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CN109412012B - 激光源产生电路及均衡方法 - Google Patents

激光源产生电路及均衡方法 Download PDF

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CN109412012B CN201811212894.5A CN201811212894A CN109412012B CN 109412012 B CN109412012 B CN 109412012B CN 201811212894 A CN201811212894 A CN 201811212894A CN 109412012 B CN109412012 B CN 109412012B
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Abstract

本发明提供一种激光源产生电路及均衡方法，包括：对输入信号进行脉冲调制得到驱动信号的激光驱动模块；产生补偿激光驱动模块的均衡信号的均衡模块；基于补偿后的驱动信号输出稳定的激光信号的发光模块。基于输入信号产生激光源的驱动信号；产生补偿所述驱动信号的均衡信号；并基于均衡信号补偿驱动信号，以得到稳定的驱动信号；基于稳定的驱动信号驱动发光模块输出稳定的光信号。本发明根据未补偿的激光驱动模块输出信号，确定均衡信号的波形，从而抵消PCB及激光器本身的非理想效应；同时，通过检测激光驱动模块的工作温度，动态地调整均衡模块的系数，使得输出波形不随温度变化。

Description

激光源产生电路及均衡方法
技术领域
本发明涉及激光雷达及3D检测领域，特别是涉及一种激光源产生电路及均衡方法。
背景技术
自动驾驶、手势识别及机器视觉等应用领域都需要高精度、高分辨率、实时的测距功能。因此，基于TOF(Time of Flight，光子飞行时间)的激光雷达技术得到了越来越广泛的应用。
基于TOF的激光雷达技术，由发射端和接收端组成。发射端产生脉冲调制的激光信号，接收端检测从目标物体反射回来的光信号，并根据光子飞行的时间来计算目标物体的距离。检测距离主要受发射端功率及接收端的灵敏度影响。因此，为了提高检测距离，发射端需要产生较大功率的脉冲激光信号。
由于PCB(印刷电路板)和激光器的寄生效应和激光器本身的非理想效应，直接在激光驱动器的输入端加快速的阶跃电压信号时，激光器会产生短暂的振荡信号。对于不同的激光器及不同的外围电路和PCB布局设计，此振荡信号的幅度、频率及持续时间都不同，而且会随着温度变化。发射端的振荡光信号会影响接收端的检测性能，而且过大的振荡光信号会对人眼造成伤害。
因此，如何针对不同的激光器、温度，提出一种普适的解决发射端振荡问题的电路及方法，已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种激光源产生电路及均衡方法，用于解决现有技术中激光发射端输出信号振荡的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种激光源产生电路，所述激光源产生电路至少包括：
激光驱动模块，接收输入信号，对所述输入信号进行脉冲调制，以得到驱动信号；
均衡模块，连接于所述激光驱动模块的两端，并根据所述驱动信号产生补偿所述激光驱动模块的均衡信号；
发光模块，连接所述激光驱动模块的输出端，基于补偿后的驱动信号输出稳定的激光信号。
可选地，所述均衡模块包括相位检测单元、幅度检测单元及均衡信号产生单元；
所述相位检测单元接收所述激光驱动模块的输出信号，用于检测所述驱动信号的上升沿及下降沿；
所述幅度检测单元接收所述激光驱动模块的输出信号，用于检测所述驱动信号在上升沿及下降沿处的振荡信号的幅度及持续时间；
