飞行时间照射电路的制作方法
【专利摘要】本公开内容的实施例涉及飞行时间照射电路。本公开内容的一些方面提供操作用于飞行时间（ToF）相机中的发光元件的驱动电路的系统和方法。DC-DC转换器被配置用于发射恒定电流，并且其并联耦合到被配置用于将驱动电路连接到接地端的第一调制开关。第一调制开关还被配置用于以希望的操作范围中的频率使连接在电流源与接地端之间交替，以产生AC电流。在一些实施例中，RC电路元件耦合到发光元件的输出电极并且被配置用于施加反向偏置以减少发光元件的关断时间。在一些实施例中，第二调制开关耦合到输出电极并且被配置用于在发光元件两端施加反向偏置。也公开其它系统和方法。
【专利说明】飞行时间照射电路
【背景技术】
[0001] 飞行时间（ToF ;Time-〇f-Flight)传感器发射经调制的光信号，该光信号由附近 物体反射并且由图像传感器收集，该图像传感器由实时分辨物体的PMD (光子混合器件）的 矩阵组成。每个PMD通过确定在发射的光信号与反射的光信号之间的相移来评估与附近物 体上的点的距离。跨越PMD矩阵收集的复合信息可以用于比如汽车碰撞检测系统、3维成 像、视频游戏界面和机器人以及其它应用这样的应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0002] 图1图示用于发光元件的驱动电路。
[0003] 图2A图示恒定电压DC-DC转换器的一些实施例。
[0004] 图2B图示恒定电流DC-DC转换器的一些实施例。
[0005] 图3A图示包括RC电路元件的用于发光元件的驱动电路的一些实施例。
[0006] 图3B图示用于图3A的驱动电路的一些实施例的时序图。
[0007] 图4A图示包括第二调制开关的用于发光元件的驱动电路的一些实施例。
[0008] 图4B图示用于图4A的驱动电路的一些实施例的时序图。
[0009] 图5图示包括图4的驱动电路的飞行时间检测器的一些实施例。
[0010] 图6图示用于操作包括RC电路元件或者包括第二调制开关的飞行时间检测器的 方法的一些实施例的框图。
【具体实施方式】
[0011] 参照附图进行这里的描述，其中相似标号一般用来全篇指代相似元件，并且其中 各种结构未必按比例绘制。在以下描述中，出于说明的目的，阐述许多具体细节以便有助于 理解。然而本领域技术人员可以清楚，可以以这些具体细节的更少的程度实现这里描述的 一个或者多个方面。在其它实例中，以框图形式示出已知结构和器件以有助于理解。
[0012] 飞行时间（ToF)测量利用已知光速以确定与附近物体的距离。ToF测量已经在汽 车碰撞检测系统、3维（3D)成像、视频游戏界面、机器人等中找到应用。在一些应用中，ToF 测量系统发射经调制的红外线信号并且通过测量反射的信号的相移来确定与附近物体的 距离，其中反射的信号由附近物体反射。按照可以生成经调制的红外线信号的频率来确定 调制的ToF相机的距离分辨率（即更高频率给予更高分辨率)。
[0013] 图1图示用于包括发光二极管（LED) 112的发光元件的驱动电路100。驱动电路 100包括被配置用于将输入电压调整成希望的操作电压的DC-DC转换器102、被配置用于在 切换期间去耦合DC-DC转换器102的阻塞电容器104、RC电路元件106和调制开关114,该 RC电路元件106还包括与电容器110并联配置的电阻器108,该调制开关还包括η型场效 应晶体管（nFET)。调制开关114被配置用于在向调制开关14的栅极施加电压时启用经过 LED 12的电流流动，从而接通调制开关114。在未施加电压时，停用经过LED 112的电流流动， 从而关断调制开关114。
