提供能量脉冲的电路的制作方法
相关申请
本申请要求享有序列号为61/833,501的美国临时申请(2013年11月6日提交的题目为“smartmanagementofpowerresources”)的优先权，该临时申请通过引用并入本文。
背景
在具有与环境光相比具有更高的光功率密度的光源的移动系统中，该光可以用于以某种模式照亮周围环境。为了克服环境光，光源以脉冲模式操作，使得在脉冲期间发出的光的密度与环境相比更高。
同样，在其他移动系统中，诸如移动电话、平板电脑和笔记本电脑，其具有有限的电力供应或者具有对于外部端口(诸如，usb端口)的有限输出功率，向负载供应以脉冲操作的高功率可能需要大的电力供应。此外，当使用具有高效率驱动器的大功率准连续波(qcw)光源时，输出功率将自身反射到输入源。
另一个挑战是当输出功率随时间变化时，在这种情况下，它具有不可预测的电流和/或宽度。因此不能选择恒流源。如果瞬时输出功率被反射到电源输入端，则其将会导致对于每个输出脉冲的电压降。这可以破坏使用相同输入功率的其他单元(因此与共存相干扰)。
消耗来自采用电线连接到驱动器的输入源的突发的大电流，可能会导致电气干扰和电磁干扰(emi)。在移动设备中目前使用3种类型的电源：电池、usb端口和dc电力供应。电池所存储的能量取决于几个因素，其中的一个是输出电流。与低电流放电相比，高电流电池放电降低了电池的总体容量。在处理dc电源时，电源的成本和尺寸还取决于峰值输出功率。最后，usb端口具有有限的输出功率。
存在一些已知的解决方案解决这些类型的问题。这样的解决方案包括：使用电容器组以便降低电压降，使用浪涌电流限制器(诸如，负温度系数电阻器(ntc)和正温度系数电阻器(ptc)、或电感器)、以及最后使用上述解决方案的组合。
现有解决方案存在几个缺点：使用电容器组是对空间和成本要求很高的解决方案。另外，它并不解决反射的输出电流。浪涌电流限制器对于ntc解决方案具有低效率，而对于电感器解决方案需要空间。此外，限制器不供应恒定电流。它只将浪涌电流限制在特定的值。缺乏动态响应：对负载电流(光源)的每个占空比要求具体值(ntc、电感器)。
概述
一种电路包括：能量存储设备，其被配置成向负载提供能量的脉冲；充电器电路，其耦合到能量存储设备，以从峰值能量约束供应接收电能；控制器，其耦合到充电器电路，以控制充电器电路根据在脉冲之间的时间对能量存储设备进行充电，以降低由峰值能量约束供应提供的峰值能量。
附图简述
图1是根据示例实施例的电路的框图。
图2是图1的电路的框图，包括根据示例实施例的可选传感器。
图3是根据示例实施例示出用于控制图1的系统中的电流的控制回路和状态机的流程图；
图4是根据示例实施例示出用于在每个负载脉冲期间控制电流负载的控制回路和状态机的流程图；
图5是根据示例实施例示出用于控制在负载脉冲之间的电流的控制回路和状态机的流程图；
图6是根据示例实施例示出用于控制在可变能量负载脉冲下的电流的控制回路和状态机的流程图；并且
图7是根据示例实施例示出在脉冲期间图1的电路中消耗的电流的时间图的示例。
图8是根据示例实施例示出激光驱动器的抖动的电路框图。
图9是示出根据示例实施例的用于emi降低的激光驱动器脉冲整形控制的曲线图。
图10是根据示例实施例的具有抖动和不具有抖动的激光驱动器的emi频谱分析。
图11是用于实施一个或更多个示例实施例的电路的框图。
详细描述
在以下描述中，参考形成本文的部分的附图，并且其中通过示出可被实践的具体实施例的方式显示。对这些实施例进行了足够详细的描述，以使本领域技术人员能够实践本发明，并且应当理解，可以利用其他实施例，并且可以在不脱离本发明的范围的情况下进行结构的、逻辑的和电气的改变。因此，对示例实施例的以下描述不被看作是限制的意思，并且本发明的范围由所附权利要求限定。
在一个实施例中，本文描述的功能或算法可以以软件的方式、或以软件和人类实施的过程的组合的方式来实施。软件可以由在计算机可读介质或计算机可读存储设备(诸如，本地的或联网的一个或更多个存储器或其他类型的基于硬件的存储设备)上存储的计算机可执行指令组成。此外，这种功能对应于模块，该模块是软件、硬件、固件或其任意组合。可以根据需要在一个或更多个模块中执行多个功能，并且所描述的实施例仅仅是示例。软件可以在数字信号处理器、asic、微处理器、或者在计算机系统(诸如，个人计算机、服务器或其他计算机系统)上操作的其他类型的处理器上执行。除非明确限于单个，否则冠词“一(a)”或“一(an)”意为“一个或更多个”。
除非特别声明，否则如从以下讨论中明显的，将认识到的是，在整个说明书中使用诸如“处理”、“计算(calculating)”、“运算(computing)”、“确定”、“生成”、“设定”、“配置”、“选择”、“限定”等的术语的讨论，包括操纵数据和/或转换数据为其它数据的计算机的动作和/或处理，所述数据被表示为物理量，例如，诸如电子量和/或代表物理对象的所述数据。术语“计算机”、“处理器”和“控制器”应当被宽泛地解释为涵盖具有数据处理能力的任何类型的电子设备，或其一部分。
术语计算机应当被宽泛地解释为涵盖具有数据处理能力的任何类型的电子器件，并且其由硬件、软件和/或固件的任何组合组成并且其包括至少一些硬件，即使并未像在本公开中这样标记。
根据本文教导的操作可以由为所需目的而专门构建的计算机或由通过被存储在非暂时性计算机可读存储介质中的计算机程序为所需目的而专门配置的通用计算机来执行。术语“非暂时性”在本文中被用来排除暂时的、传播的信号，但被用来以其它方式包括适合于应用的任何易失性或非易失性计算机存储器技术。
