提供一种用于高速计量成像的高功率快速脉冲驱动器和照明系统，其包含照明源和驱动器电路，所述驱动器电路被配置成使用高电流和/或高电流密度来过驱动所述照明源。所述高电流是高于制造商推荐电流的电流，且所述高电流密度是高于制造商推荐电流密度的电流密度，所述高电流和所述高电流密度用于驱动所述照明源。所述照明源是使用使用期限保持技术来操作，所述使用期限保持技术选自以2％或更小的低占空比来操作所述照明源的第一技术或以较高占空比在较短间隔内在突发模式中操作所述照明源的第二技术。所述驱动器和照明系统可并入于可变焦透镜系统中，以定义多个曝光增量，以用于获取聚焦在一个或多个聚焦平面处的一个或多个图像。个图像。个图像。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于高速计量成像的快速高功率脉冲式光源系统
[0001]本专利技术大体上涉及高速计量成像，且更具体地说，涉及用于高速成像和/或感测操作的脉冲式照明系统。
技术介绍
[0002]在各种基于光的测量或感测系统中，吞吐量和/或准确度和/或分辨率取决于可使用多短的曝光时间。对于使用较短照明脉冲(“选通”照明)来冻结运动和/或使成像场景与某一时间瞬间隔离的成像系统，这很好理解。举例来说，冻结运动缩减了图像中由运动引起的边缘模糊，且允许相关边缘和距离测量及导出的测量例如在图像中的X、Y方向上较准确。除了冻结X、Y运动之外，还需要例如在光学系统的聚焦平面与待成像的表面或特征的平面重合的瞬间冻结Z轴运动，亦即沿着成像或感测系统的光轴的运动。应了解，例如由于使用光学系统中的可变焦透镜(VFL)，聚焦平面之间的相对运动可能因物体的运动或光学系统的聚焦平面的“运动”而出现。一种需要特别快速的照明系统以便最佳利用其能力的特别快速的VFL透镜为可调谐声梯度或TAG透镜，其在70KHz或更大频率下周期性地改变其光学功率(或光学系统的焦距)。
[0003]举例来说，系统可使用TAG透镜以在不同聚焦平面处成像，以便在个别成像平面处获取支持准确的机器视觉测量或检查的聚焦良好的图像，或贯穿测量体积系统地获取“图像栈”。一般来说，可用于此类系统中的照明脉冲越亮且越短，则其获取和测量速度越快，其测量深色、移动或振动工件的通用性越强，且其测量准确度和分辨率越好。较短脉冲照明系统的其它潜在的有价值的用途包含可变焦光投影系统、LIDAR系统、某些类型的自动聚焦系统、某些类型的全光相机系统等等。
[0004]为了实现快速照明脉冲，已知使用驱动器电路来驱动一个或多个LED，所述驱动器电路可递送约若干瓦特(例如，约10瓦特左右)以及几微秒的长度的脉冲。然而，即使已知最快的此类驱动器电路和照明脉冲(至少是紧凑性和通用性足以满足多种工业应用、在实际且可接受的工业价格范围内的驱动器电路和照明脉冲)仍保留有与各种系统的速度、通用性和准确度相关的限制因素，所述各种系统尤其为基于TAG透镜的系统。需要可提供较亮和/或较短照明脉冲的驱动器电路和照明系统。
技术实现思路
[0005]公开一种高功率快速脉冲驱动器和照明系统。所述驱动器和照明系统特别适用于过驱动LED，以提供非相干的照明，但在一些应用中，所述驱动器和照明系统可与其它装置结合使用。
[0006]提供一种用于高速计量成像的高功率快速脉冲驱动器和照明系统，其包含照明源和驱动器电路，所述驱动器电路被配置成使用高电流和/或高电流密度来过驱动所述照明源。所述高电流是用于驱动照明源的高于制造商推荐电流的电流，且所述高电流密度是用于驱动照明源的高于制造商推荐电流密度的电流密度。所述照明源被配置成使用使用期限
保持技术来操作，所述使用期限保持技术选自以2％或更小的低占空比来操作所述照明源的第一技术或以较高占空比在较短间隔内在突发模式中操作所述照明源的第二技术。
[0007]根据一个方面，所述驱动器电路包含：
[0008]节点N1，其耦合到电源；
[0009]节点N2，其通过电感器L12耦合到节点N1，且为所述照明源提供阳极；
[0010]节点N3，其通过一个或多个电容器C23耦合到节点N2，且提供输入以接收用于驱动所述照明源的控制脉冲；
[0011]节点N4，其通过元件E43耦合到节点N3、通过一个或多个二极管D42耦合到节点N2，且为所述照明源提供阴极；及
[0012]节点N5，其耦合到用于接收用于驱动所述照明源的脉冲控制信号PULSE IN的门极触发电路GTS，且通过一个或多个晶体管T543耦合到节点N4和节点N3。
[0013]根据另一方面，一个或多个晶体管T543包括氮化镓FET。
[0014]根据另一方面，所述驱动器电路被配置成执行脉冲控制，以在过电流情况的状况下将所述脉冲控制信号PULSE IN的脉冲宽度限制为安全水平。
[0015]根据另一方面，所述驱动器电路被配置成在过电流情况的状况下从在较高脉冲速率模式中操作切换为在较慢脉冲速率模式中操作。
[0016]根据另一方面，所述驱动器和照明系统并入于可变焦透镜(VFL)系统中，其中所述驱动器和照明系统在操作中定义多个曝光增量，以用于获取聚焦在所述VFL系统的多个聚焦平面处的单个图像或聚焦在所述VFL系统的多个聚焦平面处的多个图像或聚焦在所述VFL系统的单个聚焦平面处的单个图像。
[0017]根据另一方面，所述VFL系统是可调谐声梯度(TAG)透镜系统。