[0014] 通过RC电路元件106来减少LED112的接通时间。在通过启用至调制开关114的 栅极的电压来接通调制开关114时，在电阻器108和电容器110两端的电压降为零，因为在 驱动电路100关断时，电容器110被完全放电。因而，LED112直接连接到供给电压，从而迫 使附加电流进入LED112直至电容器110被完全充电。尽管通过这样的手段增强接通时间， 但是驱动电路110不包含用于减少LED112的关断时间以进一步增强距离分辨率的机制。附 加地，阻塞电容器104可能耗用相对于其它驱动器部件的大量面积并且另外未随着其它部 件伸缩。一些互补驱动电路可以通过向LED112施加反向偏置来增强关断时间。在这些驱 动电路中，DC-DC转换器102的供给电压仍然需要用于去耦合的阻塞电容器104,这限制可 伸缩性。附加地，同步两个开关需要用于沿着不同路径行进的信号的附加电路装置和附加 时序约束，也增加了驱动电路100的复杂性。
[0015] 因而，本公开内容的一些方面提供一种操作用于ToF相机中的发光元件的驱动电 路的系统和方法。DC-DC转换器被配置用于发射恒定电流并且并联耦合到被配置用于将驱 动电路连接到接地端的第一调制开关。第一调制开关还被配置用于以希望的操作范围中的 频率使连接在电流源与接地端之间交替以产生AC电流。在一些实施例中，RC电路元件耦 合到发光元件的输出电极并且被配置用于施加反向偏置以减少发光元件的关断时间。在 一些实施例中，第二调制开关耦合到输出电极并且被配置用于在发光元件两端施加反向偏 置。也公开其它系统和方法。
[0016] 图2A图示恒定电压DC-DC转换器200A的一些实施例，该恒定电压DC-DC转换器 200A包括输入电压源202A、被配置用于启用输入功率的功率开关204A、电感器206A和阻塞 电容器208A。功率开关204A被配置用于将恒定电压DC-DC转换器200A分别连接到电感器 206A或者接地端212A。组合的电感器206A和阻塞电容器208A包括对输入电压源202A的 输入电压的低通滤波器。恒定电压DC-DC转换器200A的所得输出是在功率开关204A输出 处的矩形输入波形的平均值（即在DC-DC转换器200A的接通与关断状态之间的平均信号)。 恒定电压DC-DC转换器200A的输出电压由功率开关204A的占空比确定。通常，监视输出 电压并且与给定的应用相适地调整功率开关204A的占空比。出于这一目的，存在若干控制 技术，比如连续导通模式（CCM)和不连续导通模式（DCM)。一般而言，恒定电压DC-DC转换 器由于电感器206A和阻塞电容器208A的低通滤波器几何性而包括二阶回路。电阻器210A 代表恒定电压DC-DC转换器200A上的负载（即在后续实施例中讨论的发光元件和调制开关 的负载)。
[0017] 图2B图示恒定电流DC-DC转换器200B的一些实施例，该恒定电流DC-DC转换器 包括输入电压202B、功率开关204B、电感器206B和电阻器210B，该电阻器代表恒定电流 DC-DC转换器200B上的负载。图2B中的电路是配置为电流源的DC-DC转换器200B。功率 开关204B将输入电压202B连接到电感器206B或者接地端212B。经过电感器206B的电流 与在电感器206B两端的电压降的积分（即平均值）成比例，并且因此由功率开关204B的占 空比确定。电流由控制器(未示出）监视，并且相应地调制占空比。对于恒定电流DC-DC转 换器200B的实施例，与图2的实施例的LC低通比对，通过使用电感器206B来生成平均值。 DC/DC转换器200B因此在理论上包括一阶回路。然而在实践中，DC/DC转换器200B由于电 流感测而也可以是二阶。