如本文所使用的，术语“存储器”是指用于短期和/或长期地、在本地和/或远程地存储数据的任何可读介质。存储器的示例尤其包括：包括软盘、硬盘、光盘、cd-rom、磁光盘、磁带、闪存、随机存取存储器(ram)、动态随机存取存储器(dram)、静态随机存取存储器(sram)、只读存储器(rom)、可编程只读存储器prom、电可编程只读存储器(eprom)，电可擦除和可编程只读存储器(eeprom)、磁卡、光卡的任何类型的存储设备、适用于存储电子指令并且能够耦合到系统总线的任何其他类型的存储设备或介质、上述中的任意的组合等。
如本文中所使用的，短语“例如”、“诸如”、“比如”及其变体描述了所公开的主题的非限制性实施例。在本说明书中对于“一种情况”、“一些情况”、“其它情况”或其变体的引用意味着，结合实施例所描述的特定特征、结构或特性被包括在当前公开的主题的至少一个实施例中。因此，短语“一种情况”、“一些情况”、“其它情况”或其变体的出现并不一定是指相同的实施例。
应当认识到，除非另有具体说明，当前公开的主题的某些功能为清楚起见在单独的实施例的背景中进行描述，其也可以在单个实施例中的组合中被提供。相反，当前公开的主题的各种功能为简明起见在单个实施例的背景中进行描述，其也可以单独地或在任何合适的子组合中被提供。在文本或图画中出现的任何商标为其所有者所有，并且出现于本文仅仅是为了解释或说明当前所讨论的主题可以如何被实施的一个示例。
在各种实施例中，可以包括硬件以及合适的控制方案的系统借助于可控的电流源提供输入功率与输出功率的平衡。该系统可以实现多个目标，包括但不限于借助于半恒定电流或功率的低输入浪涌电流、在输入电压两端的低电压降、以及最终的低成本的、节省空间的解决方案。另外，该系统可以减少电气干扰、电磁干扰(emi)和电磁传导(emc)。
该系统可以用于向手持式设备中的种类繁多的负载提供电力。例如，该系统可以在移动系统中实施，该移动系统包括具有比环境光更高的光功率密度的光源，诸如在背景中所讨论的光源。此外，该系统可以例如用于移动系统，诸如移动电话、平板电脑和笔记本电脑，其具有有限电力供应或者具有对于外部端口(诸如，usb端口)的有限输出功率。该系统和方法还可以用于减少由大功率负载(例如，光源)的浪涌电流导致的对电子电路的共干扰，如以下更详细地讨论的，输出功率可随时间而变化，在这种情况下，它有不可预测的电流和/或宽度。注意，所公开的缓冲电路可以在负载功耗是准连续波的系统中使用。注意，所公开的缓冲电路可以在负载是重复脉冲负载的系统中使用。
图1是示出缓冲电路100的示例的框图。缓冲电路包括可控电流源110，其被配置为从电源115获得电力并向能量存储模块120提供能量。可控电流源110被配置为基于由被包括在缓冲电路100中的控制器130发出的当前控制命令125向能量存储模块120提供能量。电路100用于向负载135提供经由驱动器140提供的以脉冲操作的能量。这一负载135可以例如是光源(诸如，led、激光器(laser)或vcsel)，另一示例是在便携式手持式设备中的rf信标发射机。如以下更详细地讨论的，可控电流源从其处获得电力的电源115通常是直流(dc)电源。在一些实施例中，负载每5至100msec提供一个光脉冲。提供脉冲的能量的量可大大超过提供电流并保持足够的电压电平的基于电池的电源的容量。这样的脉冲还可能损害电池寿命。
对于在图1中显示的示例可替代地，所示出的电子系统在一些示例中可以包括与在图1中显示的相比更少的、更多的和/或不同的模块。对于在图1中显示的示例可替代地，系统的功能在一些示例中可以在图1中示出的模块之中以不同的方式划分。对于在图1中显示的示例可替代地，所示出的本文描述的系统的功能在一些示例中可以被划分为与在图1中显示的相比更少的、更多的和/或不同的模块，和/或缓冲电路系统在一些示例中可以包括与本文描述的相比额外的、更少的和/或不同的功能。
缓冲电路100包括可以以很多方式实施的能量存储模块或介质120，这对于本领域技术人员来说将会是清楚的。例如，能量存储介质可以包括电容器、超级电容器、电感器、或一个或更多个电感器和电容器的任意组合。能量存储模块连接到负载135，由此使源能够在其接通时间期间从能量存储介质获得电力。
控制器130被配置成基于哪个可控电流源操作来确定电流命令。控制器可以以模拟方式、以数字方式或以其任意组合的方式来实施，包括数字信号控制器、微处理器或其他控制器。虽然不必是这样，但是控制器可以被配置成通过实施算法(诸如，参考附图：图3、图4、图5和图6而讨论的算法中的任意一个或更多个)来确定电流命令。
在一个实施例中，控制器可以被配置为获得：(a)指示在能量存储模块中存储的能量的量的信息；(b)指示在最近脉冲中由负载消耗的能量的量的信息；和(c)指示最近脉冲和相继脉冲之间的时间的信息。在此外的实施例中，控制器可以基于已知的能量的量来操作，以在脉冲之间提供给能量存储模块。在另一些实施例中，控制器可以考虑到耦合以从电源接收电力的其他负载，并且可以对电力的供应进行计时，直到能量存储设备未被充电的时间为止。
控制器130可以被配置为基于(a)、(b)和(c)来计算电流命令。如可以看出的，由于由控制器使用的参数可能会不时地改变，因此由控制器发出的电流控制命令125也可能在缓冲电路的操作期间改变。
