自动功率控制电路及方法与流程

1.本公开的实施例涉及激光测距领域，并且具体涉及一种用于激光二极管的自动功率控制电路及方法。


背景技术：

2.利用激光实现测距已经是一项成熟的技术，其通常包括测量相位差的非直接飞行时间(itof，indirect time of flight)方法和测量时间的直接飞行时间(dtof，direct time of flight)方法。dtof方法是通过发出短脉冲光，然后测量发射的光返回所需的时间来检测测距器件与物体之间的距离。相对于itof方法，dtof的发射端通常使用纳秒甚至皮秒级别的短脉冲激光，并且需要探测器在光子到达时刻立即做出反应。dtof方法具有测量精准、响应快速、低功耗以及多物体同步检测准确等优点，但是dtof方法同时对温度具有高敏感性。即dtof方法易于受到温度的影响，在环境温度变化时，测距器件的发射功率会随着温度变化，从而影响dtof测距的准确度。例如，测距器件中的内阻通常为负温度系数，在相同的电源供应下，内阻值与温度呈现反比，从而流经该内阻的驱动电流与温度就呈现正比，这导致随着温度的升高，驱动电流逐渐增大。
3.对于温度带来的发射功率不稳定的问题，现有技术中通常通过调节驱动电流的大小，来控制发射功率保持恒定。
4.图1示出了一种现有技术中的用于激光测距的激光头端的结构示意图。如图1所示，激光头端100包括激光二极管(ld，laser diode)101和光电二极管(pd，photo diode)102。ld 101和pd 102的一端共用相同的正电压，pd 102的另一端连接驱动器管理器103，而ld 101的另一端连接激光二极管驱动器104。其中，ld 101用于发射激光，pd 102检测ld 101的发光强度，ld 101发出的光越强，pd 102输出的电流就越大，而ld 101发出的光越弱，pd 102输出的电流就越小。pd 102输出的电流的变化会导致驱动器管理器103的输出电压变化，进而控制激光二极管驱动器104的电压，这会导致ld 101两端的电压降变化，从而调整流经ld 101的电流。例如，在25摄氏度时，激光二极管的发射功率为4mw，其所需要的激光二极管的驱动电流为20ma，即将驱动电流的目标值设置为20ma。而在50摄氏度时，若不调整激光二极管的驱动电流，则发射功率可能仅有0.2mw，从而就会导致发光效率差。在这种情况下，为了仍将发射功率维持在4mw，就需要将激光二极管的驱动电流的目标值/设置值提高至24ma。为了改变驱动电流的目标值/设置值，就需要改变激光二极管ld的驱动电路的电路参数，这会使激光二极管ld发出的激光的光学性质有所改变，也会导致后续的计算变得复杂。并且目前的dtof方法通常都需要pd以及进一步的放大器，这进一步导致电路复杂且成本高。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，本公开的实施例提供了一种用于激光二极管的自动功率控制电路及方法，自动功率控制电路根据激光二极管的正向导通电压，来自适应地调整激
光二极管的激光脉冲的脉冲参数，所述激光二极管的激光脉冲的脉冲参数用于设置预定时间段内的脉冲总时长，从而使激光发射功率保持在预设范围内。采用该自动功率控制电路无需设置光电二极管pd，且可实现根据温度变化自适应地调整脉冲参数以达到不改变激光二极管的驱动电流设置值即可将发射功率维持稳定的效果。
6.根据本公开实施例，提供了一种自动功率控制电路，包括：电压测量单元，被配置为获取特定测量点处的指示电压，所述指示电压用于指示所述激光二极管的正向导通电压，并输出所述指示电压；以及处理器，被配置为响应于所述指示电压，输出脉冲参数控制信号，所述脉冲参数控制信号用于控制对所述激光二极管的激光脉冲的脉冲参数进行调整，以使激光发射功率保持在预设范围内，其中，所述激光二极管的激光脉冲的脉冲参数用于设置预定时间段内的脉冲总时长。
7.根据本公开实施例，所述自动功率控制电路还包括：功率控制单元，与所述处理器和所述激光二极管连接，并且被配置为根据所述处理器输出的脉冲参数控制信号，调整所述激光二极管的激光脉冲的脉冲参数。
8.根据本公开实施例，所述激光二极管的激光脉冲的脉冲参数包括脉冲数量、脉冲周期和占空比中至少一项。
9.根据本公开实施例，在所述脉冲参数包括所述脉冲数量时，所述处理器还被配置为响应于所述正向导通电压的取值增大，输出用于减少所述脉冲数量的脉冲参数控制信号。
10.根据本公开实施例，在所述脉冲参数包括所述脉冲数量时，所述处理器还被配置为响应于所述正向导通电压的取值减小，输出用于增加所述脉冲数量的脉冲参数控制信号。
11.根据本公开实施例，所述脉冲总时长通过以下任一项来设置：在预定脉冲周期和预定占空比的情况下，设置预定时间段内激光脉冲的脉冲数量；以及在预定脉冲数量的情况下，设置预定时间段内的激光脉冲的脉冲周期和占空比。
12.根据本公开实施例，在预定时间段内，保持所述激光脉冲的脉冲周期和占空比，调整所述激光脉冲的脉冲数量，使得所述脉冲总时长与有效驱动电流的乘积保持在预设阈值区间内，其中，所述脉冲总时长等于所述脉冲数量与每个激光脉冲的脉冲时长的乘积，所述有效驱动电流等于流过所述激光二极管的驱动电流与所述激光二极管的阈值电流之差。
13.根据本公开实施例，所述功率控制单元包括：多个开关，所述多个开关中每个开关的一端与所述激光二极管的负极连接，每个开关的另一端接地；驱动电流选择模块，被配置为提供与所述多个开关一一对应的多个电流控制输出，以控制流经所述激光二极管的电流大小；脉冲时间控制模块，被配置为提供与所述多个开关一一对应的多个时间控制输出，以控制所述激光二极管的开启时长；以及逻辑门模块，包括与所述多个开关一一对应的多个逻辑门，每个逻辑门接收与其对应的电流控制输出和时间控制输出，以控制与其对应的开关的导通或关断。