[0018] 在一些实施例中，对于ToF应用的需求包括随同若干瓦特的输出光功率的近似 1MHz到100MHz的AC频率范围。用于包括LED或者激光器的发光元件的快速接通时间和快 速关断时间可以提高调制的ToF相机的距离分辨率。为了得到用于发光元件的快速接通时 间，可以使用"过冲电压"，其中将恒定电流设置成大于所需门限值的值并且施加到发光元 件的输入电极(例如LED的正极)。可以通过向发光元件的输出电极(例如LED的负极)施加 正电压、因此提供反向偏置以实现LED的关断模式来实现快速关断时间。
[0019] 图3A图示用于LED112的驱动电路300A的一些实施例，该驱动电路包括电流源， 该电流源还包括耦合到LED112的正极的恒定电流DC-DC转换器200B，其中DC-DC转换器 200B被配置用于向LED112提供正向偏置。第一调制开关302A耦合到LED112的正极并且 被配置用于启用在一个频率的经调制的AC电流以偏置LED112。对于驱动电路300A的实施 例，第一调制开关302A包括η型场效应晶体管（nFET)、但是一般可以包括p型场效应晶体 管（pFET)、一个或者多个nFET和pFET的组合或者任何可以防止恒定电流到达LED112的正 极的器件。第一调制开关302A耦合到ToF成像器304A，该ToF成像器304A通过向第一调 制开关302A的栅极施加控制电压（Ctrl_V)来控制调制开关302A。在向调制开关302A施 加控制电压时，向恒定电流DC-DC转换器200B的输出电流被提供通向接地端的路径，并且 LED112不是活动的。在未向调制开关302A施加控制电压时，恒定电流DC-DC转换器200B 的输出电流无通向接地端的路径并且流向LED112的正极。因此，对于驱动电路300A的一 些实施例，未向调制开关302A施加控制电压包括启用恒定电流DC-DC转换器200B的输出 电流以在希望的频率偏置LED112。在LED112两端的所得电压（V_LED)然后产生以该频率 的经调制的光信号。
[0020] 驱动电路300A还包括RC电路元件306A，该RC电路元件耦合到LED112的负极并且 被配置用于向负极施加正电压以反向偏置LED112以实现LED112的快速关断时间。RC电路 元件306A还包括并联配置的电阻器308A和电容器310A。电阻器308A包括耦合到LED112 的负极的第一电阻器节点312A和耦合到接地端的第二电阻器节点314A。电容器310A包 括耦合到LED112的负极的第一电容器节点316A和耦合到接地端的第二电容器节点318A。 在关断第一调制开关302A时，在电容器310A中存储在电阻器308A两端引起的电压降。在 接通第一调制开关302A时，在电容器310A中的存储的电压开始放电，从而在LED112两端 暂时产生反向偏置、并且因此减少LED112的关断时间。
[0021] 恒定电流DC-DC转换器200B向LED112的正极提供的"过冲电压"减少LED112的 接通时间，而RC电路元件306A向LED112施加的前述反向偏置减少LED112的关断时间。 (单个)第一调制开关302A消除在包括多个调制开关的现有技术方式中所见的时序问题。驱 动电路300A也实现与LED112的门限电压独立的二极管电流，从而使发送的光功率独立于 温度(减轻可能造成LED112的热故障的LED112的过热)。与电压对比，恒定电流DC-DC转 换器200B用电流驱动LED112。因而无需阻塞电容器用于去耦合。这较一些其它现有技术 电路而言节省裸片面积并且增加可伸缩性。一些现有技术电路利用大于近似10V的供给电 压，其中第一调制开关302A必须耐受该供给电压。对于驱动电路300A的实施例，在第一调 制开关302A处的电压由LED112的电压(例如近似2V)和电阻器308A的电压(近似IV)组 成。
