同封裝二或更多個矽基材。應理解的是，電源端子138及接地端子140電耦接至內部組件，但為了不過度複雜化圖式，未顯示與內部組件的連接。
驅動器IC 106實施控制器202。在實例情況中，控制器202經建構在矽基材200上。在實例實施例中的控制器202包含暴露計時器電路204、圖框計時器電路206、及輸出驅動器208。暴露計時器電路204定義輸入210、閃光輸入212、閘極輸入214、及暴露鎖定輸出216。輸入210係耦接至暴露時間端子130，且暴露時間臨限係基於耦接至輸入210的電阻之值而被導出。在一些情況中，電流可從輸入210流出，但儘管如此，控制器202（具體而言，暴露計時器電路204）基於電流而導出暴露時間臨限，因此習慣上以「輸入」命名輸入210。閃光輸入212係耦接至閃光端子122。閘極輸入214係耦接至閘極端子126。根據實例實施例，暴露計時器電路204經組態以在閃光端子122經確立時將暴露鎖定輸出216解除確立。以其他方式陳述，暴露計時器電路204經組態以在閃光端子122經確立時將（在暴露鎖定輸出216上的）暴露鎖定信號解除確立。暴露計時器電路204進一步經組態以在暴露時間臨限期滿之後確立暴露鎖定輸出216，該暴露時間臨限係由耦接至暴露時間端子130的電阻所導出。以其他方式陳述，暴露計時器電路204進一步經組態以在暴露時間臨限期滿之後確立（在暴露鎖定輸出216上的）暴露鎖定信號。
圖框計時器電路206定義輸入218、閘極輸入220、及圖框鎖定輸出222。輸入218係耦接至圖框週期端子132，且圖框週期臨限係基於耦接至輸入218的電阻之值而被導出。在一些情況中，電流可係從輸入218流出，但儘管如此，控制器202（具體而言，圖框計時器電路206）基於電流而導出圖框週期臨限，因此習慣上以「輸入」命名輸入218。閘極輸入220係耦接至閘極端子126。根據實例實施例，圖框計時器電路206經組態以在閘極端子126經解除確立時確立圖框鎖定輸出222。以其他方式陳述，圖框計時器電路206經組態以在閘極端子126經解除確立時確立（在圖框鎖定輸出222上的）圖框鎖定信號。圖框計時器電路206進一步經組態以在圖框週期臨限期滿之後將圖框鎖定輸出222解除確立，該圖框週期臨限係由耦接至圖框週期端子132的電阻所導出。以其他方式陳述，圖框計時器電路206進一步經組態以在圖框週期臨限期滿之後將（在圖框鎖定輸出222上的）圖框鎖定信號解除確立。
輸出驅動器208定義閘極輸入224及閘極輸出226。閘極輸出226耦接至閘極端子126。在實例系統中，閘極輸入224透過實例組合邏輯而間接耦接至閃光端子122、暴露鎖定輸出216、及圖框鎖定輸出222，於下文討論更多。如名稱所暗指，輸出驅動器208經設計及建構以驅動實例FET 110（圖1）之閘極128（圖1）。更具體而言，當閘極輸入224經確立時，閘極輸出226經確立使得FET 110變成導電。在FET 110係N通道FET之實例情況中，使用足夠的電壓將閘極輸出226驅動成高位準而將其確立，以使FET 110導電，且當閘極輸入224經解除確立時，將閘極輸出226驅動成夠低位準而將其解除確立，以使FET 110不導電。P通道FET 110之使用僅係說明性，且其他類型之FET及其他電晶體（例如，接面電晶體(junction transistor)）可用於相應地調整閘極輸出226之確立及非確立狀態。