所述均衡信号产生单元连接于所述相位检测单元及所述幅度检测单元的输出端，根据所述相位检测单元及所述幅度检测单元的输出信号在所述驱动信号在上升沿及下降沿产生与所述振荡信号对应的均衡信号。
可选地，所述均衡模块还连接一温度检测模块，基于所述温度检测模块检测到的温度信息补偿所述驱动信号。
可选地，所述激光驱动模块为电流模电路结构。
可选地，所述发光模块包括发光二极管，所述发光二极管的正极连接所述激光驱动模块的输出端、负极接地。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种激光源产生电路的均衡方法，所述激光源产生电路的均衡方法至少包括：
基于输入信号产生激光源的驱动信号；
基于所述驱动信号的波形产生补偿所述驱动信号的均衡信号；
并基于所述均衡信号补偿所述驱动信号中的振荡成分，以得到稳定的驱动信号；
基于所述稳定的驱动信号驱动发光模块输出稳定的光信号。
可选地，产生所述均衡信号的方法包括：
检测所述驱动信号的上升沿、所述驱动信号的下降沿、所述驱动信号上升沿处的振荡信号以及所述驱动信号下降沿处的振荡信号；
基于所述驱动信号的上升沿、所述驱动信号的下降沿、所述驱动信号上升沿处的振荡信号以及所述驱动信号下降沿处的振荡信号调整所述均衡信号的幅度、延时或脉冲宽度。
可选地，所述激光源产生电路的均衡方法还包括：基于所述激光源产生电路的工作环境温度调整所述均衡信号的幅度、延时或脉冲宽度。
如上所述，本发明的激光源产生电路及均衡方法，具有以下有益效果：
本发明的激光源产生电路及均衡方法根据激光驱动模块在不带均衡模块时的输出波形，确定需要均衡信号的波形以及均衡模块的各项系数，使得均衡模块在上升沿及下降沿产生与输出光信号波形对应的均衡电流，从而抵消PCB及激光器本身的非理想效应；同时，通过检测激光驱动模块的工作温度，动态地调整均衡模块的系数，使得输出波形不随温度变化。
附图说明
图1显示为本发明的激光源产生电路的一种结构示意图。
图2显示为本发明的激光驱动模块的结构示意图。
图3显示为本发明的均衡模块的结构示意图。
图4显示为本发明的激光源产生电路的另一种结构示意图。
图5显示为本发明的激光源产生电路的均衡方法的原理示意图。
元件标号说明
1 激光源产生电路
11 激光驱动模块
12 均衡模块
121 相位检测单元
122 幅度检测单元
123 均衡信号产生单元
13 发光模块
14 温度检测模块
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1～图5。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
实施例一
如图1所示，本实施例提供一种激光源产生电路1，所述激光源产生电路1包括：
激光驱动模块11，均衡模块12及发光模块13。
如图1所示，所述激光驱动模块11接收输入信号Vin，对所述输入信号Vin进行脉冲调制，以得到驱动信号。
具体地，在本实施例中，所述激光驱动模块11为电流模电路结构。如图2所示，所述激光驱动模块11包括第一输入管N1，第二输入管N2，电流源S1，第一负载R1及第二负载R2。所述第一输入管N1及所述第二输入管N2构成差分对管，所述第一输入管N1及所述第二输入管N2的源极相连并连接所述电流源S1后接地；所述第一输入管N1及所述第二输入管N2的栅极连接所述输入信号Vin；所述第一输入管N1及所述第二输入管N2的漏极分别通过所述第一负载R1及所述第二负载R2连接电源VCC；所述第二输入管N2的漏极作为输出端Out。
需要说明的是，所述激光驱动模块11的结构包括但不限于本实施例所列举，任意能对所述输入信号Vin进行脉冲调制，进而驱动所述发光模块13的电路结构均适用于本发明，在此不一一列举。
如图1所示，所述均衡模块12连接于所述激光驱动模块11的两端，并根据所述驱动信号产生补偿所述激光驱动模块11的均衡信号。
具体地，所述均衡模块12包括相位检测单元121、幅度检测单元122及均衡信号产生单元123。