14.根据本公开实施例，所述脉冲时间控制模块被配置为根据所述处理器的所述脉冲参数控制信号，控制所述多个时间控制输出中的至少一个时间控制输出为高电平或低电平的时长。
15.根据本公开实施例，与所述多个开关一一对应的多个时间控制输出提供同一时间
控制输出信号。
16.根据本公开实施例，所述处理器还被配置为在所述激光二极管发射激光脉冲之前，输出驱动电流设置值，以控制流经所述激光二极管的驱动电流；所述驱动电流选择模块被配置为根据所述处理器的所述驱动电流设置值，控制所述多个电流控制输出中的至少一个电流控制输出为高电平或低电平；以及所述处理器还被配置为在所述激光二极管发射激光脉冲之后，保持所述驱动电流设置值不变，并且输出所述脉冲参数控制信号；所述脉冲时间控制模块被配置为根据所述脉冲参数控制信号，控制所述多个时间控制输出中与所设置的驱动电流相对应的时间控制输出为高电平或低电平的时长。
17.根据本公开实施例，所述电压测量单元包括模拟测量部分和模拟到数字转换器，所述模拟测量部分连接到所述特定测量点，并测量所述特定测量点处的模拟电压信号；以及所述模拟到数字转换器将所述模拟测量部分测量到的模拟电压信号转换为数字电压信号，并将该数字电压信号作为所述指示电压提供给所述处理器。
18.根据本公开实施例，所述电压测量单元中的模拟测量部分连接所述激光二极管的负极，并且测量所述激光二极管的负极处的模拟电压信号；所述模拟到数字转换器将所测量的所述激光二极管的负极处的模拟电压信号转化为数字电压信号，并将该数字电压信号作为所述指示电压提供给所述处理器；所述处理器基于所述数字电压信号来确定所述激光二极管的正向导通电压。
19.根据本公开实施例，所述自动功率控制电路不设置光电二极管。
20.根据本公开实施例，还提供一种自动功率控制方法，包括：获取特定测量点处的指示电压，所述指示电压用于指示所述激光二极管的正向导通电压；以及响应于所述指示电压，输出脉冲参数控制信号，所述脉冲参数控制信号用于控制对所述激光二极管的激光脉冲的脉冲参数进行调整，以使激光发射功率保持在预设范围内，其中，所述激光二极管的激光脉冲的脉冲参数用于设置预定时间段内的脉冲总时长。
21.根据本公开实施例，所述脉冲参数包括脉冲数量、脉冲周期和占空比中至少一项。
22.根据本公开实施例，所述脉冲总时长通过以下任一项来设置：在预定脉冲周期和预定占空比的情况下，设置预定时间段内激光脉冲的脉冲数量；以及在预定脉冲数量的情况下，设置激光脉冲的脉冲周期和占空比。
23.根据本公开实施例，在所述脉冲参数包括所述脉冲数量时，响应于所述正向导通电压的取值增大，输出用于减少所述脉冲数量的脉冲参数控制信号。
24.根据本公开实施例，在所述脉冲参数包括所述脉冲数量时，响应于所述正向导通电压的取值减小，输出用于增加所述脉冲数量的脉冲参数控制信号。
25.根据本公开实施例，所述自动功率控制方法还包括：在所述激光二极管发射激光脉冲之前，输出驱动电流设置值，以控制流经所述激光二极管的驱动电流；以及在所述激光二极管发射激光脉冲之后，保持流经所述驱动电流设置值不变，并且响应于所述指示电压，调整所述激光二极管的激光脉冲的脉冲参数以设置预定时间段内的脉冲总时长，从而使激光发射功率保持在预设范围内。
26.通过采用本公开的自动功率控制电路及方法，无需设置光电二极管pd，且可实现根据温度变化自适应地调整激光二极管的激光脉冲的脉冲参数，而不是像现有技术那样直接调整激光二极管的驱动电流设置值，从而可以达到低成本且便捷地将发射功率维持稳定
的效果。
附图说明
27.为了更清楚地说明本公开的实施例的技术方案，下面将对实施例的描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些示例性实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
28.图1为现有技术中的激光半导体头端的内部结构的示意图；
29.图2为本公开至少一个实施例提供的一种自动功率控制电路的示意图；
30.图3为本公开至少一个实施例提供的另一种自动功率控制电路的示意图；
31.图4为本公开至少一个实施例提供的自动功率控制电路中的功率控制单元的示意图；
32.图5为本公开至少一个实施例提供的自动功率控制方法的流程图；
33.图6为本公开至少一个实施例提供的激光二极管的激光波形的示意图。
具体实施方式
34.为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
35.除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。
36.本公开中使用的“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
37.本公开至少一个实施例提供一种用于激光二极管的自动功率控制电路，包括：电压测量单元，被配置为获取特定测量点处的指示电压，所述指示电压用于指示所述激光二极管的正向导通电压，并向处理器输出所述指示电压；以及处理器，被配置为响应于所述指示电压的改变，输出脉冲参数控制信号，所述脉冲参数控制信号用于控制对所述激光二极管的激光脉冲的脉冲参数进行调整以使激光发射功率保持在预设范围内，其中，所述激光二极管的激光脉冲的脉冲参数用于设置预定时间段内的脉冲总时长。