[0018]根据另一方面，曝光增量中的一个期间的聚焦平面的改变约为所述VFL系统的聚焦深度(DOF)的0.2到0.25。
[0019]根据另一方面，对应于曝光增量中的一个的脉冲长度是在12纳秒到80纳秒的范围内。
[0020]根据另一方面，对应于曝光增量中的一个的脉冲长度是10纳秒。
[0021]根据另一方面，所述照明源包括一个或多个发光二极管(LED)。
[0022]根据另一方面，所述LED分别地具有至少9mm2的发射面积，电流密度为5A/mm2到12A/mm2。
[0023]根据另一方面，所述照明源是运用约24伏特或更小的电源来驱动。
[0024]根据另一方面，所述电源约为21伏特。
[0025]根据另一方面，所述驱动器和照明系统实施于印刷电路板(PCB)布局配置中，所述印刷电路板布局配置具有个别组件的特定配置和所述个别组件在3维层中相对于彼此的布局。
[0026]根据另一方面，节点迹线中的至少一些被配置为板或平坦配置，所述板或平坦配置占据所述PCB布局配置的总覆盖面积的多达5％或10％。
[0027]根据另一方面，从垂直于所述PCB布局配置的平面的方向观察，节点迹线中的至少一些被配置成在所述节点迹线连接到的组件下方延伸。
[0028]根据另一方面，从垂直于所述PCB布局配置的平面的方向观察，携载沿着部分或完
全相反的方向流动的相应电流的不同节点迹线位于相对较接近彼此的层上；且从垂直于所述PCB布局配置的平面的方向观察，携载沿着类似方向流动的相应电流的不同节点迹线位于相对较远离彼此的层上。
[0029]在一些实施方案中，本文中所公开的所述驱动器和照明系统可与高速计量成像系统和/或其它系统结合使用，所述高速计量成像系统和/或其它系统中的一些可包含TAG透镜类型VFL。本文中所公开的所述驱动器和照明系统可用于控制包含TAG透镜类型VFL的此类系统，以增强所述系统的性能或通用性。
[0030]提供一种用于操作可调谐声梯度(TAG)透镜成像系统的方法，其通常包含三个步骤，所述步骤包含：
[0031](i)提供智能照明脉冲控制例程/电路(SLPCRC)，其提供对应于所述TAG透镜成像系统的离焦点(PFF)模式中的至少一个的第一曝光控制模式或对应于所述TAG透镜成像系统的扩展的聚焦深度(EDOF)模式的第二曝光控制模式，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于高速计量成像的高功率快速脉冲驱动器和照明系统，其包括：照明源；及驱动器电路，其被配置成使用高电流和/或高电流密度来过驱动所述照明源，其中所述高电流是用于驱动所述照明源的高于制造商推荐电流的电流，且所述高电流密度是用于驱动所述照明源的高于制造商推荐电流密度的电流密度；其中所述照明源被配置成使用使用期限保持技术来操作，所述使用期限保持技术选自以2％或更小的低占空比来操作所述照明源的第一技术或以较高占空比在较短间隔内在突发模式中操作所述照明源的第二技术。2.根据权利要求1所述的驱动器和照明系统，其中所述驱动器电路包含：节点N1，其耦合到电源；节点N2，其通过电感器L12耦合到节点N1，且为所述照明源提供阳极；节点N3，其通过一个或多个电容器C23耦合到节点N2，且提供输入以接收用于驱动所述照明源的控制脉冲；节点N4，其通过元件E43耦合到节点N3、通过一个或多个二极管D42耦合到节点N2，且为所述照明源提供阴极；及节点N5，其耦合到用于接收用于驱动所述照明源的脉冲控制信号PULSEIN的门极触发电路GTS，且通过一个或多个晶体管T543耦合到节点N4和节点N3。3.根据权利要求2所述的驱动器和照明系统，其中所述一个或多个晶体管T543包含氮化镓FET。4.根据权利要求2所述的驱动器和照明系统，其中所述驱动器电路被配置成执行脉冲控制，以在过电流情况的状况下将所述脉冲控制信号PULSEIN的脉冲宽度限制为安全水平。5.根据权利要求2所述的驱动器和照明系统，其中所述驱动器电路被配置成在过电流情况的状况下从在较高脉冲速率模式中操作切换为在较慢脉冲速率模式中操作。6.根据权利要求1所述的驱动器和照明系统，其并入于可变焦透镜(VFL)系统中，其中所述驱动器和照明系统在操作中定义多个曝光增量以用于获取聚焦在所述VFL系统的多个聚焦平面处的单个图像或聚焦在所述VFL系统的多个聚焦平面处的多个图像或聚焦在所述VFL系统的单个聚焦平面处的单个图像。7.根据权利要求6所述的驱动器和照明系统，其中所述VFL系统是可调谐声梯度(TAG)透镜系统。8.根据权利要求6所述的驱动器和照明系统，其中所述曝光增量中的一个期间的聚焦平面的改变约为所述VFL系统的聚焦深度(DOF)的0.2到0.25。9.根据权利要求8所述的驱动器和照明系统，其中对应于所述曝光增量中的一个的脉冲长度是在12纳秒到80纳秒的范围内。10.根据权利要求8所述的驱动器和照明系统，其中对应于所述曝光增量中的一个的脉冲长度是10纳秒。11.根据权利要求1所述的驱动器和照明系统，其中所述照明源包括一个或多个发光二极管(LED)。12.根据权利要求11所述的驱动器和照明系统，其中所述LED分别地具有至少9...
【专利技术属性】
技术研发人员：PG格拉德尼克，BEB詹森，
申请(专利权)人：株式会社三丰，
类型：发明
国别省市：
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