[发明专利]用于激光雷达发光装置的驱动装置、方法和激光雷达

说明书

本发明提供了一种用于激光雷达发光装置的驱动装置、方法以及包含该驱动装置的激光雷达。该驱动装置包括：反相模块，其输入端与脉冲电压信号和一可调电平相连，并且输出第一中间电平信号，该第一中间电平信号与该脉冲电压信号反相；隔离电容，该隔离电容接收该第一中间电平信号并且输出第二中间电平信号；以及驱动模块，其接收该第二中间电平信号并且向该发光装置提供驱动电流以驱动该发光装置发光，其中该驱动电流根据该可调电平进行调节。本发明的方案能够实现对用于激光雷达的发光装置的驱动电流的直接控制，并且电路设计相对简单、电流传输路径短、响应速度快。

技术领域

本发明涉及激光雷达领域，更具体地，涉及一种用于激光雷达发光装置的驱动装置、驱动方法和包含该驱动装置的激光雷达。

背景技术

随着人工智能技术的快速发展，自动驾驶、人脸识别、3D拍照等应用场景逐渐成熟。激光雷达作为一种重要的立体成像感应装置，成为这些应用方向得以实施落地的基本条件。图1示出了一种示例性激光雷达100的工作原理的示意图。如图1中所示，激光雷达100例如为16线激光雷达，其可以沿着图1中的竖直方向发射L1、L2、…、L15、L16共16线激光束，每一线激光束对应着激光雷达100的一个通道，共16个通道，用于对周围环境进行探测。在探测过程中，激光雷达100可沿着其竖直轴线旋转，在旋转过程中，激光雷达100内部的发光装置(图1中未示出)根据一定的时间间隔(例如1微秒)依次通过各个通道发射激光束L1、L2、…、L15、L16并进行探测，从而完成一次垂直视场上的线扫描。之后，激光雷达100在水平视场方向上间隔一定角度(例如0.1度或0.2度)进行下一次垂直视场的线扫描。激光雷达100的接收器可以接收各个通道发射的激光束遇到障碍物之后反射回来的回波，并且通过计算激光束的往返飞行时间来探测障碍物(或障碍物上的点)的距离和方位，从而形成点云数据。在激光雷达100的整个旋转过程中进行多次探测形成障碍物的点云数据，从而感知周围环境的状况。

例如，如图1所示的16个通道的激光雷达100旋转一圈(360度)进行扫描检测，可形成一帧点云数据。激光雷达100连续地进行旋转扫描检测，就可以形成多帧点云数据。注意，图1中的激光雷达100只是用来说明激光雷达的工作原理的一个示例，这些激光束在竖直方向上并不必须均匀分布。

从激光雷达的上述工作原理可以看出，激光雷达的发光装置是整个激光雷达的重要组成部分，需要实现对不同温度、不同批次以及不同通道之间的发光能量的一致和稳定。目前激光雷达发光装置的驱动电路设计是激光雷达电路实现的一个难题。

在实际应用过程中，由于激光雷达探测目标的距离和反射率不断变化，因此要求发光装置的光强能够相应地进行快速调整，从而对于发光装置的驱动电路提出了更高的要求。

图2示出了现有技术的一种用于激光雷达发光装置的驱动电路的示意图。如图2所示，该驱动电路包括器件M0至M5，其中M0至M3为高压NMOS器件，M4至M5为高压PMOS器件。在图2所示的驱动电路中，M0至M3形成了典型的NMOS电流镜电路，M4至M5形成了典型的PMOS电流镜电路。通过控制M0至M5的器件尺寸(如宽长比)，可以很容易实现比例为1:K1:K2:K3:KN的电流比例。

如图2中所示，假设该驱动电路的输入电流源为I1，则输出电流(即发光装置D1的输入电流)的最大值为KN*I1*(K1+K2+K3)/K3，最小值为KN*I1/K3。其中电阻R2用来控制PMOS管M4和M5的栅源电压，并且S1和S1N；S2和S2N；S3和S3N是三对互斥开关。这里，互斥开关是指在同一个状态下，一个开关导通，另一个开关断开。

在如图2所示的现有技术方案中，通过控制开关S1和S1N；S2和S2N；S3和S3N的状态来调整输出电流。由于电流镜电路需要逐级进行电流转换，因此其响应速度慢，很难实现纳秒级别的电流精确控制；并且电路相对复杂，节点中寄生电容、寄生电阻等比较大，对于电路的干扰也比较大。

发明内容