38.本公开至少一个实施例还提供一种用于激光二极管的自动功率控制方法，包括：获取特定测量点处的指示电压，所述指示电压用于指示所述激光二极管的正向导通电压；以及响应于所述指示电压，输出脉冲参数控制信号，所述脉冲参数控制信号用于控制对所述激光二极管的激光脉冲的脉冲参数进行调整以使激光发射功率保持在预设范围内，其中，所述激光二极管的激光脉冲的脉冲参数用于设置预定时间段内的脉冲总时长。
39.通过采用本公开的用于激光二极管的自动功率控制电路及方法，无需设置光电二
极管pd，且可实现根据温度的变化自适应的调整激光二极管的激光脉冲的脉冲参数，达到成本低且在操作中无需实时调整激光二极管的驱动电流的设置值即可将发射功率维持稳定的效果。也就是说，在操作中，一旦设置了驱动电流设置值来控制激光二极管的驱动电流，即使激光二极管的发光功率出现变化，也不调整所设置的驱动电流设置值，而仅调整激光二极管在预定时间段内的激光脉冲总时长，从而达到稳定激光二极管的激光发射功率的效果。
40.以下结合图2至图5来描述根据本公开的实施例的示例自动功率控制电路及示例方法。
41.图2示出了根据本公开的实施例提供的一种用于激光二极管的自动功率控制电路的示意图。
42.如图2所示，自动功率控制电路200包括电压测量单元210和处理器220。此外，自动功率控制电路200还包括电源部分(未示出)。自动功率控制电路200外接激光二极管230，激光二极管230的正极和负极分别连接在自动功率控制电路200的两个不同的端口处，激光二极管230的正极与自动功率控制电路200的端口240连接，激光二极管230的负极与自动功率控制电路200的端口250连接。例如，由自动功率控制电路200的电源部分(未示出)向激光二极管230的的正极提供电源。
43.电压测量单元210获取特定测量点处的指示电压，所述指示电压用于指示所述激光二极管230的正向导通电压，并向处理器220输出所述指示电压。在本实施例中，所述特定测量点可以为是指激光二极管230的负极，并且所述指示电压可以是指激光二极管230的负极处的电压，也就是端口250处的电压。具体地，电压测量单元210连接激光二极管230的负极，并测量激光二极管230的负极处的电压，然后处理器220可以基于激光二极管230的负极处的电压来确定激光二极管230的正向导通电压。更具体地，通过自动功率控制电路200的电源部分所提供的电压是固定的，通过测量激光二极管230的负极处的电压并将电源部分所提供的电压与激光二极管230的负极处的电压相减，可以确定激光二极管230的正向导通电压。
44.本实施例中，电压测量单元210可以实时地测量所述指示电压，或者以预设的周期测量所述指示电压，比如每隔1s测量一次所述指示电压。而且，在本实施例中，所述指示电压可以为数字电压信号。
45.可选地，电压测量单元210包括模拟测量部分和模拟到数字转换器(analog to digital converter，adc)。所述模拟测量部分连接到所述特定测量点，并测量所述特定测量点处的模拟电压信号。例如，电压测量单元210可以为连接导线，或者可以为检测电阻。所述模拟到数字转换器将所述模拟测量部分测量到的模拟电压信号转换为数字电压信号，并将该数字电压信号作为所述指示电压提供给所述处理器。具体地，所述模拟测量部分测量端口250处的模拟电压信号，所述模拟到数字转换器可以将端口250处的模拟电压信号转换为数字电压信号，从而可由处理器220直接进行处理。例如，模拟到数字转换器可以是16位的模拟到数字转换器，其将测量到的模拟电压信号转换为16位的数字电压信号。
46.处理器220响应于所述指示电压的改变，输出脉冲参数控制信号。所述脉冲参数控制信号用于控制对激光二极管230的激光脉冲的脉冲参数进行调整，以使激光发射功率保持在预设范围内，其中，所述激光二极管230的激光脉冲的脉冲参数用于设置预定时间段内
的脉冲总时长。例如，所述预设范围可以相对于给定功率的偏差不超过10％的范围。
47.可选地，处理器220可以是中央处理单元(cpu，central processing unit)、单片机等具有处理能力的电子器件。例如，本公开的实施例中的处理器可以是一种集成电路芯片，可以是通用处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现成可编程门阵列(fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本技术实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，可以是x86架构或arm架构的。
48.在本实施例中，处理器220可以在每次从电压测量单元210获取到所述指示电压时，输出脉冲参数控制信号以调整激光二极管230的激光脉冲的脉冲参数。在另一种实施方式中，处理器220可以暂时保存从电压测量单元210获取到的所述指示电压，然后判断所述指示电压与初始控制激光二极管230发射激光时所获取的指示电压之间的差值是否超出预设阈值，在超出预设阈值时，才输出脉冲参数控制信号以调整一次激光二极管230的激光脉冲的脉冲参数。
49.在本实施例中，处理器220可以输出脉冲参数控制信号，通过控制所述激光二极管230与电源部分的连接来控制所述激光二极管230的发光。例如，可以在所述激光二极管230的端口240与电源部分之间设置控制开关，或者可以在所述激光二极管230的端口250与电源部分之间设置控制开关，并基于所述处理器220输出的脉冲参数控制信号控制所述控制开关，从而实现对激光二极管230发光的控制。
