[发明专利]光源系统

说明书

本公开涉及光源系统。本发明涉及一种适用于飞行时间相机的光源系统。光源系统包括：光源，例如激光器；和驱动器，被布置为向光源提供驱动电流以开启光源来发光。该驱动器包括电容器，用于存储能量，然后放电以生成驱动电流，并且该驱动器集成到安装有光源的半导体芯片中。因此，驱动器中包含驱动电流的能量源，并且光源和驱动器非常靠近，这意味着可以以相对大的驱动电流非常快速地打开和关闭光源，以便输出高光功率、持续时间短的光脉冲。

技术领域

本公开涉及光源系统，其可以例如用作飞行时间相机系统中的光源。

背景技术

飞行时间(ToF)相机系统是一种范围成像系统，可通过测量从ToF相机系统发出的光信号的往返时间来解析摄像头与物体之间的距离。该系统通常包括光源(例如激光器或LED)、控制来自光源的光的光源驱动器、用于对对象反射的光进行成像的图像传感器、用于控制图像传感器操作的图像传感器驱动器、使从光源发射的光整形并将由物体反射的光聚焦到图像传感器上的光学器件、以及计算单元，该计算单元被配置为通过确定从光源发出的光与从对象产生的相应反射之间的时间来确定到对象的距离。

ToF相机系统可测量几厘米到100到1000或1000米的距离。考虑到光的高速，光的发射与反射光的接收之间的时间差仅为16.66ns，对应于来自相机系统的2.5m物体。因此，ToF相机系统需要高水平的时间精度和控制，以便准确地测量距离。

发明内容

本发明涉及一种适用于飞行时间相机的光源系统。光源系统包括：光源，例如激光器；和驱动器，被布置为向光源提供驱动电流以开启光源来发光。该驱动器包括电容器，用于存储能量，然后放电以生成驱动电流。驱动器的至少一部分，特别是控制驱动电流的驱动器开关，被集成到安装有光源的半导体芯片中。驱动器的电容器也可以集成到半导体芯片中，或者可以耦合到集成的驱动器开关，例如通过将电容器表面安装在半导体芯片上并使用任何合适形式的电表面耦合，例如凸点键合或导电胶粘剂。因此，驱动器中包含驱动电流的能量源，并且光源和驱动器非常靠近，这意味着可以以相对大的驱动电流非常快速地打开和关闭光源，以便输出高光功率、持续时间短的光脉冲。

在本公开的第一方面，提供一种光源系统，包括：光源；半导体芯片，其上安装有光源；第一驱动器，耦合到光源并被配置为控制向光源的第一驱动电流的供应以控制光源的操作，其中第一驱动器包括用于存储电能以产生第一驱动电流的第一电容器，其中第一驱动器包括集成在半导体芯片中并用于控制向光源提供第一驱动电流的第一开关。

第一驱动器可以被配置为在以下情况中运行：充电状态，在该状态下，所述第一电容器存储从电源接收的电荷；和发射状态，在该状态下，所述第一电容器放电以产生第一驱动电流，该第一驱动电流提供给所述光源以开启所述光源。

可以根据所需的第一驱动电流的大小和/或所需的第一驱动电流的持续时间和/或充电状态与发射状态之间的占空比之比，将第一电容器设置为任何合适的大小(即电容)。

第一驱动电流的至少95％可以从存储在第一电容器中的电能中获得。

所述第一驱动器还可包括第一开关，被配置为：在发射状态期间，闭合包括所述第一电容器和所述光源的第一驱动电流电路，以在所述光源和所述第一驱动器之间传递所述第一驱动电流；和在充电状态期间，在充电状态期间开启所述第一驱动电流电路，以停止向所述光源提供所述第一驱动电流。

第一开关可以耦合在所述光源的阴极端子与所述第一驱动器的参考电压之间，并且其中所述第一电容器耦合在所述光源的阳极端子和所述第一驱动器的参考电压之间。

光源系统还可包括控制器，被配置为控制所述第一开关，以控制所述第一驱动器在所述充电状态和发射状态之间的切换。

第一开关可包括第一晶体管，其中所述控制器被配置为通过控制所述第一晶体管的栅极/基极端子处的第一晶体管驱动器信号来控制所述第一开关的操作。