电路100可以包括被配置为执行如本文公开的操作的一个或更多个控制器130，或以其他方式与该一个或更多个控制器130相关联。如本文中所使用的术语控制器应该被宽泛地解释为涵盖具有数据处理能力的任何类型的电子设备，通过非限制性示例的方式包括个人计算机、服务器、计算系统、通信设备、处理器(例如，数字信号处理器(dsp)、微控制器、现场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)等)、任何其它电子计算设备和或它们的任意组合。另外，控制器可以通过模拟电路或模拟控制回路来实施。
注意，不同的测量系统可以用于实施各种实施例，因此可以使用不同的测量单位。例如，根据国际单位制(si)，以下单位可以用于上述确定的参数(a)、(b)和(c)：(a)指示所存储的能量大小的单位[j]的信息。(b)指示负载输出能量[j]或功率[w]的信息。(c)指示脉冲之间的时间[msec]或[s]的信息。
图2是示出根据本发明的缓冲电路200的示例的框图，示出了在缓冲电路200上可以提取的不同类型的测量值，表示为k1205、k2210、k3215、k4220、k5225和k6230。注意，不必在系统的每个实施方式中测量k1至k6中的全部，每个这样的系统也不必包括用于测量在参数k1至k6中的全部参数的传感器。可以在不同的实施方式中测量不同的组合，并且只要以上的参数(a)、(b)和(c)可用于控制器，那么也可以使用其他信息源。在各种实施例中，电源240可以是电池或其他电源。
在一个实施例中，功率输入和功率输出之间的关系被表示为：
方程式lp输入＝p输出[w]。
在一个优选系统200中，可以添加功效：
方程式2ρ输入·η＝p输出[w]
其中，η＝功效，p输入＝v输入·i输入[w]，以及p输出＝v输出·i输出[w]，采用高功效
以驱动器为例。
方程式3
方程式4
并且对于较低的占空比(dc)，可以接收到较少的输入电流。负载、输入电压、功效和占空比的值可以根据所需的工作条件而变化。
可以通过下列方程式从可选的传感器中提取用于方程式的参数
方程式5v输入＝i输入[w]；i输入＝k1；v输出＝k6；i输出＝k5；
能量存储在对于以下两种情况的能量存储模块中：
电容器和电感器：
方程式6e电容器＝0.5·c·v2；e电感器＝0.5·l·i2电感器，
其中c＝估计值；l＝估计值；i电感器＝k3；v电容器＝k4；dc＝(脉冲宽度)/(脉冲间的时间)。
可以通过参数(示意图值)或通过将电流引入到能量存储模块直到其被充满并且测量对于该任务所需的能量的量来完成该估计。例如，可以使用下列停止条件：对于作为电容器的能量存储模块：v最大，并且对于作为电感的能量存储模块：i最大。
图3示出了用于方法300的主控制流程图。它包含三个子控制回路，其分别在图4、图5和图6中示出。主控制回路可以在310处以在315处的“启用”信号开始。注意，在315处，可以可选地提供禁用信号，以在317处进入休眠模式。当启用时，方法300在能量存储模块已充满的假设下操作。如果在320处确定存在脉冲(由负载消耗的能量)，并且将在325处确定使用了与在最近脉冲中使用的能量相同的能量，则控制器执行在图4中示出的过程400。
在一个优选系统200中，可以添加功效：
方程式2p输入·η＝p输出[w]
其中，η＝功效，p输入＝v输入·i输入[w]，并且p输出＝v输出·i输出[w]，采用高功效
以驱动器为例。
方程式3
方程式4
并且对于较低的占空比(dc)，可以接收到较少的输入电流。负载、输入电压、功效和占空比的值可以根据所需的工作条件而变化。
可以通过下列方程式从可选的传感器中提取用于方程式的参数
方程式5v输入＝i输入[w]；i输入＝k1；v输出＝k6；i输出＝k5；
能量存储在对于以下两种情况的能量存储模块中：
电容器和电感器：
方程式6e电容器＝0.5·c·v2；e电感器＝0.5·l·i2电感器
其中，c＝估计值；l＝估计值；i电感器＝k3；v电容器＝k4；dc＝(脉冲宽度)/(脉冲间的时间)。
可以通过参数(示意图值)或通过将电流引入到能量存储模块直到其被充满并且测量对于该任务所需的能量的量来完成该估计。例如，可以使用下列停止条件：对于作为电容器的能量存储模块：v最大，并且对于作为电感的能量存储模块：i最大。
图3示出了用于方法300的主控制流程图。它包含三个子控制回路，其分别在图4、图5和图6中示出。主控制回路可以在310处以在315处的“启用”信号开始。注意，在315处，可以可选地提供禁用信号，以在317处进入休眠模式。当启用时，方法300在能量存储模块已充满的假设下操作。如果在320处确定存在脉冲(由负载消耗的能量)，并且将在325处确定使用了与在最近脉冲中使用的能量相同的能量，则控制器执行在图4中示出的过程400。如果在320处，没有要传送的脉冲，则进入在图5中的方法500，以在脉冲之间操作。如果在325处，脉冲中使用的能量的量与先前脉冲不同，则可以进入图6中的方法600，以确定对于可变能量负载所需的能量。
在图4中的400处，由负载使用的能量通过控制器计算。与在417处进入休眠模式相反，如果在415处启用，则在410处开始，可以在420处测量、估计或获得几个模拟值，包括存储的能量(a)、由负载消耗的能量(c)以及由驱动电路消耗的电力(d)。可以在425处测量数字脉冲宽度(b)。可以在430处获得x值和先前的y值，并且可以在435处计算和设定新的x值以用于对能量存储模块进行充电。在第一个脉冲处，预定值可被用于x和y(而不是如在以后的脉冲中那样做的计算x和y)。可选地，可以针对软启动(最小所需电流)计算用于x和y的预定值。