[0022] 图3B图示用于图3A的驱动电路的一些实施例的时序图300B。如果控制电压 (Ctrl_V)为零，则包括晶体管的第一调制开关302A不传导。恒定电流被迫经过LED112并 且引起在LED112两端的恒定电压降。附加地，迫使电流经过并联连接的电阻器308A和电容 器310A。在预定时间之后，电容器310A的电压被充电成某个值。在接通第一调制开关302A 时，迫使在LED112的正极和负极的电压（V_node)为零，并且对在电容器310A的电压进行 放电。在LED112两端的电压为负，因为RC_res与在LED112两端的电压之和为V_node，后 者为零。在预定时间之后，电容器310A的电压为零。
[0023] 图4A图示用于LED112的驱动电路400A的一些实施例，其中图3A的实施例的RC 电路元件306A已经被第二调制开关402A替换。恒定电流DC-DC转换器200B向LED112提 供输出电流，这由包括nFET的第一调制开关302A控制。向第一调制开关302A的栅极施 加第一控制电压（Ctrl_Vl)以使电流从LED112的正极离开转向接地端，从而有效地关断 LED112。在这一模式中，迫使第二调制开关402A的栅极接地。因此，负极经由电阻器404A连 接到恒定电压功率供应，并且在LED112两端施加反向偏置。反向偏置有助于实现LED112的 快速关断时间。去除第一控制电压允许电流流过LED112,从而有效地接通LED112。在这一 模式中，向第二调制开关402A的栅极施加第二控制电压（Ctrl_V2)，其中电流流过LED112 和第二调制开关402A。
[0024] 在一些实施例中，驱动电路400A的第一调制开关302A包括第一 η型场效应晶体 管，该第一 η型场效应晶体管还包括耦合到LED112的正极的第一扩散区、耦合到接地端的 第二扩散区和第一栅极，该第一栅极被配置用于接收第一控制电压以允许在第一扩散区 (例如源极)与第二扩散区(例如漏极)之间的电流流动，由此使恒定电流从LED112转向接地 端。在一些实施例中，驱动电路400Α的第二调制开关402Α包括第二η型场效应晶体管，该 第二η型场效应晶体管还包括耦合到LED112的负极的第三扩散区、耦合到接地端的第四扩 散区和第二栅极，该第二栅极被配置用于接收第二控制电压以允许在第三扩散区(例如源 极）与第四扩散区(例如漏极）之间的电流流动，由此向负极提供正电压。
[0025] 图4Β图示用于图4Α的驱动电路的一些实施例的时序图400Β。第一控制电压 (Ctrl_Vl)包括用于第一调制开关302A的第一控制信号。第二控制电压（Ctrl_V2)包括用 于第二调制开关402A的第二控制信号。在LED112两端的电压（V_LED)等于在LED112的 正极处的第一电压（V_nodel)与在LED112的负极处的第二电压（V_node2)之差，该第二电 压包括具有与V_nodel (和Ctrl_V2)的响应相似的响应的信号、但是也可以在LED112两端 提供反向偏置以促进LED112的快速关断。
[0026] 图5图示包括图4A的驱动电路的飞行时间（ToF)检测器500的一些实施例。恒 定电流DC-DC转换器200B向发光元件516提供输出电流，这由第一调制开关502控制，第 一调制开关502控制向发光元件516的输入电极递送恒定电流DC-DC转换器200B的输出 电流，以向发光兀件516提供正向偏置。第二调制开关504 f禹合到发光兀件516的输出电 极并且被配置用于从经过包括电阻器404A的电阻元件耦合到第二调制开关504的第二电 压源518向输出电极施加正电压，以反向偏置发光兀件516。