50.可选地，自动功率控制电路200还包括存储器(未示出)。电压测量单元210在测量到所述指示电压之后，将该指示电压保存在存储器中。处理器220定期从存储器中获取最新的指示电压，或者处理器220从存储器中获取最新的指示电压。处理器220在获取到最新的指示电压之后，根据该指示电压产生脉冲参数控制信号以调整脉冲参数。例如，在模拟到数字转换器是16位的模拟到数字转换器的情况下，存储器可以存储模拟到数字转换器输出的16位的数字信号。
51.可选地，脉冲参数可以包括脉冲数量。本实施例中脉冲数量指的是每秒内或者每个脉冲发射周期内的脉冲的个数，例如1s内有2000个。例如，处理器220被配置为根据所述指示电压确定所述激光二极管的正向导通电压，并且响应于所确定的正向导通电压的取值增大，输出用于减少脉冲数量的脉冲参数控制信号。可以将所述处理器220所确定的正向导通电压的取值与初始正向导通电压的取值进行比较，若所确定的正向导通电压的取值大于初始正向导通电压的取值，则输出用于减少脉冲数量的脉冲参数控制信号。例如，处理器220还被配置为响应于所确定的正向导通电压的取值减小，输出用于增加脉冲数量的脉冲参数控制信号。可以将从所述处理器220所确定的正向导通电压的取值与初始正向导通电压的取值进行比较，若所确定的正向导通电压的取值小于初始正向导通电压的取值，则输出用于增加脉冲数量的脉冲参数控制信号。
52.例如，所述脉冲参数控制信号可以直接指示脉冲数量，处理器220从存储器中获取到16位的数字电压信号，然后根据该数字电压信号计算脉冲数量。
53.如图6所示，其中示出了激光二极管的激光波形，其中t是脉冲发射周期，在一个脉冲发射周期内发射的脉冲数量pulse,train是可以被控制的，并且topt是脉冲发射周期内多个脉冲中的单个脉冲的脉冲时长。
54.假设激光二极管230发出的激光脉冲是理想的方波，则脉冲数量和激光二极管230的驱动电流的关系可以用以下公式表示：
55.(ipeak-ith)*pulse,train*topt*f＝popt,avg/η
56.其中，ipeak是驱动电流的峰值，ith激光二极管230发射激光脉冲的阈值电流，pulse,train是一个脉冲发射周期内的脉冲数量，f＝1/t。其中，η是激光脉冲的转换效率，popt,avg是激光脉冲的平均光功率。
57.应了解，根据本公开实施例，脉冲发射周期表示一个预设时间段，在该预设时间段内连续发射脉冲，所发射的每个脉冲具有相同的脉冲周期/频率。
58.可选地，处理器220可以根据上述公式来计算脉冲发射周期内的脉冲数量。可以理解的是，由于脉冲数量为整数，因此将激光二极管230的发射功率维持在某个固定值难以实现，因此本公开的实施例中，通过调整脉冲参数(例如脉冲数量)来将发射功率维持在预设的发射功率区间内，这样既可以保证激光脉冲的发光效果，又能够有效地降低实现难度。
59.可选地，激光二极管230的激光脉冲的脉冲参数包括脉冲数量、脉冲周期和占空比中的至少一项。通过调整所述脉冲参数，来调整预定时间段内的脉冲总时长，从而达到调整激光二极管230的激光发射功率的效果。例如，在激光二极管230的正向导通电压的取值增大的情况下，所述处理器220输出用于减少脉冲总时长的脉冲参数控制信号；在激光二极管230的正向导通电压的取值减小的情况下，所述处理器220输出用于增加脉冲总时长的脉冲参数控制信号。例如，脉冲总时长可以通过以下任一项来设置：在预定脉冲周期和预定占空比的情况下，设置预定时间段内激光脉冲的脉冲数量；在预定脉冲数量的情况下，设置激光脉冲的脉冲周期和占空比。
60.进一步可选地，在预设时间周期内，保持激光脉冲的脉冲周期和占空比，调整激光脉冲的脉冲数量，使得脉冲总时长与有效驱动电流的乘积保持在预设阈值区间内，其中，脉冲总时长等于脉冲数量与每个激光脉冲的脉冲时长的乘积。例如，该预设时间周期为脉冲周期，所述有效驱动电流等于流过激光二极管的驱动电流与所述激光二极管发射激光的阈值电流之差。例如，该预设时间周期为所述脉冲发射周期t。
61.根据本公开实施例，自动功率控制电路200可以不设置光电二极管。通过本实施例中自动功率控制电路200的结构，可以不设置光电二极管以及附件的放大器等器件，从而能够降低成本和电路的复杂度。然而，应了解，自动功率控制电路200也可以同时设置光电二极管，且光电二极管所检测的发光强度可以用于辅助或补偿根据本公开实施例的电压测量单元的测量结果。
62.图3示出了根据本公开的实施例提供的又一种自动功率控制电路的示意图。
63.在图3中，自动功率控制电路300包括电压测量单元310、处理器320和功率控制单元330，处理器320与电压测量单元310以及功率控制单元330连接。此外，自动功率控制电路300还包括电源部分(未示出)。类似于图2，自动功率控制电路300外接激光二极管340，激光二极管340的正极和负极分别连接在自动功率控制电路300的两个不同的端口处，激光二极管340的正极与自动功率控制电路300的端口350连接，激光二极管340的负极与自动功率控制电路300的端口360连接。例如，由自动功率控制电路300的电源部分(未示出)向激光二极管340的正极提供电源。
64.电压测量单元310获取特定测量点处的指示电压，所述指示电压用于指示所述激
