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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024137910
(43)【公開日】2024-10-07
(54)【発明の名称】レーザドライバ
(51)【国際特許分類】
   G01S 7/484 20060101AFI20240927BHJP
   G01S 7/4911 20200101ALI20240927BHJP
【FI】
G01S7/484
G01S7/4911
【審査請求】有
【請求項の数】20
【出願形態】OL
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2024046565
(22)【出願日】2024-03-22
(31)【優先権主張番号】63/454,544
(32)【優先日】2023-03-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】18/598,944
(32)【優先日】2024-03-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】18/598,916
(32)【優先日】2024-03-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】519383544
【氏名又は名称】アナログ・ディヴァイシス・インターナショナル・アンリミテッド・カンパニー
(74)【代理人】
【識別番号】100108453
【弁理士】
【氏名又は名称】村山 靖彦
(74)【代理人】
【識別番号】100110364
【弁理士】
【氏名又は名称】実広 信哉
(74)【代理人】
【識別番号】100133400
【弁理士】
【氏名又は名称】阿部 達彦
(72)【発明者】
【氏名】ジョナサン・エフライム・デイヴィッド・ハーウィッツ
(72)【発明者】
【氏名】ホセ・ベルナルド・ディン
【テーマコード(参考)】
5J084
【Fターム(参考)】
5J084AA05
5J084AD01
5J084AD02
5J084BA04
5J084BA34
5J084BA40
5J084CA03
5J084CA04
5J084CA10
5J084CA11
5J084CA65
(57)【要約】
【課題】レーザドライバシステムによって放出される光をより高度に制御するイメージャが必要であること。
【解決手段】本開示は、改善された間接飛行時間(iToF)システムを提供する。iToFシステムは、イメージャと、レーザドライバシステムと、を含む。レーザドライバシステムは、イメージャからアナログレーザ制御信号を受信し、アナログレーザ制御信号に基づいてアナログレーザドライバ電流を生成する。アナログレーザドライバ電流は、アナログレーザ制御信号の振幅の任意の変化がアナログレーザドライバ電流の振幅の変化を引き起こすように生成される。更に、本開示は、間接飛行時間システムにおいて使用するための改善されたイメージャ及びレーザドライバシステムを提供する。ハイサイド乗法的プッシュプル電流ミラーを含む間接飛行時間システムも提供される。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
間接飛行時間(indirect time-of-flight:iToF)システムであって、
イメージャであって、
アナログレーザ制御信号及び画像センサ制御信号を生成するように構成されたコントローラと、
受け取られた入射光に基づいて、電荷を蓄積するための画像センサであって、前記画像センサの電荷蓄積のタイミングを制御するために前記画像センサ制御信号を受信するように構成されている、画像センサと、を備える、イメージャと、
前記イメージャに結合されたレーザドライバであって、前記レーザドライバが、前記アナログレーザ制御信号を受信し、前記アナログレーザ制御信号を使用してアナログレーザ駆動電流を生成するように構成されており、前記レーザドライバが、前記アナログレーザ制御信号の振幅の変化が前記アナログレーザ駆動電流の振幅の変化を引き起こすように、前記アナログレーザ駆動電流を生成するように構成されている、レーザドライバと、を備える、iToFシステム。
【請求項2】
前記レーザドライバが、電流ミラーを備え、前記電流ミラーが、
前記アナログレーザ制御信号に依存する電流信号を受信し、
前記受信された電流信号をミラーリングすることによって、前記アナログレーザ駆動電流を生成するように構成されている、請求項1に記載のiToFシステム。