[0027] 如果发光元件516的输入电极连接到正电压而发光元件516的输出电极连接到接 地端，则发光兀件516被正向偏置。在发光兀件516两端的电压为正，并且发光兀件516发 光。如果输出电极连接到正电压而输入电极连接到接地端，则发光元件516被反向偏置。向 输入电极施加的电压减去向输出电极施加的电压（V_in - V_out)为负，并且发光兀件516 停止发光。作为结果，ToF检测器500的驱动电路（400A)需要2个开关（以将输入电极和 输出电极连接到接地端)。在驱动电路（400A)中，使用的正向偏置，以及经由电阻器404A 连接到输出电极的第二电压允许反向偏置。对于ToF检测器500的实施例，第一调制开关 502和第二调制开关包括nFET、但是一般可以包括pFET、一个或者多个nFET和pFET的组 合或者用于使电流流动分别从发光兀件516的输入电极和输出电极转移开的器件。在一些 实施例中，发光元件516包括LED，其中LED的输入电极包括正极而LED的输出电极包括负 极。在一些实施例中，发光兀件516包括激光器，其中激光器的输入电极包括与激光器的功 率连接，而激光器的输出电极包括与激光器的接地连接。
[0028] 在一些实施例中，第一调制开关502被配置用于启用来自驱动电路（400A)的恒定 电流以在某个频率偏置发光元件516从而提供AC源以使发光元件516在该频率照射。第 二调制开关504还被配置用于以该频率对于发光兀件516的输出电极在施加来自第二电压 源518的正偏置和接地端之间交替，以在该频率反向偏置发光元件。第二调制开关504被配 置用于在第一调制开关502将驱动电路（400A)连接到接地端时反向偏置发光元件516。第 二调制开关504还被配置用于在第一调制开关502启用恒定电流以正向偏置发光元件516 时连接到接地端。
[0029] 发光兀件516被配置用于发射第一经调制的光信号506。ToF检测器500还包括 被配置用于接收第二经调制的光信号510的ToF传感器508,其中第二经调制的光信号510 包括已经从一个或者多个附近物体(例如"3D景物"）反射的第一经调制的光信号506。ToF 成像器514包括ToF传感器508并且被配置用于向第一调制开关502提供第一控制电压 (Ctrl_Vl)而向第二调制开关504提供第二控制电压（Ctrl_V2)。第一经调制的光信号506 与Ctrl_Vl或者Ctrl_V2 (或者与Ctrl_Vl或者Ctrl_V2的倒数）成比例。在一些实施例 中，ToF传感器508将第二经调制的光信号510转换成经调制的电信号。因此，ToF成像器 514可以通过测量在经调制的电信号与Ctrl_Vl或者Ctrl_v2之间的相移来测量与一个或 者多个附近物体512的距离。在一些实施例中，ToF传感器508通过将光输入信号（即第二 经调制的光信号510)乘以电参考信号来直接提供与在第二经调制的光信号510与控制信 号Ctrl_Vl或者Ctrl_V2之间的相移成比例的信号，从而产生光子混合器件（PMD)。因此， 经调制的电信号仅可用于由ToF传感器508使用，其中ToF传感器508确定延迟并且提供 与相移、延迟、距离成比例的输出信号。
[0030] 注意在发射的第一经调制光信号506与控制信号Ctrl_Vl或者Ctrl_V2之间可能 有不想要的延迟。可以通过使用连接到LED的模数转换器（ADC)(见图3A的项目320A)来 测量这一延迟。
[0031] ToF成像器514被配置用于确定在第一经调制的光信号506与第二经调制的光信 号510之间的相移、由此确定与一个或者多个附近物体512上的点的距离，第一经调制的光 信号506是从该点反射的。ToF成像器514可以使用这一信息以构造附近物体512的3D图 像，用于在汽车中的碰撞前检测系统中的邻近检测等。
[0032] 图6图示方法600的一些实施例的框图，该方法用于操作包括RC电路元件或者包 括第二调制开关的ToF检测器。将理解尽管方法600被图示和描述为系列动作或者事件， 但是不会在限制意义上解释这样的动作或者事件的所示排序。例如，一些动作可以按照不 同顺序和/或与除了这里图示和/或描述的动作或者事件之外的其它动作或者事件并行出 现。此外，可以无需所有所示动作以实施这里的公开内容的实施例的一个或者多个方面。也 可以在一个或者多个分离动作和/或阶段中执行这里描绘的动作中的一个或者多个动作。 另外，可以使用用来产生软件、固件、硬件或者其任何组合的标准编程和/或工程技术来将 公开的方法实施为装置或者制品，以控制计算机实施公开的主题内容。