仍參照圖2，驅動器IC 106（且因此控制器202）經組態以當（在圖框鎖定輸出222上的）圖框鎖定信號經確立時保持閘極端子126經解除確立。此外，該驅動器IC經組態以當（在暴露鎖定輸出216上的）暴露鎖定信號經確立時將閘極端子126解除確立。控制器202以任何適合的方式實施所指出的功能，並且在實例電路中藉由邏輯閘極系列來實施。具體而言，假設暴露鎖定信號及圖框鎖定信號係高確立(asserted high)，圖2顯示一實例邏輯組以實施功能。因此，實例控制器202實施邏輯AND閘228，該邏輯AND閘定義第一輸入230、第二輸入232、及AND輸出234。第一輸入230耦接至閃光端子122，第二輸入232藉由邏輯NOT閘236耦接至暴露鎖定輸出。實例組合邏輯進一步包含另一邏輯AND閘238，該邏輯AND閘定義第一輸入240、第二輸入242、及AND輸出244。第一輸入240耦接至AND閘228之閘極輸出234，第二輸入242藉由邏輯NOT閘246耦接至圖框鎖定輸出222。AND輸出244耦接至輸出驅動器208之閘極輸入224。應理解的是，所示之邏輯閘極假設所有信號係高確立，從而使組合邏輯更易領會；然而，受益於本揭露之具有通常知識者可製作等效電路，其中各種閃光信號及鎖定信號之一些者或所有者係低確立(asserted low)。例如，若暴露鎖定信號及圖框鎖定信號係低確立而非高確立，可省略NOT閘236及246。現在轉而討論一實例時序圖，該實例時序圖再次假設（僅作為一實例）各種信號係高確立。
圖3顯示根據至少一些實施例的時序圖。具體而言，圖3顯示施加至閃光端子122（圖1）的實例閃光信號300，其包括由實例驅動器IC 106（圖1）所解決的數個問題。實例閃光信號300顯示在時間t1與時間t2之間的正常脈波302，以及在時間t7與時間t8之間的另一個正常脈波304。實例閃光信號300顯示在時間t3及時間t4之間的短脈波306。實例閃光信號300顯示開始於時間t5處且在時間t6後結束的長脈波308。最後，實例閃光信號300顯示一組雙脈波310，雙脈波310之第一脈波在時間t9與時間t10之間，且雙脈波310之第二脈波始於時間t11處。
圖3進一步顯示由驅動器IC 106（圖1）回應於實例閃光信號300而產生的實例閘極端子信號312，該閘極端子信號312經驅動至閘極端子126（圖1）。針對實例正常脈波304，閘極端子信號312精確地追蹤正常脈波304。短脈波306係類似的情況，閘極端子信號312精確地追蹤短脈波306。然而，當長脈波308經施加至閃光端子122（圖1）時，確立閘極端子信號312直到暴露鎖定信號314經確立。也就是說，驅動器IC 106經組態以回應於長脈波308之上升邊緣(rising edge)而初始確立閘極端子信號312。驅動器IC 106（具體而言，暴露計時器電路204（圖2））經組態以在暴露時間臨限期滿之後確立暴露鎖定信號。當暴露鎖定信號經確立時，將閘極端子信號312解除確立，即便閃光信號300（且因此閃光端子122）仍係經確立。此外，實例時序圖顯示在閃光信號300（且因此閃光端子122）之下一次確立時，將暴露鎖定信號314解除確立。因此，在該等實例實施例中，驅動器IC 106在影像感測器104（圖1）之視場之任何特定暴露或照明期間限制暴露時間。
圖3進一步顯示由驅動器IC 106（圖1）所產生的實例圖框鎖定信號316。具體而言，在實例系統中，每當閘極端子信號312（且因此閘極端子126（圖1））經解除確立時，確立圖框鎖定信號316。圖框鎖定信號316在圖框週期臨限期間維持確立，該圖框週期臨限係由耦接至圖框週期端子132（圖1）的電阻器136（圖1）所設定。例如，當閘極端子信號312經解除確立時，圖框鎖定信號316於時間t2處開始確立，且圖框鎖定信號316在圖框週期臨限期間維持確立。事實上，除了雙脈波310之外，針對所有實例脈波而言，圖框鎖定信號316在下一次脈波之前經解除確立。在雙脈波310的情況中，當閘極端子信號312在時間t10處經解除確立時，圖框鎖定信號316經確立，且圖框鎖定信號316在時間t11處於雙脈波310之第二次脈波抵達期間維持確立。由於圖框鎖定信號316在時間t11處仍係經確立的，儘管閃光信號300係經確立，驅動器IC 106使閘極端子信號312（且因此閘極端子126）保持經解除確立。因此，驅動器IC 106強制圖框週期大於圖框週期臨限。