光二极管340的正向导通电压。电压测量单元310向处理器320输出所述指示电压。本实施例中，所述特定测量点可以为是指激光二极管230的负极，并且所述指示电压可以是指激光二极管340的负极处的电压，也就是端口360处的电压。具体地，电压测量单元310连接激光二极管340的负极，并测量激光二极管340的负极处的电压，然后处理器320可以基于激光二极管230的负极处的电压来确定激光二极管340的正向导通电压。更具体地，通过自动功率控制电路300的电源部分所提供的电压是固定的，通过测量激光二极管340的负极处的电压并将电源部分所提供的电压与激光二极管340的负极处的电压相减，可以确定激光二极管340的正向导通电压。
65.本实施例中，电压测量单元310可以实时地测量所述指示电压，或者以预设的周期测量所述指示电压，比如每隔1s测量一次所述指示电压。而且，在本实施例中，所述指示电压可以为数字电压信号。
66.可选地，电压测量单元310包括模拟测量部分和模拟到数字转换器。所述模拟测量部分连接到所述特定测量点，并测量所述特定测量点处的模拟电压信号。例如，电压测量单元310可以为连接导线，或者可以为检测电阻。所述模拟到数字转换器将所述模拟测量部分测量到的模拟电压信号转换为数字电压信号，并将该数字电压信号作为所述指示电压提供给所述处理器320。例如，所述模拟测量部分测量端口360处的模拟电压信号，所述模拟到数字转换器可以将端口360处的模拟电压信号转换为数字电压信号，从而可由处理器320直接进行处理。例如，模拟到数字转换器可以是16位的模拟到数字转换器，其将测量到的模拟电压信号转换为16位的数字电压信号。
67.处理器320响应于所述指示电压的改变，输出脉冲参数控制信号，所述脉冲参数控制信号用于控制对激光二极管340的激光脉冲的脉冲参数进行调整，以使所述激光二极管340的激光发射功率保持在预设范围内，其中，所述激光二极管340的激光脉冲的脉冲参数用于设置预定时间段内的脉冲总时长。例如，所述预设范围可以相对于给定功率的偏差不超过10％的范围。
68.可选地，处理器320可以是中央处理单元(cpu，central processing unit)、单片机等具有处理能力的电子器件。例如，本公开的实施例中的处理器可以是一种集成电路芯片，可以是通用处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现成可编程门阵列(fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本技术实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，可以是x86架构或arm架构的。
69.此外，如图3所示，在本实施例中，功率控制单元330与处理器320连接。处理器310被配置为响应于正向导通电压的取值改变，向功率控制单元330输出所述脉冲参数控制信号。功率控制单元330被配置为根据处理器320输出的脉冲参数控制信号，调整激光二极管340的激光脉冲的脉冲参数。
70.在本实施例中，处理器320可以在每次从电压测量单元310获取到的所述指示电压时，向功率控制单元330发送一次所述脉冲参数控制信号以调整激光脉冲的脉冲参数，从而功率控制单元330调整一次激光二极管340的激光脉冲的脉冲参数。在另一种实施方式中，处理器320可以暂时保存所述指示电压，然后判断获取到的所述指示电压与初始控制激光二极管340发射激光时的初始指示电压之间的差值是否超出预设阈值，在超出预设阈值时，
才向功率控制单元330发送一次所述脉冲参数控制信号以调整激光脉冲的脉冲参数，从而功率控制单元330调整一次激光二极管340的激光脉冲的脉冲参数。
71.在本实施例中，处理器320可以输出脉冲参数控制信号，功率控制单元330可以根据所述脉冲参数控制信号控制所述激光二极管230与电源部分的连接，从而控制所述激光二极管340的发光。例如，可以在所述激光二极管230的端口240与电源部分之间设置控制开关，或者可以在所述激光二极管230的端口250与电源部分之间设置控制开关，所述功率控制单元330基于所述脉冲参数控制信号控制所述控制开关，从而实现对激光二极管230发光的控制。所述控制开关可以包括在所述功率控制单元330之内，或可以独立于所述功率控制单元330。
72.可选地，自动功率控制电路300还包括存储器(未示出)。电压测量单元310在测量到所述指示电压之后，将该所述指示电压保存在存储器中。处理器320定期从存储器中获取最新的所述指示电压值，或者处理器320从存储器中获取最新的所述指示电压。处理器320在获取到最新的正向导通电压的取值之后，根据该指示电压产生脉冲参数控制信号，以使得功率控制单元330调整脉冲参数。例如，在模拟到数字转换器可以是16位的模拟到数字转换器的情况下，存储器可以存储模拟到数字转换器输出的16位的数字信号。
73.可选地，脉冲参数可以包括脉冲数量。本实施例中脉冲数量指的是每秒内或者每个脉冲发射周期内的脉冲的个数，例如1s内有2000个。例如，处理器320被配置为根据所述指示电压确定所述激光二极管的正向导通电压，并且响应于所确定的正向导通电压的取值的增大，输出用于减少脉冲数量的脉冲参数控制信号。可以将所述处理器320所确定的正向导通电压的取值与初始正向导通电压的取值进行比较，若所确定的正向导通电压的取值大于初始正向导通电压的取值，则输出用于减少脉冲数量的脉冲参数控制信号。例如，处理器320还被配置为响应于所确定的正向导通电压的取值的减小，输出用于增加脉冲数量的脉冲参数控制信号。可以将所述处理器320所确定的正向导通电压的取值与初始正向导通电压的取值进行比较，若所确定的正向导通电压的取值小于初始正向导通电压的取值，则输出用于增加脉冲数量的脉冲参数控制信号。例如，所述脉冲参数控制信号可以直接指示脉冲数量，处理器320从存储器中获取到16位的数字电压信号，然后根据该数字电压信号计算脉冲数量。