[0033] 在602,启用DC-DC转换器。DC-DC转换器被配置用于向第一调制开关提供恒定电 流，该第一调制开关耦合到发光元件的输入电极，该输入电极还包括LED的正极或者与激 光器的功率连接。第一调制开关被配置用于在某个频率(例如用于照射的AC频率）使连接 在DC-DC转换器的输出功率与接地端之间交替。
[0034] 在604,向第一调制开关施加第一方波控制电压以向发光元件的输入电极提供AC 电流，以该频率正向偏置发光元件。
[0035] 在一些实施例中，发光元件的输出电极包括用于LED的负极或者用于激光器的接 地连接。输出电极耦合到RC电路元件，该RC电路元件包括在输出电极与接地端之间并联 配置的电阻器和电容器。在606A，以图3A-3B的实施例的方式以该频率在发光元件两端施 加反向偏置。反向偏置有助于从发光元件的输出电极转移开电流以减少发光元件的关断时 间。
[0036] 在一些实施例中，发光元件的输出电极耦合到第二调制开关，该第二调制开关被 配置用于以该频率施加反向偏置以关断发光元件。在606B，向第二调制开关施加包括第一 方波控制电压的反相的第二方波控制电压，以在该频率在发光元件两端提供反向偏置。
[0037] 在608,以该频率从发光兀件发射第一经调制的光信号。在一些实施例中，第一经 调制的光信号包括红外线（IR)电磁辐射以免侵入电磁频谱的可见光范围。
[0038] 在610,第一经调制的光信号从一个或者多个附近物体反射以形成第二经调制的 光信号。
[0039] 在612,在ToF成像器内的ToF传感器接收第二经调制的光信号。在接收到第二调 制的光信号时，停止ToF照射时间。
[0040] 在614, ToF成像器确定在第一方波控制电压与经调制的电信号之间的相移、由此 确定与一个或者多个物体上的如下点的距离，第一经调制的光信号是从该点发射的。
[0041] 在616,停用DC-DC转换器。
[0042] 将理解本领域技术人员可以基于阅读和/或理解说明书和附图而想到等效变更 和/或修改。这里的公开内容包括所有这样的修改和变更并且一般未旨在于受限于此。例 如，虽然图示和描述这里提供的附图具有特定掺杂类型，但是将理解可以如本领域普通技 术人员将理解的那样利用备选掺杂类型。
[〇〇43] 此外，尽管已经关于若干实现方式中的仅一个实现方式公开特定特征或者方面， 但是这样的特征或者方面可以如可以希望的那样与其它实现方式的一个或者多个其它特 征和/或方面组合。另外，在措辞"包括（include)"，具有"、"有"和/或其变体在这里所 使用的程度上，这样的措辞旨在于在含义上为包括性的--如同"包括（comprise)"。另外， "示例"也仅为了意味着示例而不是最佳。也将理解出于简化和易于理解的目的而用相对于 彼此的特定尺度和/或定向图示这里描绘的特征、层和/或元件，并且实际尺度和/或定向 可以明显不同于这里所示尺度和/或定向。
【权利要求】
1. 一种驱动电路，包括： 电流源，耦合到发光元件的输入电极，并且被配置用于向所述输入电极提供恒定电流 以对所述发光元件提供正向偏置；以及 第一调制开关，耦合到所述发光元件的所述输入电极，并且被配置用于通过分别闭合 所述第一调制开关或者将所述驱动电路连接到接地端，来启用或者停用来自所述驱动电路 的所述恒定电流，以正向偏置所述发光元件。