圖3之時序圖含有兩個附加信號尚未討論，但此兩個信號將於介紹實例暴露計時器電路204及圖框計時器電路206後作討論。
圖4顯示根據至少一些實施例的實例暴露計時器電路204。具體而言，圖4顯示耦接至外部電阻器134的暴露時間端子130。圖4進一步顯示暴露鎖定輸出216。在繼續討論之前，應注意的是，圖4之暴露計時器電路204僅係一實例電路。暴露計時器電路204可以許多等效方法來實施，且因此該實例電路204不應視為對本發明的限制。實例暴露計時器電路204包含運算放大器400，該運算放大器定義耦接至參考電壓的第一輸入402，在該實例電路中係一伏特的參考電壓。運算放大器進一步定義耦接至暴露時間端子130的第二輸入404。輸出406耦接至電晶體之控制輸入，該電晶體在該實例中顯示為具有耦接至接地的源極的FET 408。該實例電路具有一系列P通道FET 410、412、及414，其等具有耦接在一起的閘極，且各自具有耦接至供應電壓（繪示為3.3伏特的供應電壓）的源極。FET 412之汲極耦接至其基體(base)且亦耦接至FET 408之汲極。FET 410耦接在實例3.3伏特電源與運算放大器400之第二輸入404之間。運算放大器400、FET 408、以及FET 410及FET 412之組合用於均衡運算放大器400之第一輸入402與第二輸入404之間的電壓，且因此在實例系統中，FET 410經偏壓以在暴露時間端子130上提供約1伏特。由於FET 410、412、及414的基體係耦接在一起，FET 414因此經偏壓至其主動區域，且在其汲極處產生與電阻器134成比例的電壓及電流。
在閘極端子126經確立之時間週期期間，電控制開關416（此後僅稱開關416）係導電的，且電控制開關418（此後僅稱開關418）係不導電的。因此，FET 414將電容器420充電，該電容器耦接比較器424之第二輸入422。當電容器420上的電壓超過第一輸入426上的參考電壓時，確立暴露鎖定輸出216上的暴露鎖定信號。
同時參照圖3及圖4，圖3的時序圖顯示在圖3的各種情況中於電容器420上的電壓，隨時間而變動的該電壓稱為電容器信號428。當正常脈波302抵達時，開關416變成導電，且電容器420開始以由電阻器134所導出或控制的速率充電。若在暴露時間臨限之前閃光信號經解除確立，則開關416變成不導電且開關418變成導電以將電容器420放電，如圖所示。該程序於下一次脈波重新開始。然而，現探討長脈波308，當長脈波308抵達時，開關416變成導電，且電容器420開始以由電阻器134所導出或控制的速率充電。然而，在長脈波的實例情況中，當電容器420電壓超過參考電壓時，確立暴露鎖定信號。如先前所討論，暴露鎖定信號之確立將閘極端子126（圖1）解除確立，即便長脈波308仍係經確立的。在實例電路中，暴露鎖定信號維持經確立直到閃光信號於時間t7處的下一次上升邊緣，但其他重設信號亦係可能的（例如，基於圖框鎖定信號之解除確立而重設）。無論所使用的重設信號為何，一旦重設，開關416變成不導電且開關418瞬間變成導電（將電容器420放電），且該程序重新開始。
再次僅參照圖4。實例暴露計時器電路204實施開關邏輯430，該開關邏輯接收來自暴露鎖定輸出216的輸入、閃光端子122（圖1）上的閃光信號、及可能閘極端子126（圖1）上的閘極信號。開關邏輯430控制開關416及418的狀態。換言之，當閃光端子122上的閃光信號經確立時（或，等效於當閘極端子126（圖1）經確立時），開關邏輯430使開關416導電。相反地，當閃光端子122上的閃光信號經解除確立時，實例開關邏輯430使開關416不導電且使開關418導電，前提是該解除確立係發生於暴露時間臨限期滿之前；或剛好在閃光信號之下一次確立之前、或與閃光信號之下一次確立同時發生。