【請求項3】
前記電流ミラーが、乗法的電流ミラーである、請求項2に記載のiToFシステム。
【請求項4】
前記電流ミラーが、プッシュプル電流ミラーである、請求項2又は3に記載のiToFシステム。
【請求項5】
前記コントローラが、
第1のクロック信号を受信し、前記第1のクロック信号に基づいて、前記アナログレーザ制御信号を生成するように構成されている、デジタル/アナログ変換器、DACを備える、請求項1~4のいずれか一項に記載のiToFシステム。
【請求項6】
前記iToFシステムが、クロックジェネレータを更に備え、前記クロックジェネレータが、第1のクロック信号を生成するように構成されており、前記DACが、前記アナログレーザ制御信号を生成する際に使用するための前記クロックジェネレータからの第1のクロック信号を受信するように構成されており、
前記クロックジェネレータが、第2のクロック信号を生成するように構成されており、前記第2のクロック信号が、前記画像センサ制御信号であり、
前記第1のクロック信号が、前記第2のクロック信号よりも高い周波数を有する、請求項5に記載のiToFシステム。
【請求項7】
前記クロックジェネレータが、前記第1のクロック信号を分割することによって、前記第2のクロック信号を生成するように構成されている、請求項6に記載のiToFシステム。
【請求項8】
前記レーザドライバシステムが、オフセット生成回路を備え、前記レーザドライバが、前記アナログレーザドライバ電流にオフセットを印加するように構成されている、請求項1~7のいずれか一項に記載のiToFシステム。
【請求項9】
前記レーザドライバが、前記アナログレーザ制御信号を増幅するように構成された利得段を含む、請求項1~8のいずれか一項に記載のiToFシステム。
【請求項10】
前記iToFシステムが、
前記イメージャに結合された第2のレーザドライバであって、前記第2のレーザドライバが、前記アナログレーザ制御信号を受信し、前記アナログレーザ制御信号を使用して第2のアナログレーザ駆動電流を生成するように構成されており、前記第2のレーザドライバが、前記アナログレーザ制御信号の振幅の変化が前記アナログレーザ駆動電流の振幅の変化を引き起こすように、前記第2のアナログレーザ駆動電流を生成するように構成されている、第2のレーザドライバを備える、請求項1~9のいずれか一項に記載のiToFシステム。
【請求項11】
前記第1のアナログレーザドライバ電流が、第1のレーザに供給され、前記第2のアナログレーザドライバ電流が、前記第1のレーザ又は第2のレーザに供給される、請求項10に記載のiToFシステム。
【請求項12】
前記イメージャが、前記アナログレーザ制御信号を提供するように構成された第1の出力を備え、前記レーザドライバが、前記アナログレーザ制御信号を受信するように構成された第1の入力を備え、第1の終端インピーダンスが、前記第1の出力に結合されており、第2の終端インピーダンスが、前記第1の入力に結合されており、前記第2の終端インピーダンスが、前記第1の終端インピーダンスに整合される、請求項1~11のいずれか一項に記載のiToFシステム。
【請求項13】
前記第2のレーザドライバが、前記アナログレーザ制御信号を受信するように構成された第1の入力を備え、第3の終端抵抗が、前記第1の入力に結合されており、前記第3の終端インピーダンスが、前記第1の終端インピーダンスに整合される、請求項10又は請求項11に従属する場合の請求項11に記載のiToFシステム。
【請求項14】
前記アナログレーザ制御信号が、差動信号であり、前記レーザドライバが、前記アナログレーザ駆動電流がシングルエンド信号であるように、前記アナログレーザ駆動電流を生成するように構成されている、請求項1~13のいずれか一項に記載のiToFシステム。
【請求項15】
前記iToFシステムが、前記レーザドライバに結合されたレーザを更に備え、前記レーザが、前記レーザを駆動して光を放出するために前記アナログレーザ駆動電流を受け取るように構成されている、請求項1~14のいずれか一項に記載のiToFシステム。
【請求項16】
前記アナログレーザ制御信号が、差動信号であり、
前記アナログレーザ駆動電流が、差動アナログレーザ駆動電流である、請求項1~15のいずれか一項に記載のiToFシステム。
【請求項17】
前記iToFシステムが、前記レーザドライバに結合された第1のレーザと、前記レーザドライバに結合された第2のレーザと、を備え、前記レーザドライバが、前記差動アナログレーザドライバ電流の第1の信号を前記第1のレーザに供給し、前記差動アナログレーザドライバ電流の第2の信号を前記第2のレーザに供給するように構成されている、請求項16に記載のiToFシステム。