74.假设激光二极管340发出的激光脉冲是理想的方波，则脉冲数量和激光二极管340的驱动电流的关系同样可以用以下公式表示：
75.(ipeak-ith)*pulse,train*topt*f＝popt,avg/η
76.其中，ipeak是驱动电流的峰值，ith激光二极管230发射激光脉冲的阈值电流，pulse,train是一个脉冲发射周期内的脉冲数量，topt是脉冲周期内的多个脉冲中的单个脉冲的脉冲时长，f＝1/t，t是脉冲发射周期，η是激光脉冲的转换效率，popt,avg是激光脉冲的平均光功率。
77.可选地，激光二极管340的激光脉冲的脉冲参数包括脉冲数量、脉冲周期和占空比中的至少一项。通过调整所述脉冲参数，来调整预定时间段内的脉冲总时长，从而达到调整激光二极管的激光发射功率的效果。例如，在激光二极管340的正向导通电压的取值增大的情况下，所述处理器320输出用于减少脉冲总时长的脉冲参数控制信号；在激光二极管340的正向导通电压的取值减小的情况下，所述处理器320输出用于增加脉冲总时长的脉冲参
数控制信号。
78.例如，脉冲总时长可以通过以下任一项来设置：在预定脉冲周期和预定占空比的情况下，设置预定时间段内激光脉冲的脉冲数量；在预定脉冲数量的情况下，设置激光脉冲的脉冲周期和占空比。
79.进一步可选地，在预设时间周期内，保持激光脉冲的脉冲周期和占空比，调整激光脉冲的脉冲数量，使得脉冲总时长与有效驱动电流保持在预设阈值区间内，其中，脉冲总时长等于脉冲数量与每个激光脉冲的脉冲时长的乘积，所述有效驱动电流等于流过激光二极管的驱动电流与所述激光二极管发射激光的阈值电流之差。例如，该预设时间周期为所述脉冲发射周期t。
80.根据本公开实施例，自动功率控制电路300可以不设置光电二极管。通过本实施例中自动功率控制电路300的结构，可以不设置光电二极管以及附件的放大器等器件，从而能够降低成本和电路的复杂度。然而，应了解，自动功率控制电路300也可以同时设置光电二极管，且光电二极管所检测的发光强度可以用于辅助或补偿根据本公开实施例的电压测量单元的测量结果。
81.图4示出了根据本公开的实施例的自动功率控制电路300中的功率控制单元330的示意图。
82.如图4所示，功率控制单元400包括多个开关、驱动电流选择模块420、脉冲时间控制模块430和逻辑门模块。功率控制单元400可以是图3中所示的功率控制单元330。
83.所述多个开关包括开关411、开关412、
……
、开关41n，n为大于等于2的整数。多个开关中的每个开关的一端与激光二极管450的负极连接，每个开关的另一端接地。例如多个开关可以包括6个开关，每个开关可以经由共同电阻460接地或单独电阻接地。激光二极管450可以是如图2所示的激光二极管230或图3中的激光二极管340。
84.驱动电流选择模块420被配置为提供与多个开关一一对应的多个电流控制输出，以控制流经激光二极管450的电流大小。可选地，所述驱动电流选择模块420可以从处理器320接收驱动电流设置值，并根据所述驱动电流设置值控制所述多个电流控制输出中的至少一个电流控制输出为高电平或低电平。
85.脉冲时间控制模块430配置为提供与多个开关一一对应的多个时间控制输出，以控制激光二极管450的开启时长。可选地，与所述多个开关一一对应的多个时间控制输出提供同一时间控制输出信号，即，所述脉冲时间控制模块430对于所述多个开关提供相同的时间控制输出信号。可选地，所述脉冲时间控制模块430从处理器320接收所述脉冲参数控制信号，并根据所述脉冲参数控制信号，控制所述多个时间控制输出中的至少一个时间控制输出为高电平或低电平的时长。
86.可选地，多个开关411、412、
…
41n中每个开关所对应的驱动电流的大小不同，在激光发射过程中，只有一个开关411、412、
…
41n导通。
87.可选地，多个开关411、412、
…
41n中每个开关所对应的驱动电流的大小相同或不同，在激光发射过程中，可以有至少一个开关411、412、
…
41n导通。
88.驱动电流选择模块420和脉冲时间控制模块430一起控制多个开关中的每个开关的导通和关断。例如，导通的开关数量越多，流经激光二极管450的电流(即驱动电流)就越大，而关断的开关数量越多，流经激光二极管450的电流就越小。设置由驱动电流选择模块
420和脉冲时间控制模块430二者的输出一起控制开关的导通或关断，可以更精确地实现对开关的控制，防止由于其中单个器件故障而使得开关无法正常导通或关断，从而可以更好的驱动激光二极管450。
89.逻辑门模块包括与多个开关一一对应的多个逻辑门，每个逻辑门接收与其对应的电流控制输出和时间控制输出，以控制与其对应的开关的导通或关断。多个逻辑门分别为逻辑门441、逻辑门442、
……
、和逻辑门44n，n为大于或等于2的整数。逻辑门441与开关411连接、逻辑门442与开关412连接、
……