参数x表示在脉冲期间对于电流源计算的设定值。参数y表示在脉冲之间对于电流源计算的设定值。如在图7中的电流流程图中可以看出的，对于本领域技术人员来说清楚的是可以使用等效参数。
在图7的图示中：纵坐标(y轴)单位为安培[a]，横坐标(x轴)单位为时间[msec]。对于该示例，负载电流例如被设定为10[a]、脉冲宽度为2[msec]、占空比为10％。反射电流是从对于高效率驱动器的输入端采集的实际电流。平均电流是从用于所提出的发明的输入端采集的电流。
确定x的值的控制回路可以基于模糊且简单的pid(比例积分微分)控制器。当脉冲结束时，状态机返回到开始310，并且到达图5中的方法500。如果在515处启用，则方法500在510处开始，否则在517处进入休眠模式。在520处，对于在能量存储模块中存储的能量执行模拟测量或估计。在525处，测量在脉冲之间的延迟，并且在530处确定延迟是否小于最大时间。如果是，则在535处获得x值和先前的y值，并且在540处计算并且设定新的y值。如果延迟不小于最大时间，则在540处，将y值设定为零并且进入休眠模式517。
在方法500处，计算在脉冲之间的值y，并测量在脉冲之间的时间。测量值可以在下列方程式中使用，以计算用于方程式4的占空比。
方程式7dc＝(脉冲宽度)/(脉冲间的时间)。
如果时间超过值(无论是预定值还是动态计算出的值)，则控制器可执行休眠命令，以降低功耗。
方程式8
如对于本领域技术人员将会是清楚的是，其中，“最小电流”是指电流源最小有效电流。一种可以根据图4接收脉冲宽度和脉冲功率，或者一种可使用已知参数的恒定值。图6处理复杂的操作模式600，其中脉冲具有不同的宽度和电流。如果是这种情况，则与禁用并进入休眠模式617相反，当在615处启用时，在610处开始，控制器可以被配置成在620处测量至少两个脉冲，并且在625处测量其宽度。如果在630处，没有显着差异，则在635处计算由负载正在消耗的平均能量。然后使用这个值代替瞬时脉冲能量来计算电流源设定值。如果存在差异，则在640处获得x值和先前的y值，并且在645处计算新的x值。
在各种系统中、各种条件下以及针对各种类型的负载和供电方案中利用电缓冲电路，可以提供下列优点以及对于本领域技术人员将清楚的额外优点中的一个或更多个优点的任意组合：可以实现高效率、少散热、更长的电池寿命、更小的尺寸(其占据更少的空间：小于ntc电感器解决方案的尺寸的0.1)，在不调整硬件的情况下在可变工作条件下操作(由于算法)，可变工作条件诸如：输出功率、脉冲宽度和频率。当使用非静态工作条件时，动态控制可以提供特殊的操作模式，其克服了对于电力的偶发需求(sporadicdemands)。共存：如果瞬时输出功率反射到电力输入上，则其将会导致对于每个输出脉冲的电压降。这可能会破坏使用相同输入功率的其他设备。电磁干扰(emi)：消耗来自采用电线连接到驱动器的输入源的突发的大电流可能会导致emi发出。
使用以上描述的技术对于至少下列类型的电源是有益的：电池、usb端口和dc电源。通过使用所提出的技术，电源(电池、usb端口或dc电源)将仅供应平均输出功率而不是瞬时输出功率。这可以将电源输出电流至少降低到十分之一(取决于输出占空比)。
在没有所提出的解决方案的许多情况下，人们不能将usb端口用作用于驱动器的电源。通过降低峰值输出功率，人们可以降低系统成本和物理尺寸。
在输入电压(电池、usb端口或dc源)和负载之间存在缓冲器。该缓冲器是可控电流源。在光源驱动器的输入端处，电流源连接到能量存储模块(诸如电容器)。替代输入源，该电容器传送驱动器所需的峰值功率。
为了确定(determent)输入电流源所需的电流，可以使用几个输入参数。收集下列参数中的一些或全部参数：(a)在能量存储模块中存储的能量的量；(b)在最近脉冲中由负载消耗的能量的量；(c)最近脉冲与连续的脉冲之间的时间；(d)由辅助电路(负载(例如，驱动器)和缓冲器(例如，能量存储模块))消耗的能量。可以使用一些或全部的参数来计算或估计该信息。
参数：k1-输入电流(通过方程式已知的)，k2-输入电压，k3-输出电流(已知为由电流源设定)，k4-输出电压，k5-负载电流，k6-输入电压，投影仪脉冲宽度。
注意，也可以通过获得关于脉冲之间的延迟的信息来实施获得在最近脉冲和连续的脉冲之间的时间。根据具体条件，所提出的发明可以使用一些或全部的参数：在方程式中可以将一些或全部的参数用作常数。方程式用于评估输出平均功率。该算法用于建立不同工作条件和/或状态之间的平滑过渡(smoothtransaction)。
电流源可以通过以下两种方式之一来实施：线形的-经由功率晶体管、fet、mosfet或ldo。开关电源：诸如降压器(buck)、升压器(boost)、单端初级电感转换器(sepic)、开关电容等。
控制方案(其可以作为算法、作为模拟控制器、模拟反馈电路等实施)可以以下列方式工作：所有相关的值都被收集-电压、电流和数字传感器输入。在收到所有相关信息后，将两种类型的控制循环应用于数据。根据在过程流程图(图4)上的位置，对应的值被发送到电流源。
如前面提到的，电缓冲电路可以在许多系统中使用。例如，被配置成从场景的2d图像(例如，在智能电话中实现)获得距离数据的手持式装置可以包括所公开的缓冲电路。