【請求項18】
イメージャと、レーザと、を備える飛行時間(time-of-flight:ToF)システムにおいて使用するためのレーザドライバであって、
アナログレーザ制御信号を受信し、
前記アナログレーザ制御信号の振幅に依存する振幅を有するアナログレーザ駆動電流を生成し、
前記レーザを駆動して光を放出するために、前記アナログレーザ駆動電流をレーザに出力するように構成されている、レーザドライバ。
【請求項19】
前記レーザドライバが、電流ミラーを備え、前記電流ミラーが、
前記アナログレーザ制御信号に依存する信号を受信し、
前記受信された電流信号をミラーリングすることによって、前記アナログレーザ駆動電流を生成するように構成されている、請求項18に記載のレーザドライバ。
【請求項20】
飛行時間(time-of-flight:ToF)システムにおいて使用するためのイメージャであって、
アナログレーザ制御信号及び画像センサ制御信号を生成するように構成されたコントローラと、
受け取られた入射光に基づいて、電荷を蓄積するための画像センサであって、前記画像センサの電荷蓄積のタイミングを制御するために前記画像センサ制御信号を受信するように構成されている、画像センサと、を備え、
前記イメージャが、レーザドライバに結合するためのものであり、前記イメージャが、前記アナログレーザ制御信号を前記レーザドライバに出力するように構成されている、イメージャ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、飛行時間システムに関し、特に、イメージャとレーザシステムとの間のマルチレベルアナログ通信に関する。
【背景技術】
【0002】
飛行時間(ToF)システムは、イメージャ及びレーザドライバシステムを備え得る。イメージャは、画像センサを含み得、レーザドライバシステムは、レーザを含み得る。間接又は連続波(CW)ToFカメラシステムは、イメージャの画像センサを使用して、放出された光(レーザドライバシステムのレーザによって放出された光)と検出された光(イメージャの画像センサによって検出された光)との間の位相シフトを判定する。この位相シフトは、放出された光が進む距離を判定するために使用され得る。
【0003】
典型的には、イメージャ及びレーザドライバシステムは、イメージャからレーザドライバシステムに送信される制御信号とともに、別個にパッケージ化される。制御信号は、低電圧差動信号であり得、これは、レーザがオン又はオフにされるべき時間を示すデジタル信号である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明者らは、レーザドライバシステムによって放出される光をより高度に制御するイメージャが必要であることを認識している。
【0005】
本発明の第1の態様によれば、間接飛行時間、iToF、システムが提供され、iToFシステムは、イメージャであって、アナログレーザ制御信号及び画像センサ制御信号を生成するように構成されたコントローラと、受け取られた入射光に基づいて、電荷を蓄積するための画像センサであって、画像センサの電荷蓄積のタイミングを制御するために画像センサ制御信号を受信するように構成されている、画像センサと、を備える、イメージャと、イメージャに結合されたレーザドライバであって、レーザドライバが、アナログレーザ制御信号を受信し、アナログレーザ制御信号を使用してアナログレーザ駆動電流を生成するように構成されており、レーザドライバが、アナログレーザ制御信号の振幅の変化がアナログレーザ駆動電流の振幅の変化を引き起こすように、アナログレーザ駆動電流を生成するように構成されている、レーザドライバと、を備える、システムが提供される。
【0006】
本発明の第2の態様によれば、イメージャと、レーザと、を備える飛行時間、ToF、システムにおいて使用するためのレーザドライバが提供され、レーザドライバは、アナログレーザ制御信号を受信し、アナログレーザ制御信号の振幅に依存する振幅を有するアナログレーザ駆動電流を生成し、レーザを駆動して光を放出するためにアナログレーザ駆動電流をレーザに出力するように構成されている。
【0007】