、逻辑门44n与开关41n连接。本实施例中，多个逻辑门的数量和多个开关的数量相等，例如有8个开关，则就有8个逻辑门。多个开关中的每个开关可以由晶体管实现。逻辑门模块中的每个逻辑门可以是与门、或非门、异或门、或者或门。例如，逻辑门模块中的每个逻辑门都是与门，则驱动电流选择模块420的电流控制输出和脉冲时间控制模块430的时间控制输出均为“高电平”或者“1”时，逻辑门输出“高电平”或者“1”，使得对应的开关被控制为导通。又如，逻辑门模块440中的每个逻辑门都是或非门，则驱动电流选择模块420的电流控制输出和脉冲时间控制模块430的时间控制输出均为“低电平”或者“0”时，逻辑门输出“高电平”或者“1”，使得对应的开关被控制为导通。
90.可选地，处理器320还被配置为在激光二极管450发射激光脉冲之前，输出驱动电流设置值，以控制流经激光二极管450的驱动电流。驱动电流选择模块420被配置为根据所述驱动电流设置值，控制多个电流控制输出中的至少一个电流控制输出为高电平或低电平。例如，所述驱动电流设置值可以包括要输出高电平的电流控制输出的数量，从而驱动电流选择模块420根据该数量，选择对应数量的电流控制输出，比如4个。驱动电流选择模块420可以任意选择多个电流控制输出中哪些个，比如按照编号的顺序、随机、或者轮流选择。又如，所述驱动电流设置值可以包括驱动电流的预设大小/预设级别，驱动电流选择模块420就根据预设大小/预设级别与多个电流控制输出的对应关系，从多个电流控制输出中选择其中的至少一个电流控制输出。
91.可选地，处理器320还被配置为在激光二极管450发射激光脉冲之后，保持所述驱动电流设置值不变，并且输出所述脉冲参数控制信号，控制所述多个时间控制输出中与所设置的驱动电流相对应的时间控制输出为高电平或低电平的时长。脉冲时间控制模块430被配置为根据所述脉冲参数控制信号，控制多个时间控制输出中与所设置的驱动电流相对应的时间控制输出为高电平或低电平的时长。例如，所述脉冲参数控制信号可以指示脉冲数量，脉冲时间控制模块430按照所述脉冲参数控制信号所指示的脉冲数量、以及预设的脉冲周期和占空比，输出时间控制输出信号，从而实现在不改变驱动电流设置值的情况下对激光二极管的激光脉冲总时长的控制。
92.本实施例中，处理器320在激光二极管450每次发射激光脉冲之前，可以向功率控制单元400输出驱动电流设置值，从而通过功率控制单元400设置激光二极管450的初始驱动电流。这里的每次发射激光脉冲是指在激光二极管450进行初始化时、或者在需要改变激光二极管450的发光性质时，例如，在每次进行激光二极管450进行校准/初始化、或重新设置激光二极管450的工作模式或工作等级时，设置一次初始驱动电流，该初始驱动电流会对应于上述的初始正向导通电压。
93.此外，根据本公开实施例，还提供了一种激光二极管电路。该激光二极管电路包括：激光二极管，被配置为发射激光脉冲；电压测量单元，被配置为获取特定测量点处的指
示电压，所述指示电压用于指示所述激光二极管的正向导通电压，并输出所述指示电压；以及处理器，被配置为响应于所述指示电压，输出脉冲参数控制信号，所述脉冲参数控制信号用于控制对所述激光二极管的激光脉冲的脉冲参数进行调整，以使激光发射功率保持在预设范围内，其中，所述激光二极管的激光脉冲的脉冲参数用于设置预定时间段内的脉冲总时长。
94.如图2所示，根据本公开实施例的激光二极管电路包括激光二极管230，被配置为发射激光脉冲；电压测量单元210，被配置为获取特定测量点处的指示电压，所述指示电压用于指示所述激光二极管的正向导通电压，并输出所述指示电压；以及处理器220，被配置为响应于所述指示电压，输出脉冲参数控制信号，所述脉冲参数控制信号用于控制对所述激光二极管的激光脉冲的脉冲参数进行调整，以使激光发射功率保持在预设范围内，其中，所述激光二极管的激光脉冲的脉冲参数用于设置预定时间段内的脉冲总时长。
95.如图3所示，根据本公开实施例的激光二极管电路包括激光二极管340，被配置为发射激光脉冲；电压测量单元310，被配置为获取特定测量点处的指示电压，所述指示电压用于指示所述激光二极管的正向导通电压，并输出所述指示电压；以及处理器320，被配置为响应于所述指示电压，输出脉冲参数控制信号，所述脉冲参数控制信号用于控制对所述激光二极管340的激光脉冲的脉冲参数进行调整，以使激光发射功率保持在预设范围内，其中，所述激光二极管340的激光脉冲的脉冲参数用于设置预定时间段内的脉冲总时长。
96.根据本公开实施例，激光二极管电路还可以包括：功率控制单元330，与所述处理器320和所述激光二极管340连接，并且被配置为根据所述处理器320输出的脉冲参数控制信号，调整所述激光二极管340的激光脉冲的脉冲参数。
97.根据本公开实施例的激光二极管电路中包括的所述电压测量单元210/310、所述处理器220/320、以及所述功率控制单元330的操作，可以参考根据本公开实施例的自动功率控制电路中包括的所述电压测量单元210/310、所述处理器220/320、以及所述功率控制单元330的操作，在此不再赘述。
98.图5示出了根据本公开的实施例提供的一种自动功率控制方法的流程图。
99.如图5所示，自动功率控制方法500包括以下步骤：
100.步骤s510，获取特定测量点处的指示电压，所述指示电压用于指示所述激光二极管的正向导通电压。
101.步骤s520，响应于所述指示电压，输出脉冲参数控制信号，所述脉冲参数控制信号用于控制调整激光二极管的激光脉冲的脉冲参数以使激光发射功率保持在预设范围内，其中，所述激光二极管的激光脉冲的脉冲参数用于设置预定时间段内的脉冲总时长。