2. 根据权利要求1所述的驱动电路，还包括：第二调制开关，耦合到所述发光元件的输 出电极，并且被配置用于从第二电压源施加正电压以反向偏置所述发光元件，所述第二电 压源经过电阻元件耦合到所述第二调制开关，其中所述第二调制开关还被配置用于在所述 第一调制开关将所述驱动电路连接到接地端时，反向偏置所述发光元件，并且其中所述第 二调制开关还被配置用于在所述第一调制开关启用所述恒定电流以正向偏置所述发光元 件时，将所述发光元件的所述输出电极连接到接地端。
3. 根据权利要求2所述的驱动电路，其中所述第一调制开关还被配置用于启用来自所 述驱动电路的所述恒定电流以在某个频率偏置所述发光元件，以提供用于使所述发光元件 在所述频率照射的AC源。
4. 根据权利要求3所述的驱动电路，其中所述第二调制开关还被配置用于以所述频率 在向所述发光元件的所述输出电极施加所述正电压和接地之间交替，从而以所述频率反向 偏置所述发光元件。
5. 根据权利要求1所述的驱动电路，电流源包括DC-DC转换器，所述DC-DC转换器还包 括： 电感器，与功率开关串联耦合；以及 输入电压源，与所述功率开关串联耦合，其中所述功率开关被配置用于通过分别闭合 所述功率开关或者将所述电感器连接到接地端，来启用或者停用所述输入电压源。
6. 根据权利要求5所述的驱动电路，其中所述发光元件包括发光二极管或者激光器。
7. 根据权利要求6所述的驱动电路，还包括：RC电路元件，被配置用于向所述发光二极 管的输出电极施加正电压以反向偏置所述发光二极管，所述RC电路元件包括 ： 第一电阻器，包括耦合到所述发光元件的所述输出电极的第一电阻器节点和耦合到接 地端的第二电阻器节点； 电容器，包括耦合到所述发光元件的所述输出电极的第一电容器节点和耦合到接地端 的第二电容器节点；并且 其中并联配置所述第一电阻器和所述电容器。
8. 根据权利要求2所述的驱动电路，所述第一调制开关包括第一η型场效应晶体管，所 述第一 η型场效应晶体管还包括： 第一扩散区，耦合到所述发光元件的所述输入电极； 第二扩散区，耦合到接地端；以及 第一栅极，被配置用于接收第一控制电压以允许在所述第一扩散区与所述第二扩散区 之间的电流流动，由此使所述恒定电流从所述发光元件转向接地端以停用所述发光元件。
9. 根据权利要求8所述的驱动电路，所述第二调制开关包括第二η型场效应晶体管，所 述第二η型场效应晶体管还包括： 第二电阻器，耦合到所述发光元件的所述输出电极并且连接到功率供应； 第三扩散区，耦合到所述发光二极管的所述输出电极； 第四扩散区，耦合到接地端；以及 第二栅极，被配置用于接收第二控制电压以允许在所述第三扩散区与所述第四扩散区 之间的电流流动、由此从所述第二电阻器向所述输出电极提供所述正电压。
10. -种飞行时间检测器，包括： 驱动电路，包括： DC-DC转换器，被配置用于提供恒定电流；以及 第一调制开关，耦合到发光元件的输入电极，并且被配置用于通过分别闭合所述调制 开关或者将所述驱动电路连接到接地端，来启用或者停用来自所述驱动电路的所述恒定电 流，以正向偏置所述发光元件。
11. 根据权利要求10所述的飞行时间检测器，所述DC-DC转换器还包括： 电感器，与功率开关串联耦合；以及 输入电压源，与所述功率开关串联耦合，其中所述功率开关被配置用于通过闭合所述 功率开关或者将所述电感器连接到接地端，来启用或者停用所述输入电压源。
12. 根据权利要求10所述的驱动电路，还包括：第二调制开关，耦合到所述发光元件的 输出电极，并且被配置用于从第二电压源施加正电压以反向偏置所述发光元件，所述第二 电压源经过电阻元件耦合到所述第二调制开关，其中所述第二调制开关还被配置用于在所 述第一调制开关将所述驱动电路连接到接地端时，反向偏置所述发光元件，并且其中所述 第二调制开关还被配置用于在所述第一调制开关启用所述恒定电流以正向偏置所述发光 元件时，将所述发光元件的所述输出电极连接到接地端。