例如，在题为“3dgeometricmodelingandmotioncaptureusingbothsingleanddualimaging”的序列号为11/837,553的美国专利申请(其通过引用以其整体并入本文)中公开的装置中的任何装置可以以下列方式利用所公开的电路：被配置成从包括一个或更多个物体的场景的2d(二维)图像中获得距离数据的装置，所述装置包括：(a)二维编码光图案，其包括特征类型的有限集合的多个外观(appearances)，每个特征类型可根据唯一的二维构造进行区分；(b)投影仪，其被配置成将编码的光图案投射在物体上，使得在与任何给定特征类型的基本上相同的外观相关联的相邻核线之间的距离根据限制核线分离因子而被最小化，从而产生多个可区分的核线，其采用用于核线区分的大约最小安全距离隔开；以及(c)关于图1讨论的缓冲电路，其中，缓冲电路电连接到投影仪，以用于向投影仪提供电力；其中，投影仪使成像单元能够捕获具有投影在其上的所投影的编码光图案的物体的2d图像，以使得图像处理单元能够根据唯一的二维构造来提取反射的特征类型，并且能够确定反射的特征类型在2d图像中的相应核线上的位置。注意，缓冲电路可以通过向投影仪的驱动器供电或以其它方式在申请11/837,553的装置的所有要求保护的变型中实施。
例如，在题为“3dgeometricmodelingand3dvideocontentcreation”的序列号为12/515,715的美国专利申请(其通过引用以其整体并入本文)中公开的装置中的任何装置可以以下列方式利用所公开的电路：一种装置，其被配置成从2d(二维)图像获得数据以便确定在所述2d图像中出现的物体的3d(三维)形状，所述装置包括：(1)第一二维编码光图案，其具有多个特征类型，每个特征类型可根据唯一的二维构造进行区分，并且每个特征类型包括具有变化光强度的多个元素，其中所述多个元素包括：(a)至少一个最大值元素；(b)至少一个最小值元素；以及(c)至少一个鞍状(saddle)元素；(2)与所述第一二维编码图案相同的第二二维光图案，其中一个或更多个最大值元素和/或最小值元素分别被反转成最小值或最大值，并且其中该至少一个鞍状元素保持不变；(3)投影模块，其被配置成将所述第一二维编码光图案和所述第二二维光图案投影在所述物体上；(4)参考图1讨论的缓冲电路，其中缓冲电路电连接到投影模块，向投影模块提供电力；(5)至少一个成像模块，其被配置成捕获所述物体的第一2d图像，所述物体的第一2d图像具有在其上投影的所述第一投影编码光图案，所述第一2d图像包括反射的所述特征类型，并且所述至少一个成像模块被配置成捕获所述物体的第二2d图像，所述物体的第二2d图像具有投影在其上的所述第二编码光图案，所述第二2d图像包括反射的所述特征类型；和(6)图像处理模块，其被配置成：(i)从所述第一2d图像减去所述第二2d图像中获得合成图像，所述合成图像包括由减法产生的最大值点、最小值点和鞍状点；以及(ii)基于在所述合成图像中的最大值元素位置，鞍状元素位置和/或最小元素位置，从所述合成图像中提取在所述第一图像和/或第二图像中的特征类型的元素位置。
注意，缓冲电路可以通过向投影模块的驱动器供电或以其它方式在申请12/515,715的装置的所有要求保护的变型中实施。
图8是示出用于使提供给投影仪的脉冲抖动的电路800的电路框图。电力供应810具有随时间变化的开关频率，以降低在任何给定频率处的辐射峰值。激光驱动器820耦合到电力供应810，以从电力供应接收电力，并向激光器830提供电流脉冲。改变电流脉冲之间的定时，以在频率范围内扩展电磁干扰噪声，使得在频谱峰值处的振幅减小。在一个实施例中，电流脉冲之间的定时是在基准定时附近随机变化的。在一个实施例中，定时可以在基准定时的2％内变化。在另一实施例中，每个脉冲具有至多100微秒的上升时间。
图9是示出电磁干扰降低的激光驱动器脉冲整形控制的曲线图900。在一个实施例中，脉冲的上升时间大约为100usec，其中在上升开始期间示出了上升的二极管击穿部分。注意在快速上升之后脉冲如何暂降，这指示了击穿。对于脉冲的其余部分，脉冲继续线性地上升或几乎线性地上升到稳定状态。
图10是示出在1010处没有抖动以及在1020处具有抖动的两个激光驱动器emi频谱的频谱分析1000的曲线图。注意，在没有抖动的1010的情况下，存在朝向曲线中间的非常高的发射峰值，而在具有抖动的情况下，发射在更宽的频率范围内扩散，并且具有比没有抖动的频谱的峰值明显更低的峰值。
在另外的实施例中，电路利用被称为扩展频谱方法或抖动的方法随时间改变电力供应频率。只要频率迅速变化，频谱峰值的振幅就会下降。可以利用激光驱动器的脉冲整形来降低emi。在各种实施例中，可以使电力供应、驱动器电流或二者抖动，以降低emi。
图11是根据示例实施例的用于实施控制器的计算机系统1100的示意框图。在各种实施例中，可以使用比所示的更少的部件来实施控制器。计算机1100的形式的一个示例计算设备可以包括：处理单元1102、存储器1103、可移除储存器1110以及不可移除储存器1112。存储器1103可以包括易失性存储器1114和非易失性存储器1108。计算机1100可以包括各种计算机可读介质或者可以具有对包括各种计算机可读介质的计算环境的访问权，该计算机可读介质诸如易失性存储器1144和非易失性存储器1108、可移除储存器1110和不可移除储存器1112。计算机储存器包括随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom)和电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、闪存或其他存储器技术、只读压缩光盘存储器(cdrom)、数字通用盘(dvd)或其他光盘储存器、磁带盒、磁带、磁盘储存器或其他磁储存设备，或能够存储计算机可读指令的任何其他介质。计算机1100可以包括输入端1106、输出端1104和通信连接1116或者具有对包括输入端1106、输出端1104和通信连接1116的计算环境的访问权。计算机可以在使用通信连接的联网环境中操作，以连接到一个或更多个远程计算机，诸如数据库服务器。远程计算机可以包括个人计算机(pc)、服务器、路由器、网络pc、对等设备或其他公共网络节点等。通信连接可以包括局域网(lan)、广域网(wan)和/或其他网络。