更具体地，所述相位检测单元121接收所述激光驱动模块11的输出信号(所述驱动信号)，用于检测所述驱动信号的上升沿及下降沿。所述相位检测单元121可采用任意鉴相电路实现，在此不一一列举。
更具体地，所述幅度检测单元122接收所述激光驱动模块11的输出信号(所述驱动信号)，用于检测所述驱动信号在上升沿及下降沿处的振荡信号的幅度及持续时间。所述幅度检测单元122基于所述驱动信号的幅度确定振荡信号发生的位置、幅值及持续时间。在本实施例中，通过比较器比较所述驱动信号与参考信号的值，以此确定振荡信号的位置、幅值及持续时间，任意可实现幅度检测的电路结构均适用于本发明，不以本实施例为限。
更具体地，所述均衡信号产生单元123连接于所述相位检测单元121及所述幅度检测单元122的输出端，根据所述相位检测单元121及所述幅度检测单元122的输出信号在所述驱动信号在上升沿及下降沿产生与所述振荡信号对应的均衡信号。
如图1所示，所述发光模块13连接所述激光驱动模块11的输出端，基于补偿后的驱动信号输出稳定的激光信号。
具体的，在本实施例中，所述发光模块13采用发光二极管实现，所述发光二极管的正极连接所述激光驱动模块11的输出端、负极接地。当所述驱动信号大于发光二极管的导通电压时驱动所述发光二极管点亮。
实施例二
如图4所示，本实施例提供一种激光源产生电路1，与实施例一的不同之处在于，所述激光源产生电路1还包括温度检测模块14。
具体地，所述温度检测模块14连接所述均衡模块12，所述温度检测模块14检测所述激光驱动模块11的工作温度，并基于所述温度检测模块14检测到的温度信息补偿所述驱动信号。
实施例三
如图5所示，本实施例提供一种激光源产生电路的均衡方法，所述激光源产生电路的均衡方法包括：
1)基于输入信号产生激光源的驱动信号。
具体地，在本实施例中，基于所述激光驱动模块11对所述输入信号Vin进行调制得到激光源的驱动信号。如图5所示，由于所述激光驱动模块11本身的特性不同，所述激光驱动模块11的输出信号会存在振荡，由未进行补偿的光信号L0(与所述驱动信号基本一致)可知，所述光信号L0跟随所述输入信号Vin的电流信号Iin变化，但在所述输入信号Vin的电流信号Iin的上升沿及下降沿存在振荡。
2)基于所述驱动信号的波形及所述激光源产生电路的工作环境温度产生补偿所述驱动信号的均衡信号。
具体地，21)检测所述驱动信号的上升沿、所述驱动信号的下降沿、所述驱动信号上升沿处的振荡信号以及所述驱动信号下降沿处的振荡信号。
具体地，22)基于所述驱动信号的上升沿、所述驱动信号的下降沿、所述驱动信号上升沿处的振荡信号以及所述驱动信号下降沿处的振荡信号调整所述均衡信号的幅度、延时或脉冲宽度。
更具体地，所述均衡信号Iequ为多个脉冲信号。在所述光信号L0的上升沿，所述均衡信号Iequ为下拉脉冲；在所述光信号L0的下降沿，所述均衡信号Iequ为上拉脉冲。各脉冲的幅值与对应相位的振荡幅度有关，各脉冲的宽度与对应相位的振荡持续时间有关，具体数值以各脉冲与所述振荡信号叠加后抵消振荡为准，在此不一一赘述。一般地，振荡信号的幅度越大，所述均衡信号Iequ中脉冲信号的幅度越大；振荡信号的持续时间越长，所述均衡信号Iequ中脉冲信号的脉冲宽度越大。
具体地，同时，23)基于所述激光源产生电路1的工作环境温度调整所述均衡信号的幅度、延时或脉冲宽度。
更具体地，由于温度对于不同激光驱动模块11的影响不同，因此，可针对一激光驱动模块在不同温度下产生的驱动信号进行测试，并基于该测试结果建立查找表，针对查找表中的内容获取当前温度下驱动信号的补偿量。
需要说明的是，根据所述激光驱动模块11的输出信号产生所述均衡信号，或者根据所述激光源产生电路的工作环境温度所述均衡信号，两者可分别单独执行，不以本实施例为限。
3)基于所述均衡信号补偿所述驱动信号中的振荡成分，以得到稳定的驱动信号。
具体地，将所述均衡信号补偿到所述驱动信号中，通过互补抵消所述驱动信号中的振荡成分。
4)基于所述稳定的驱动信号驱动发光模块输出稳定的光信号。