圖5顯示根據至少一些實施例的實例圖框計時器電路206。具體而言，圖5顯示耦接至外部電阻器136的圖框週期端子132。圖5進一步顯示圖框鎖定輸出222。實例圖框計時器電路206類似於圖4之暴露計時器電路204，且以類似方式操作，因而不過度複雜化對內部連接的討論，且將不會重複運算放大器、FET、及比較器之大部分內部操作。當閘極端子126經解除確立時（即，閘極信號之下降邊緣(falling edge)），確立圖框鎖定輸出222上的圖框鎖定信號，且開關516及518使電容器520能夠以由電阻器136所導出或控制的速率充電。當電容器520上的電壓超過參考電壓時，圖框鎖定輸出222上的圖框鎖定信號經解除確立。
同時參照圖3及圖5，圖3的時序圖顯示在圖3的各種情況中於電容器520上的電壓，隨時間而變動的該電壓稱為電容器信號528。當正常脈波302結束時，且具體而言係當閘極端子信號312於時間t2處經解除確立時：開關516變成導電；開關518變成不導電；圖框鎖定輸出222上的圖框鎖定信號經確立；且電容器520以由電阻器136所導出或控制的速率開始充電。當電容器520上的電壓超過參考電壓時，圖框鎖定輸出222上的圖框鎖定信號變成經解除確立。該程序在閘極端子126之下降邊緣重新開始。然而，現探討雙脈波310。當雙脈波310之第一個脈波結束時，且具體而言係當閘極端子信號312於時間t10處經解除確立時：開關516變成導電；開關518變成不導電；圖框鎖定輸出222上的圖框鎖定信號經確立；且電容器520以由電阻器136所導出或控制的速率開始充電。在電容器520低於參考電壓之時間週期期間，圖框鎖定信號經確立。雙脈波310之第二個脈波於時間t11處抵達；然而，由於圖框鎖定信號仍係經確立的，該控制器202（圖2）不將閘極信號312確立，如圖所示。當電容器520上的電壓超過參考電壓時，圖框鎖定輸出222上的圖框鎖定信號變成經解除確立。且再一次地，該程序在閘極端子126之下降邊緣重新開始。
再次僅參照圖5。實例系統中的閘極端子126（圖1）上的閘極端子信號控制開關516及518的狀態。換言之，當閘極端子126經解除確立時，開關516係導電的且開關518係不導電的。當閘極端子126上的閘極端子信號經確立時，開關516係不導電的且開關518係導電的。
圖6顯示根據至少一些實施例的流程圖。具體而言，方法開始（方塊600），且包含：以來自發光二極體(LED)的紅外光反覆照明影像感測器之視場，各次照明定義一暴露時間，且連續照明之間的時間定義一圖框週期（方塊602）；及強制該圖框週期大於一圖框週期臨限（方塊604）。其後，方法結束（方塊606）。
附圖中的許多電連接係示出為不具有居間裝置的直接耦接，但在上文描述中未明確指明為如此。然而，此段落將作為在申請專利範圍中提及任何電連接為附圖中不具有居間裝置的電連接之「直接耦接」之前置基礎。
上述討論係意欲說明本發明的原理及各種實施例。一旦完全理解上述的揭露，許多變化與修改對於所屬技術領域中具有通常知識者來說將變得明顯。其意圖係下列申請專利範圍係解釋成涵蓋所有此類變更與修改。
100:成像系統 102:數位信號處理器(DSP) 104:影像感測器 106:驅動器積體電路(IC) 108:直流DC對DC (DC/DC)轉換器 110:場效電晶體(FET) 112:汲極 114:紅外線LED 116:源極 118:接地 120:DC/DC轉換器 122:閃光端子 124:閃光端子/閃光輸出 126:閘極端子 128:閘極 130:暴露時間端子/暴露計時器端子 132:圖框週期端子 134:外部電阻器/電阻器 136:外部電阻器/電阻器 138:電源端子 140:接地端子 200:矽基材 202:控制器 204:暴露計時器電路/電路 206:圖框計時器電路 208:輸出驅動器 210:輸入 212:閃光輸入 214:閘極輸入 216:暴露鎖定輸出 218:輸入 220:閘極輸入 222:圖框鎖定輸出 224:閘極輸入 226:閘極輸出 228:邏輯AND閘/AND閘 230:第一輸入 232:第二輸入 234:AND輸出/閘極輸出 