[发明专利]低电感光源模块

说明书

背景

配置用于产生高频重复的光脉冲串的照明系统被用作频闪快速摄影灯，用于研究物理学、化学和生物学中的超快过程。这样的照明系统也被用于提供飞行时间（TOF）相机中的光脉冲，该相机常被称为TOF三维（3D）相机，提供至其成像的场景中的特征的距离测量。

“TOF-3D”相机通过获取场景的图像（常规上被称为“区域图像”）来确定至该场景中的特征的距离，该图像可被处理以确定光从相机行进至这些特征并返回到相机要多久。从区域图像确定的光去往特征并从该特征返回的往返飞行时间以及光的速度被用来确定至该特征的距离。

在一些TOF－3D相机中，为了获取适合用于进行处理以确定飞行时间的区域图像，光源发射一串短时长光脉冲以照亮场景。在光脉冲串中的每个光脉冲的发射之后的预定时延之后，使相机快门打开达一短曝光时段。在该曝光时段期间来自光脉冲的被场景中的特征反射且抵达相机的光由相机成像在相机的光电传感器的像素上。由一给定像素记录的来自串中的所有光脉冲的光的量被用来确定光往返于成像在该给定像素上的一特征的往返飞行时间，以及从中确定至该特征的距离。

由光源发射的光脉冲串中的光脉冲用来对由TOF-3D相机成像的场景进行照明，并且TOF-3D相机的曝光时段可具有如几纳秒那么短的持续时间以及大于兆赫（MHz）的重复频率。此外，场景中的特征从所发射的光脉冲反射的光的量通常是有限的。结果，从成像在某一像素上的特征可获得的反射光可能不足以确定到该特征的具有可接受的信噪比（SNR）的距离。

通过增大由光源提供的光强度来对限制可用于获取可接受的测距图像的光的因子进行补偿通常既是技术方面又是成本方面的挑战。成本考虑以及用于使光源和相机维持在可接受的操作温度的散热要求常常限制了由光源提供的照明强度。如上所述，由光源所提供的光脉冲的可能超过一兆赫（MHz）高重复速率所要求的快速开关需求以及系统的电子和光学组件具有小的覆盖区（footprint）的常见需求一起构成了挑战。电子组件的覆盖区在常规上是指电路板上组件占据的区域的大小。如果电路占据的体积是要考虑的相关特性，则组件占据的体积可被理解为组件的覆盖区。

概述

本发明的一个实施例提供光源模块，该光源模块包括半导体光源和低电感电连接器，该低电感电连接器机械地支持光源并提供用于将它电连接到电源的导体。电连接器包括夹在第一和第二导电层之间的绝缘材料层。在连接器中形成的凹陷延伸通过第一导电层和绝缘层以暴露第二导电层的一个区域。光源安置在凹陷中使得它与第二导电层的暴露的区域接触并由短导电引线电连接到第一导电层。导电层相对宽而间隔近，并用作将光源连接到电源的导体。由电源提供的电流在导体中流动以大致相反的方向往返光源。配置用于承载相反方向的电流的间隔近的宽导体向光源提供到电源的低电感连接。

低电感连接有助于光源对可从向光源供电的电源得到的能量的高效利用，也用于缓和瞬态电压摆动，该瞬态电压摆动在光源被用于产生高重复频的短光脉冲时可伴随着对光源进行高频率接通和切断而发生。宽导体还提供热传导通道用于光源运转所产生热量的高效消散。

在本发明的一个实施例中，连接器被配置来容易地连接到印刷电路板（PCB），使得导体接触连接到电路的PCB中的导电轨迹，用于给光源供电和／或控制光源。连接器可被格式化成具有有利的小覆盖区。在本发明的一个实施例中，连接器耦合到包括光学器件的透镜筒，该透镜筒配置并导向由光源提供的光，以提供用于照亮所希望的视野的光束。连接器的分层结构便于相对高效和低价地同时生产多个光源模块。

提供本概述是为了以简化的形式介绍将在以下详细描述中进一步描述的选择的概念。本概述并不旨在标识所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护主题的范围。

附图说明

以下参考本文所附的在本段后列出的各个附图来描述本发明的各实施例的非限制性示例。在不止一个附图中出现的相同的结构、元素或部件通常在它们出现的所有图中用相同的数字来标记。附图中所示的组件的尺寸和特征通常是为了方便和清楚呈现而选择的，并且不一定按比例显示。

图1A-D示意性地示出了根据本发明各实施例的包括安装到低电感电连接器的光源的光源模块；

图2示意性地示出了根据本发明一实施例的耦合到透镜筒的如图1A所示的光源模块的剖切示图；

图3示出了根据本发明一实施例的用于驱动类似于图2中所示的光源模块的电路的示意图；以及