本発明の第3の態様によれば、飛行時間、ToF、システムにおいて使用するためのイメージャが提供され、イメージャは、アナログレーザ制御信号及び画像センサ制御信号を生成するように構成されたコントローラと、受け取られた入射光に基づいて、電荷を蓄積するための画像センサであって、画像センサの電荷蓄積のタイミングを制御するために画像センサ制御信号を受信するように構成されている、画像センサと、を備え、イメージャは、レーザドライバに結合するためのものであり、イメージャが、アナログレーザ制御信号をレーザドライバに出力するように構成されている。
【0008】
本発明の第4の態様によれば、飛行時間、ToF、システムが提供され、ToFシステムは、イメージャであって、レーザ制御信号及び画像センサ制御信号を出力するように構成されたコントローラと、受け取られた入射光に基づいて、電荷を蓄積するための画像センサであって、画像センサの電荷蓄積のタイミングを制御するために画像センサ制御信号を受信するように構成されている、画像センサと、を備える、イメージャと、レーザ制御信号を受信するように構成されたレーザドライバシステムであって、レーザドライバが、ハイサイドレーザドライバを備え、ハイサイドレーザドライバが、レーザ制御信号に依存するレーザ駆動電流を生成するように構成されている、レーザドライバシステムと、を備える。
【0009】
本発明の第5の態様によれば、イメージャと、レーザと、を備える飛行時間、ToF、システムにおいて使用するためのレーザドライバシステムが提供され、レーザドライバシステムは、イメージャからレーザ制御信号を受信するように構成されており、ハイサイドレーザドライバを備え、ハイサイドレーザドライバは、レーザ制御信号に依存するレーザ駆動電流を生成するように構成されている。
【0010】
本発明の第6の態様によれば、飛行時間、ToF、システムが提供され、ToFシステムは、イメージャであって、レーザ制御信号及び画像センサ制御信号を出力するように構成されたコントローラを備えるイメージャと、レーザ制御信号を受信するように構成されたレーザドライバシステムであって、レーザドライバが、ハイサイド乗法的電流ミラーを備え、ハイサイド乗法的電流ミラーが、レーザ制御信号に依存するレーザ駆動電流を生成するように構成されている、レーザドライバシステムと、を備える。
【0011】
本開示の態様は、添付の図面を参照して、例としてのみ説明され、同様の参照番号は同様の部品を指す。
【図面の簡単な説明】
【0012】
図1】イメージャ及びレーザドライバシステムを含む飛行時間システムを示す。
図2a】イメージャ及びレーザドライバシステムを含む飛行時間システムを示す。
図2b】クロックジェネレータ及びDACを含むコントローラを有する飛行時間システムを示す。
図2c】レーザドライバが電流ミラーを備える飛行時間システムを示す。
図2d】レーザドライバが電圧電流変換器を備える飛行時間システムを示す。
図2e】レーザドライバが定電流源を含む飛行時間システムを示す。
図2f図2eによる、飛行時間システムの簡略版を示す。
図3】レーザドライバに電流ミラーを含む飛行時間システムを示す。
図4】レーザドライバがローサイドレーザドライバである飛行時間システムを示す。
図5】飛行時間システムの簡略化された表現を示す。
図6】レーザドライバシステムにDACを含む飛行時間システムを示す。
図7】2つのトランジスタで形成された電流ミラーを含む飛行時間システムを示す。
図8】複数のレーザ制御信号を含む飛行時間システムを示す。
図9】デジタル/アナログ変換器を示す。
図10a】デジタル/アナログ変換器の詳細な実装形態を示す。
図10b】プリドライバの実装形態を示す。
図10c】電流源の実装形態を示す。
図10d】バイアス電流源の実装形態を示す。
図11】レーザドライバの実装形態を示す。
図12】レーザドライバの代替実装形態を示す。
図13】単一のレーザに結合された2つのレーザドライバを含む、レーザドライバの代替実装形態を示す。
図14】単一のレーザの単一のアノードの駆動を示す。
図15】単一のレーザの複数のアノードの分割駆動を示す。
図16a】イメージャ、レーザドライバ、及び2つのレーザを含むToFシステムの実装形態を示す。
図16b図16aのToFシステムのレイアウトを示す。
図17a】レーザドライバシステムの接続のレイアウトを示す。
図17b図17aのレーザドライバシステムの側面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【0013】
飛行時間(ToF)システムは、イメージャ及びレーザドライバシステムを備え得る。イメージャは、画像センサを含み得、レーザドライバシステムは、レーザを含み得る。間接又は連続波(CW)ToFカメラシステムは、イメージャの画像センサを使用して、放出された光(レーザドライバシステムのレーザによって放出された光)と検出された光(イメージャの画像センサによって検出された光)との間の位相シフトを判定する。この位相シフトは、放出された光が進む距離を判定するために使用され得る。