具体地，如图5所示，经补偿后的光信号L1与所述输入信号Vin的电流信号Iin基本保持一致，且不存在振荡，稳定性高。
本发明的激光源产生电路及均衡方法通过对驱动信号进行补偿，从而抵消PCB及激光器本身的非理想效应，并根据激光驱动模块的工作温度动态地调整均衡模块的系数，得到稳定输出，进而产生无振荡的脉冲调制大功率光信号。
综上所述，本发明提供一种激光源产生电路及均衡方法，包括：激光驱动模块，接收输入信号，对所述输入信号进行脉冲调制，以得到驱动信号；均衡模块，连接于所述激光驱动模块的两端，并根据所述驱动信号产生补偿所述激光驱动模块的均衡信号；发光模块，连接所述激光驱动模块的输出端，基于补偿后的驱动信号输出稳定的激光信号。基于输入信号产生激光源的驱动信号；基于所述驱动信号的波形产生补偿所述驱动信号的均衡信号；并基于所述均衡信号补偿所述驱动信号中的振荡成分，以得到稳定的驱动信号；基于所述稳定的驱动信号驱动发光模块输出稳定的光信号。本发明的激光源产生电路及均衡方法根据激光驱动模块在不带均衡模块时的输出波形，确定需要均衡信号的波形以及均衡模块的各项系数，使得均衡模块在上升沿及下降沿产生与输出光信号波形对应的均衡电流，从而抵消PCB及激光器本身的非理想效应；同时，通过检测激光驱动模块的工作温度，动态地调整均衡模块的系数，使得输出波形不随温度变化。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种激光源产生电路，其特征在于，所述激光源产生电路至少包括：
激光驱动模块，接收输入信号，对所述输入信号进行脉冲调制，以得到驱动信号；
均衡模块，连接于所述激光驱动模块的两端，并根据所述驱动信号产生补偿所述激光驱动模块的均衡信号；所述均衡模块包括相位检测单元、幅度检测单元及均衡信号产生单元；所述相位检测单元接收所述激光驱动模块的输出信号，用于检测所述驱动信号的上升沿及下降沿；所述幅度检测单元接收所述激光驱动模块的输出信号，用于检测所述驱动信号在上升沿及下降沿处的振荡信号的幅度及持续时间；所述均衡信号产生单元连接于所述相位检测单元及所述幅度检测单元的输出端，根据所述相位检测单元及所述幅度检测单元的输出信号在所述驱动信号在上升沿及下降沿产生与所述振荡信号对应的均衡信号；
发光模块，连接所述激光驱动模块的输出端，基于补偿后的驱动信号输出稳定的激光信号。
2.根据权利要求1所述的激光源产生电路，其特征在于：所述均衡模块还连接一温度检测模块，基于所述温度检测模块检测到的温度信息补偿所述驱动信号。
3.根据权利要求1所述的激光源产生电路，其特征在于：所述激光驱动模块为电流模电路结构。
4.根据权利要求1所述的激光源产生电路，其特征在于：所述发光模块包括发光二极管，所述发光二极管的正极连接所述激光驱动模块的输出端、负极接地。
5.一种如权利要求1～4任意一项所述的激光源产生电路的均衡方法，其特征在于，所述激光源产生电路的均衡方法至少包括：
基于输入信号产生激光源的驱动信号；
基于所述驱动信号的波形产生补偿所述驱动信号的均衡信号；
并基于所述均衡信号补偿所述驱动信号中的振荡成分，以得到稳定的驱动信号；
基于所述稳定的驱动信号驱动发光模块输出稳定的光信号。
6.根据权利要求5所述的激光源产生电路的均衡方法，其特征在于：产生所述均衡信号的方法包括：
检测所述驱动信号的上升沿、所述驱动信号的下降沿、所述驱动信号上升沿处的振荡信号以及所述驱动信号下降沿处的振荡信号；
基于所述驱动信号的上升沿、所述驱动信号的下降沿、所述驱动信号上升沿处的振荡信号以及所述驱动信号下降沿处的振荡信号调整所述均衡信号的幅度、延时或脉冲宽度。
7.根据权利要求5所述的激光源产生电路的均衡方法，其特征在于：所述激光源产生电路的均衡方法还包括：基于所述激光源产生电路的工作环境温度调整所述均衡信号的幅度、延时或脉冲宽度。
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