存储在计算机可读介质(诸如，非暂时性的介质)上的计算机可读指令可由计算机1100的处理单元1102执行。硬盘驱动器、cd-rom和ram是包括非暂时性计算机可读介质的物品的一些示例。例如，能够提供通用技术以对基于组件对象模型(com)的系统中的服务器之一执行用于数据存取和/或用于进行操作的存取控制检查的计算机程序1118可以被包括在cd-rom上，并从cd-rom加载到硬盘。计算机可读指令允许计算机1100在具有多个用户和服务器的基于com的计算机网络系统中提供通用存取控制。
以下是展示以上公开主题的可能实施方式中的若干的编号的实施例示例的列表。对于本领域技术人员来说将会清楚的是，本发明不限于这些编号的实施例，这些实施例仅通过示例的方式提供。编号的实施例包括：
1.一种缓冲电路，该电路包括：
可控电流源，其被配置成从电源获得电力并基于由控制器发出的电流命令向能量存储模块提供能量；
能量存储模块，其连接到负载；
控制器，其被配置成获得：
(a)指示在能量存储模块中存储的能量的量的信息；
(b)指示由最近脉冲中的负载消耗的能量的量的信息；和
(c)指示在最近脉冲与相继脉冲之间的时间的信息；
其中，控制器还被配置成基于(a)、(b)和(c)计算电流命令。
2.根据编号的实施例1的电路，其中，缓冲电路被配置成将电源与作为高功率变化负载的负载隔离。
3.根据编号的实施例1-2中任一项的电路，其中，缓冲电路被配置成防止负载电流反射到输入源上。
4.根据编号的实施例1-4中任一项的电路，其中，缓冲电路被配置成能够在移动系统中使用负载脉冲。
5.根据编号的实施例4的电路，其中，电源选自由电池、usb端口和直流(dc)电力供应组成的组。
6.根据编号的实施例1-5中任一项的电路，其中，缓冲电路能够通过在负载运行期间瞬时输出功率小于负载的瞬时需求的有限电源为负载供电。
7.根据编号的实施例1-6中任一项的电路，其中，能量存储模块是电容器。
8.根据编号的实施例1-7中任一项的电路，其中，能量存储模块是电感器。
9.根据编号的实施例1-8中任一项的电路，其中，控制器被配置成通过获得(x)和(y)并且计算最近脉冲的(a)的值来获得(a)。
10.根据编号的实施例1-9中任一项的电路，其中，能量存储模块的能量存储大小是恒定的，其中，控制器被配置为基于能量存储大小以及基于关于引入能量存储模块的电力的多个参数，估计参数(a)。
11.根据编号的实施例1-10中任一项的电路，其中，控制器被配置成通过测量来自以下参数中的多个负载参数来获得参数(b)：脉冲宽度、电压和电流。
12.根据编号的实施例1-11中任一项所述的电路，其中，指示在电缓冲电路中的负载前向电压和相应电流之间的关系的信息被提供给控制器，其中，控制器被配置成基于所提供的信息并且基于指示负载电流的信息，估计参数(b)。
13.根据编号的实施例1-12中任一项的电路，其中，控制器被配置成通过已知的以下负载参数来来估计参数(b)：脉冲宽度、电压和电流。
14.根据编号的实施例1-13中任一项的电路，其中，控制器被配置成通过测量来自以下参数中的多个负载参数来获得参数(c)：脉冲宽度、电压和电流。
15.根据编号的实施例1-14中任一项的电路，其中，控制器被配置成通过已知的以下负载参数来估计参数(c)：脉冲宽度和延迟。
16.根据编号的实施例1-15中任一项的电路，其中，控制器使用包括负载和能量存储模块的辅助电路所消耗的能量的值，以用于确定电流命令。
17.根据编号的实施例16的电路，其中，控制器被配置成通过已知的电设计参数来估计辅助能量。
18.根据编号的实施例16-17中任一项的电路，其中，控制器被配置成估计对于某些设计可忽略的辅助能量。
19.根据编号的实施例16-18中任一项的电路，其中，控制器被配置成估计辅助能量以包括负载的消耗。
20.根据编号的实施例1-19的电路，其中，能量存储模块可操作以存储负载的至少一个脉冲的能量。
21.根据编号的实施例1-20的电路，其中，控制器包括被设计成处理随时间变化的输出负载功率的控制回路。
22.根据编号的实施例1、20和21中任一项的电路，其中，控制器被配置成通过计算几个负载脉冲的平均能量来运算(b)。
23.根据编号的实施例22的电路，其中，控制器可操作以通过计算几个负载脉冲的平均能量来降低从电源吸取的电流电平。
24.根据编号的实施例1-23的电路，可操作以通过在负载脉冲期间在第一控制回路下操作并且在脉冲之间在第二控制回路下操作来在至少两种类型的控制回路下操作。
25.根据编号的实施例1-24的电路，其中，控制器被配置成通过获得指示在脉冲之间的时间的信息来获得指示最近脉冲和相继脉冲之间的时间的信息。
26.一种装置，其被配置成从包括一个或更多个物体的场景的2d(二维)图像中获得距离数据，所述装置包括：
二维编码光图案，其包括有限集合的特征类型的多个外观，每个特征类型可根据唯一的二维构造区分；
投影仪，其被配置成将编码光图案投射在物体上，使得在与任何给定特征类型的基本上相同的外观相关联的相邻核线之间的距离根据限制核线分离因子而被最小化，从而产生多个可区分的核线，其采用用于核线区分的大约最小安全距离隔开；以及