102.本实施例中的自动功率控制方法500可以由处理器执行，例如上述处理器220和处理器320。处理器执行该自动功率控制方法，可实现根据温度的变化实时地自适应的调整激光二极管的脉冲参数，从而可以无需像现有技术那样直接调整激光二极管的驱动电流设置值来调整发射功率，并且由处理器执行自动控制方法控制的电路无需设置光电二极管以及附加的放大器，还可以降低成本。
103.可选地，激光二极管230的激光脉冲的脉冲参数包括脉冲数量、脉冲周期和占空比中的至少一项。通过调整所述脉冲参数，来调整预定时间段内的脉冲总时长，从而达到调整激光二极管的激光发射功率的效果。例如，在激光二极管230的正向导通电压的取值增大的
情况下，输出用于减少脉冲总时长的脉冲参数控制信号；在激光二极管230的正向导通电压的取值减小的情况下，输出用于增加脉冲总时长的脉冲参数控制信号。例如，脉冲总时长可以通过以下任一项来设置：在预定脉冲周期和预定占空比的情况下，设置预定时间段内激光脉冲的脉冲数量；在预定脉冲数量的情况下，设置激光脉冲的脉冲周期和占空比。
104.可选地，脉冲参数可以包括脉冲数量。本实施例中脉冲数量指的是每秒内或者每个脉冲发射周期内的脉冲的个数，例如1s内有2000个。例如，处理器220被配置为根据所述指示电压确定所述激光二极管的正向导通电压，并且响应于所确定的正向导通电压的取值增大，输出用于减少脉冲数量的脉冲参数控制信号。可以将所述处理器220所确定的正向导通电压的取值与初始正向导通电压的取值进行比较，若所确定的正向导通电压的取值大于初始正向导通电压的取值，则输出用于减少脉冲数量的脉冲参数控制信号。例如，处理器220还被配置为响应于所确定的正向导通电压的取值减小，输出用于增加脉冲数量的脉冲参数控制信号。可以将从所述处理器220所确定的正向导通电压的取值与初始正向导通电压的取值进行比较，若所确定的正向导通电压的取值小于初始正向导通电压的取值，则输出用于增加脉冲数量的脉冲参数控制信号。
105.可选地，该自动功率控制方法还在激光二极管发射激光脉冲之前，输出驱动电流设置值，以控制流经激光二极管的驱动电流。并且在激光二极管发射激光脉冲之后，保持所述驱动电流设置值不变，并且响应于正向导通电压的取值改变，产生所述脉冲参数控制信号以调整激光二极管的激光脉冲的脉冲参数，以使激光发射功率保持在预设范围内。所述脉冲参数用于设置预定时间段内的脉冲总时长。
106.采用本实施例中方法，由于无需在自动功率控制电路中设置光电二极管，也就无需像现有技术那样监视光电二极管的电流，也无需改变激光二极管的驱动电流的设置值，仅通过设置激光二极管的脉冲参数即可实现对激光二极管的发射功率的自适应调整，简单易行且不改变激光二极管的发光性质。
107.一般而言，本公开的各种示例实施例可以在硬件或专用电路、软件、固件、逻辑，或其任何组合中实施。某些方面可以在硬件中实施，而其他方面可以在可以由控制器、微处理器或其他计算设备执行的固件或软件中实施。当本公开的实施例的各方面被图示或描述为框图、流程图或使用某些其他图形表示时，将理解此处描述的方框、装置、系统、技术或方法可以作为非限制性的示例在硬件、软件、固件、专用电路或逻辑、通用硬件或控制器或其他计算设备，或其某些组合中实施。
108.本公开的实施例中的存储器可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。非易失性存储器可以是只读存储器(rom)、可编程只读存储器(prom)、可擦除可编程只读存储器(eprom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(ram)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的ram可用，例如静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、同步动态随机存取存储器(sdram)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(ddrsdram)、增强型同步动态随机存取存储器(esdram)、同步连接动态随机存取存储器(sldram)和直接内存总线随机存取存储器(dr ram)。应注意，本文描述的方法的存储器旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。应注意，本文描述的方法的存储器旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。
109.需要说明的是，附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，所述模块、程序段、或代码的一部分包含至少一个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
110.一般而言，本公开的各种示例实施例可以在硬件或专用电路、软件、固件、逻辑，或其任何组合中实施。某些方面可以在硬件中实施，而其他方面可以在可以由控制器、微处理器或其他计算设备执行的固件或软件中实施。当本公开的实施例的各方面被图示或描述为框图、流程图或使用某些其他图形表示时，将理解此处描述的方框、装置、系统、技术或方法可以作为非限制性的示例在硬件、软件、固件、专用电路或逻辑、通用硬件或控制器或其他计算设备，或其某些组合中实施。
111.在上面详细描述的本公开的示例实施例仅仅是说明性的，而不是限制性的。本领域技术人员应该理解，在不脱离本公开的原理和精神的情况下，可对这些实施例或其特征进行各种修改和组合，这样的修改应落入本公开的范围内。