13. 根据权利要求12所述的飞行时间检测器，其中： 所述第一调制开关还被配置用于在某个频率启用来自所述驱动电路的所述恒定电流 以在某个频率偏置所述发光元件，以提供用于使所述发光元件在所述频率照射的AC源；并 且 所述第二调制开关还被配置用于以所述频率在向所述发光元件的所述输出电极施加 所述正电压和接地之间交替，从而以所述频率反向偏置所述发光元件。
14. 根据权利要求10所述的飞行时间检测器，其中所述第一调制开关包括η型场效应 晶体管，所述η型场效应晶体管还包括： 第一扩散区，耦合到所述发光元件的所述输入电极； 第二扩散区，耦合到接地端；以及 第一栅极，被配置用于接收第一控制电压以允许在所述第一扩散区与所述第二扩散区 之间的电流流动；并且 其中施加所述第一控制电压允许在所述第一扩散区与所述第二扩散区之间的电流流 动，由此使所述恒定电流从所述发光元件转向接地端以停用所述发光元件。
15. 根据权利要求14所述的飞行时间检测器，还包括：第二调制开关，耦合到所述发光 元件的输出电极，所述第二调制开关包括： 第三扩散区，耦合到所述发光二极管的所述输出电极； 第四扩散区，耦合到接地端；以及 第二栅极，被配置用于接收第二控制电压以允许在所述第三扩散区与所述第四扩散区 之间的电流流动，由此向所述输出电极施加正电压；并且 其中所述正电压对所述发光元件提供反向偏置。
16. 根据权利要求14所述的飞行时间检测器，还包括： RC电路元件，被配置用于向所述发光元件的输出电极施加正电压，所述RC电路元件包 括： 电阻器，包括耦合到所述发光二极管的所述输出电极的第一电阻器节点和耦合到接地 端的第二电阻器节点； 电容器，与所述电阻器并联配置，所述电容器包括耦合到所述发光元件的所述输出节 点的第一电容器节点和耦合到接地端的第二电容器节点；并且 其中所述正电压对所述发光元件提供反向偏置。
17. -种飞行时间检测方法，包括： 启用耦合到DC-DC转换器的输出功率的功率开关，以向耦合到发光元件的输入电极的 第一调制开关提供恒定电流； 启用所述第一调制开关以向所述发光元件提供所述恒定电流； 在某个频率从所述发光元件发射第一经调制的光信号； 在飞行时间传感器处接收包括反射的经调制的光信号的第二经调制的光信号；以及 确定在所述第一经调制的光信号与所述第二经调制的光信号之间的相移，以确定与物 体上的点的距离，所述第一经调制的光信号是从所述点反射的。
18. 根据权利要求17所述的方法，其中所述第一调制开关还被配置用于通过在所述频 率分别闭合所述第一调制开关或者将所述DC-DC转换器的所述输出功率连接到接地端，来 向所述发光元件提供AC源，以在所述频率产生所述经调制的光信号。
19. 根据权利要求17所述的方法，还包括：将所述发光二极管的输出电极耦合到RC电 路元件的第一节点，所述RC电路元件包括在所述输出电极与接地端之间并联配置的电阻 器和所述电容器，其中所述RC电路元件向所述发光二极管的输出电极提供正电压以反向 偏置所述发光二极管。
20. 根据权利要求17所述的方法，还包括将所述发光元件的输出电极耦合到第二调制 开关，所述第二调制开关被配置用于在所述频率向所述发光元件的所述输出电极施加正电 压以反向偏置所述发光元件，其中所述第二调制开关还被配置用于在所述第一调制开关将 所述DC-DC转换器的所述输出功率连接到接地端时，反向偏置所述发光元件，并且其中所 述第二调制开关还被配置用于在所述第一调制开关启用所述恒定电流以正向偏置所述发 光元件时，将所述发光元件的所述输出电极连接到接地端。
【文档编号】G01S7/48GK104111462SQ201410159053
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年4月18日 优先权日:2013年4月19日
【发明者】M·马克, M·戴拉彻, M·弗拉斯彻, J·普莱恩萨克 申请人:英飞凌科技股份有限公司