236:邏輯NOT閘/NOT閘 238:邏輯AND閘 240:第一輸入 242:第二輸入 244:AND輸出 246:邏輯NOT閘/NOT閘 300:閃光信號 302:正常脈波 304:正常脈波 306:短脈波 308:長脈波 310:雙脈波 312:閘極端子信號 314:暴露鎖定信號 316:圖框鎖定信號 400:運算放大器 402:第一輸入 404:第二輸入 406:輸出 408:FET 410:P通道FET/FET 412:P通道FET/FET 414:P通道FET/FET 416:電控制開關/開關 418:電控制開關/開關 420:電容器 422:第二輸入 424:比較器 426:第一輸入 428:電容器信號 430:開關邏輯 516:開關 518:開關 520:電容器 528:電容器信號 600:方塊 602:方塊 604:方塊 606:方塊 t1:時間 t2:時間 t3:時間 t4:時間 t5:時間 t6:時間 t7:時間 t8:時間 t9:時間 t10:時間 t11:時間 VBAT:供電電壓/電池電壓
為了詳細描述實例實施例，現將參考隨附圖式，其中： 圖1顯示根據至少一些實施例的成像系統； 圖2顯示根據至少一些實施例的驅動器IC之電氣方塊圖； 圖3顯示根據至少一些實施例的時序圖； 圖4顯示根據至少一些實施例的實例暴露計時器電路； 圖5顯示根據至少一些實施例的實例圖框計時器電路；及 圖6顯示根據至少一些實施例的方法。 定義
各種用語係用以指涉特定的系統組件。不同的公司可使用不同名稱指涉一組件，本文件不打算區別名稱不同但功能無不同的組件。在下列討論及申請專利範圍中，用語「包括(including)」及「包含(comprising)」係以開放方式使用，且因此應理解為意指「包括，但不限於… (including, but not limited to…)」。同樣地，用語「耦接（couple或couples）」係意欲意指間接連接或直接連接。因此，若一第一裝置耦接至一第二裝置，則該連接可係通過直接連接或通過經由其他裝置及連接的間接連接。
「控制器(controller)」應指經組態以讀取信號並回應於此類信號而採取行動的個別電路組件、特定應用積體電路(application specific integrated circuit, ASIC)、具有控制軟體的微控制器、數位信號處理器(digital signal processor, DSP)、現場可程式化閘極陣列(field programmable gate array, FPGA)、或其組合。
關於電氣裝置，用語「輸入(input)」及「輸出(output)」係指至電氣裝置的電氣連接，且不應理解為需要動作的動詞。例如，控制器可具有閘極輸出及一或多個輸入。
600:方塊
602:方塊
604:方塊
606:方塊

Claims (13)

  1. 一種以一紅外線照明操作一成像系統的方法，該方法包含： 以來自一發光二極體(LED)的紅外光反覆照明一影像感測器之一視場，各次照明定義一暴露時間，且連續照明之間的時間定義一圖框週期；及 強制該圖框週期大於一圖框週期臨限。
  2. 如請求項1之方法，其中強制該圖框週期大於該圖框週期臨限進一步包含藉由耦接至一LED驅動器電路之一第一端子的一第一電阻器設定該圖框週期臨限。
  3. 如請求項2之方法，其進一步包含限制各次照明之暴露時間小於一暴露時間臨限。
  4. 如請求項1之方法，其進一步包含限制各次照明之暴露時間小於一暴露時間臨限。
  5. 一種用於驅動紅外線發光二極體的驅動器積體電路(IC)，該驅動器積體電路包含： 一閃光端子、及一閘極端子； 一控制器，其設置在該驅動器IC內，該控制器耦接至該閃光端子、及該閘極端子；且 該控制器經組態以回應於該閃光端子之確立而將該閘極端子確立，除非該閘極端子之一解除確立在一圖框週期臨限內緊接在前出現。