根据编号的实施例1的缓冲电路，其中，缓冲电路电连接到投影仪，以用于向投影仪提供电力；
其中，投影仪使成像单元能够捕获具有在其上透过投影的投影编码光图案的物体的2d图像，以使得图像处理单元能够根据唯一的二维构造来提取反射的特征类型，并且能够确定反射的特征类型在2d图像中的相应核线上的位置。
27.一种装置，其被配置成从2d(二维)图像获得数据以便确定在所述2d图像中出现的物体的3d(三维)形状，所述装置包括：
具有多个特征类型的第一二维编码光图案，每个特征类型可根据唯一的二维构造进行区分，并且每个特征类型包括具有变化光强度的多个元素，其中，所述多个元素包括：
a)至少一个最大值元素；
b)至少一个最小值元素；以及
c)至少一个鞍状元素；
与所述第一二维编码图案相同的第二二维光图案，其中，一个或更多个最大值元素和/或最小值元素分别被反转成最小值或最大值，并且其中至少一个鞍状元素保持不变；
投影模块，其被配置成将所述第一二维编码光图案和所述第二二维光图案投影在所述物体上；
根据编号的实施例1的缓冲电路，其中，缓冲电路电连接到投影模块，向投影模块提供电力；
至少一个成像模块，其被配置成捕获所述物体的第一2d图像，所述物体的第一2d图像具有在其上投影的所述第一投影编码光图案，所述第一2d图像包括反射的所述特征类型，并且所述至少一个成像模块被配置成捕获所述物体的第二2d图像，所述物体的第二2d图像具有投影在其上的所述第二编码光图案，所述第二2d图像包括反射的所述特征类型；以及
图像处理模块，其被配置为：
i)从所述第一2d图像减去所述第二2d图像获得合成图像，所述合成图像包括由减法产生的最大值点、最小值点和鞍状点；以及
ii)基于在所述合成图像中的最大值元素位置，鞍状元素位置和/或最小元素位置，从所述合成图像中提取在所述第一图像和/或第二图像中的特征类型的元素位置。
28.一种用于缓冲的方法，该方法包括：
获得：(a)指示在能量存储模块中存储的能量的量的信息；(b)指示在负载的最近脉冲中由连接到能量存储模块的负载消耗的能量的量的信息；以及(c)指示在负载的最近脉冲与相继脉冲之间的时间的信息；
基于(a)、(b)和(c)计算电流命令；
由可控电流源从电源获得电力，其中，所获得的电力的大小由电流命令确定；
将所获得的电力提供给能量存储模块。
29.根据编号的实施例28的方法，包括通过包括能量存储模块和可控电流源的缓冲电路将电源与作为高功率变化负载的负载隔离。
30.根据编号的实施例29的方法，包括防止负载电流反射到输入源上。
31.根据编号的实施例29的方法，包括使得能够在便携式手持式系统中使用负载脉冲。
32.根据编号的实施例28-31中任一项的方法，其中，电源选自由电池、usb端口和直流(dc)电力供应组成的组。
33.根据编号的实施例28-32中任一项的方法，包括通过在负载运行期间瞬时输出功率小于负载的瞬时需求的有限电源为负载供电。
34.根据编号的实施例28-33中任一项的方法，其中，能量存储模块是电容器。
35.根据编号的实施例28-34中任一项的方法，其中，能量存储模块是电感器。
36.根据编号的实施例28-35中任一项的方法，其中，获得指示在能量存储模块中存储的能量的量的信息包括获得(x)和(y)并计算最近脉冲的(a)的值(a1)。
37.根据编号的实施例28-36中任一项的方法，其中，能量存储模块的能量存储大小是恒定的，其中，(a)的获得包括基于能量存储大小以及基于关于引入能量存储模块的电力的多个参数，估计参数(a)。
38.根据编号的实施例28-37中任一项的方法，其中，参数(b)的获得包括测量由以下项组成的参数组中的多个负载参数：脉冲宽度、电压和电流。
39.根据编号的实施例28-38中任一项的方法，其中，参数(b)的获得包括基于指示负载的电流的信息以及基于指示在包括能量存储模块和可控电流源的缓冲电路中的负载前向电压与相应电流之间的关系的信息，估计参数(b)。
40.根据编号的实施例28-39中任一项的方法，其中，参数(b)的获得包括通过以下已知的负载参数估计参数(b)：脉冲宽度、电压和电流。
41.根据编号的实施例28-40中任一项的方法，其中，参数(c)的获得包括测量由以下项组成的参数组中的多个负载参数：脉冲宽度、电压和电流。
42.根据编号的实施例28-41中任一项的方法，其中，参数(c)的获得包括通过以下已知的负载参数估计参数(c)：脉冲宽度和延迟。
43.根据编号的实施例28-42中任一项的方法，包括使用包括负载和能量存储模块的辅助电路所消耗的能量的值，以用于确定电流命令。
44.根据编号的实施例43的方法，包括通过已知的电设计参数估计辅助能量。
45.根据编号的实施例43-44中任一项的方法，包括估计对于某些设计可忽略的辅助能量。
46.根据编号的实施例43-45中任一项的方法，包括估计辅助能量，以包括负载的消耗。
47.根据编号的实施例43-46中任一项的方法，包括估计辅助能量，以包括负载的消耗。
48.根据编号的实施例28-47中任一项的方法，其中，能量存储模块可操作以存储负载的至少一个脉冲的能量。
49.根据编号的实施例28-48中任一项的电路，其中，控制命令的确定是由控制器执行的，控制器包括控制回路，该控制回路被设计成处理随时间变化的输出负载功率。
50.根据编号的实施例28至51中的任一项的电路，其中，参数(b)的获得包括计算几个负载脉冲的平均能量。
51.根据编号的实施例28-50的方法，包括通过计算几个负载脉冲的平均能量来降低从电源吸取的电流电平。