  6. 如請求項5之驅動器IC，其進一步包含： 一圖框週期端子，其耦接至該控制器； 該控制器經組態以基於耦接至該圖框週期端子的一電阻導出該圖框週期臨限。
  7. 如請求項5之驅動器IC，其進一步包含： 一圖框週期端子，其耦接至該控制器； 該控制器包含耦接至該圖框週期端子的一圖框計時器電路，該圖框計時器電路經組態以在該閘極端子經解除確立時將一圖框鎖定信號確立，且該圖框計時器電路經組態以在該圖框週期臨限期滿之後將該圖框鎖定信號解除確立，該圖框週期臨限由耦接至該圖框週期端子的一電阻所導出；且 該控制器經組態以當該圖框鎖定信號經確立時保持該閘極端子經解除確立。
  8. 如請求項5之驅動器IC，其進一步包含： 一暴露時間端子，其耦接至該控制器； 該控制器經組態以基於耦接至該暴露時間端子的電阻導出一暴露時間臨限；且 該控制器經組態以回應於該閃光端子之確立而將該閘極端子確立，直到一暴露時間超過該暴露時間臨限。
  9. 如請求項5之驅動器IC，其進一步包含： 一暴露時間端子，其耦接至該控制器； 該控制器包含耦接至該暴露時間端子的一暴露計時器電路，該暴露計時器電路經組態以在該閃光端子經確立時將一暴露鎖定信號解除確立，且該暴露計時器電路經組態以在該暴露時間臨限期滿之後將該暴露鎖定信號確立，該暴露時間臨限由耦接至該暴露時間端子的一電阻所導出；且 該控制器經組態以當該暴露鎖定信號經確立時將該閘極端子解除確立。
  10. 一種用於將一影像感測器之一視場成像的系統，該系統包含： 一影像感測器，其定義一閃光輸出； 一發光二極體(LED)驅動器，其定義一閃光輸入、一閘極輸出、一暴露時間輸入、及一圖框週期輸入，該閃光輸入耦接至該影像感測器之該閃光輸出； 一第一電阻器，其耦接至該暴露時間輸入，該第一電阻器之電阻控制一暴露時間臨限； 一第二電阻器，其耦接至該圖框週期輸入，該第二電阻器之電阻控制一圖框週期臨限； 一紅外線LED系統，其定義一陽極連接件及一陰極連接件，該陽極連接件耦接至一電源； 一電控制開關，其定義一控制輸入，該電控制開關耦接於該陰極連接件與接地之間，且該控制輸入耦接至該LED驅動器之該閘極輸出； 該LED驅動器經組態以： 回應於該閃光輸入之確立而將該閘極輸出確立，除非該閘極輸出之一解除確立在一圖框週期臨限內緊接在前出現；且 回應於該閃光輸入之確立而將該閘極輸出確立，直到一暴露時間超過該暴露時間臨限。
  11. 如請求項10之系統，其中該LED驅動器進一步包含： 一圖框計時器電路，其耦接至該圖框週期輸入，該圖框計時器電路經組態以在該閘極輸出經解除確立時將一圖框鎖定信號確立，且該圖框計時器電路經組態以在該圖框週期臨限期滿之後將該圖框鎖定信號解除確立；且 該LED驅動器經組態以在該圖框鎖定信號經確立之時間週期期間保持該閘極輸出經解除確立。
  12. 如請求項10之系統，其中該LED驅動器進一步包含： 一暴露計時器電路，其耦接至該暴露時間輸入，該暴露計時器電路經組態以在該閃光端子經確立時將一暴露鎖定信號解除確立，且該暴露計時器電路經組態以在該暴露時間臨限期滿之後將該暴露鎖定信號確立；且 該LED驅動器經組態以當該暴露鎖定信號經確立時將該閘極輸出解除確立。
  13. 如請求項10之系統，其進一步包含： 一圖框計時器電路，其耦接至該圖框週期輸入，該圖框計時器電路經組態以在該閃光輸入經解除確立時將一圖框鎖定信號確立，且該圖框計時器電路經組態以在該圖框週期臨限期滿之後將該圖框鎖定信號解除確立；及 一暴露計時器電路，其耦接至該暴露時間輸入，該暴露計時器電路經組態以在該閃光輸入經確立時將一暴露鎖定信號解除確立，且該暴露計時器電路經組態以在該暴露時間臨限期滿之後將該暴露鎖定信號確立；且 該LED驅動器經組態以當該暴露鎖定信號經確立時將該閘極輸出解除確立，且經組態以在該暴露鎖定信號經確立之時間週期期間保持該閘極輸出經解除確立。
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