52.根据编号的实施例28-51中任一项的方法，其中，获得指示在最近脉冲和相继脉冲之间的时间的信息包括获得指示脉冲之间的时间的信息。
驱动器-电容器的线性充电示例：
53.一种电路，包括：
能量存储设备，其被配置成向负载提供能量脉冲；
充电器电路，其耦合到能量存储设备，以从峰值能量约束供应接收电能；
控制器，其耦合到充电器电路，以控制充电器电路根据在脉冲之间的时间对能量存储设备进行充电，以降低由峰值能量约束供应提供的峰值能量。
54.根据权利要求53的电路，其中，控制器控制充电器电路在由能量存储设备提供的脉冲之间以基本上线性的方式对能量存储设备进行充电。
55.根据权利要求53-54中任一项的电路，其中，供应特性对应于化学电池供应、usb端口或直流电力供应。
56.根据权利要求53-55中任一项的电路，其中，脉冲之间的时间对应于包括光投影仪的负载的每秒帧数设置。
57.根据权利要求56的电路，其中，投影仪的每秒帧数可以在每秒五帧和每秒60帧之间变化。
58.根据权利要求53-57中任一项的电路，还包括驱动器，其耦合到包括超级电容器的能量存储设备，以从超级电容器接收电流，并向负载提供电流脉冲。
59.根据权利要求58的电路，其中，控制器可操作以将电路置于休眠模式，以在脉冲被提供的同时禁用驱动器。
60.根据权利要求53-59中任一项的电路，其中，控制器可操作以用电流对包括超级电容器的负载进行充电，其中，所述电流是被计算以补充用于提供最近能量脉冲的能量的电流的平均值。
61.根据权利要求53-60中任一项的电路，其中，控制器可操作以用电流对包括超级电容器的负载进行充电，其中，所述电流是被计算以对电容器进行充分充电以提供能量的下一个脉冲的电流的平均值。
62.一种电路，包括：
投影仪；
超级电容器，其向投影仪提供能量的脉冲；
电容器充电器电路，其耦合到超级电容器并且从供应接收电能；
控制器，其耦合到电容器充电器，以控制电容器充电器根据在脉冲之间的时间和供应特性对超级电容器进行充电。
63.根据权利要求62的电路，其中，投影仪包括激光vcsel。
64.根据权利要求62-63中任一项的电路，还包括供应，其耦合到电容器充电器，其中，供应包括电池，该电池具有根据从电池吸取的电流而变化的电压。
65.根据权利要求62-64中任一项的电路，其中，控制器控制充电器电路以在由能量存储设备提供的脉冲之间以基本上线性的方式对能量存储设备进行充电。
66.根据权利要求62-65中任一项的电路，其中，控制器可操作以将电路置于休眠模式，以在脉冲被提供的同时禁用驱动器。
67.一种方法，包括：
确定在能量的脉冲之间的时间；以及
根据在能量的脉冲之间的时间在能量的脉冲之间的时间期间经由充电电路和电力供应对能量存储设备进行充电，使得采用充足的电荷以基本上线性的方式执行对能量存储设备的充电，以向负载提供能量的下一个脉冲。
68.根据权利要求67的方法，还包括向负载提供能量的下一个脉冲，并在提供能量的下一个脉冲的同时将充电电路置于休眠模式。
69.根据权利要求67-68中任一项的方法，还包括根据电力供应上的其它负载来调制对于能量存储设备的充电。
70.根据权利要求67-69中任一项的方法，还包括：根据由能量存储设备在最近脉冲提供的能量的量和在最近脉冲与下一个脉冲之间的时间，确定能量存储设备的充电速率。
71.根据权利要求67-70中任一项的方法，其中，能量存储设备包括超级电容器。
72.根据权利要求67-71中任一项的方法，其中，负载包括光投影仪。
脉冲的变化定时的示例：
73.一种电路，包括：
电力供应，其具有随时间变化的开关频率；以及
激光驱动器，其耦合到电力供应，以从电力供应接收电力并向激光器提供电流脉冲，其中，在电流脉冲之间的定时被改变以在频率范围上扩展电磁干扰噪声。
74.根据权利要求73的电路，其中，定时是在基准定时附近随机变化的。
75.根据权利要求73-74中任一项的电路，其中，定时在基准定时的百分之二内变化。
76.根据权利要求73-75中任一项的电路，其中，每个脉冲具有至多100微秒的上升时间。
应当理解的是，当前公开的主题并不将其应用限定于本文中所包含的或附图中所示出的描述中阐述的细节。当前公开的主题能够容纳其它实施例并且能够以各种方式来实践以及执行。因此，应当理解的是，本文中所采用的措辞和术语是为了描述的目的，而不应被视为限制。因此，本领域技术人员将意识到的是，本公开所基于的概念可以容易地被利用作为用于设计用于执行当前公开的主题的若干目的的其它结构、方法及系统的基础。
还应当理解的是，根据当前公开的主题的系统可以被至少部分地实现为适当编程的计算机。同样地，当前公开的主题预期的是由计算机可读的用于执行所公开的方法的计算机程序。当前公开的主题还预期有形地体现由机器可执行的用于执行所公开的方法的指令程序的机器可读存储器。
虽然本文已经图示和描述了本发明的某些特征，但是本领域普通技术人员将想到许多修改、替换、改变和等同物。因此，应当理解，所附权利要求旨在覆盖落入所附权利要求的范围内的所有这样的修改和改变。
应当认识到，上述实施例是以示例的方式引用的，并且它们的各种特征和这些特征的组合可以变化以及修改。
虽然各种实施例已经被示出和描述，但应当理解的是，没有意图通过这样的公开来限制本发明，而是其旨在覆盖落入如在所附的权利要求中定义的本发明的范围之内的元素和特征的全部的修改、组合、以及可选的结构。
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