【0014】
典型的には、イメージャ及びレーザドライバシステムは、別個にパッケージ化される。例えば、第1の集積回路は、イメージャを含み得、レーザドライバシステムは、いくつかの個別の構成要素及び/又はパッケージで形成され得る。
【0015】
飛行時間システムは、放出された光と受け取られた光との間の位相差の判定に依存するので、システムは、レーザ及び画像センサの両方を変調し得る。レーザを変調することは、レーザがいつオン及びオフになるかを制御するための信号を供給することを含み得る。イメージャを変調することは、蓄積期間の制御であり得、蓄積期間の間、イメージャは、光を蓄積する。連続波飛行時間システムを使用して距離を判定するための動作は、当業者に既知であり、ここでは詳細に説明されない。
【0016】
イメージャは、レーザドライバシステムに制御信号を提供し得る。この制御信号は、典型的には、レーザドライバシステムのレーザがオンにされるべき時間、及びレーザドライバシステムのレーザがオフにされるべき時間を示すデジタル信号又はオンオフ信号である。レーザを駆動するための電流の印加は、イメージャから送信される制御信号のデジタル状態に依存する。例えば、制御信号が閾値を上回る限り、レーザを駆動するための設定電流が提供される。制御信号には、それ以上の情報が含まれないので、イメージャは、レーザを駆動するために使用される信号の特性を更に制御することはできない。
【0017】
これに対して、発明者らは、2つの状態を有するデジタルレーザ制御信号を供給するのではなく、その代わりに、アナログレーザ制御信号がイメージャによってレーザドライバに供給され得るアプローチを開発した。レーザ制御信号は、アナログ信号であるので、2つの定義された電圧又は電流レベル(例えば、ゼロレベル及び非ゼロレベル)に限定されない。このように、アナログレーザ制御信号は、単にレーザがオンであるかオフであるかを制御することを上回る制御を行うことができる。レーザドライバは、アナログレーザ制御信号の振幅の変化がレーザを駆動するために使用される電流の振幅の変化を引き起こすように、制御信号を使用してアナログレーザドライバ電流を生成し得る。このように、アナログレーザ制御信号は、レーザ駆動電流の振幅、したがってレーザ出力の強度の制御を可能にする。これは、イメージャがレーザをより高度に制御するのを可能にし、較正に使用することができるシステムを提供する。
【0018】
イメージャは、アナログレーザ制御信号を供給し得るが、代替的に、イメージャは、デジタルレーザ制御信号をレーザドライバに供給し得、レーザドライバシステムによって、デジタル信号に基づいてアナログレーザ制御信号が生成され得る。この場合も、レーザをより高度に制御することが可能になる一方、システムが、アナログ信号を出力できないか、又はDACを含まないイメージャとともに動作することが可能になる。
【0019】
更に、レーザドライバシステムは、ハイサイドレーザドライバを含み得、レーザドライバは、正電圧レール又は高電圧レールとレーザのアノードとの間に結合されている。これによって、レーザのカソードをグランドに結合することが可能になり、グランドは接地平面であり得る。接地平面をヒートシンクとして使用することができ、レーザの改善された熱管理及び冷却を提供する。更に、レーザとレーザドライバの統合を改善することが可能になり、寄生インダクタンス及び抵抗が低減する。
【0020】
図1は、イメージャ102及びレーザドライバシステム104を含む飛行時間システム100を示す。
【0021】
イメージャ102は、コントローラ106と、画像センサ108と、を備える。コントローラ106は、レーザ制御信号及び画像センサ制御信号を出力し得る。レーザ制御信号は、レーザ110の動作を制御するためのデジタル信号であり得る。画像センサ制御信号は、画像センサ108の動作を制御するための制御信号であり得る。このようにして、放出された光及び受け取られた光の相対位相が制御され得、システムが間接飛行時間(ToF)システム、又は連続波ToFシステムとして動作することが可能になる。
【0022】
レーザ制御信号は、レーザドライバシステム104に供給され得、より具体的には、レーザドライバシステム104のレーザドライバ112に供給され得る。第1の制御信号がデジタル信号であるので、低電圧差動信号は、イメージャ102からレーザドライバシステム104に供給され得る。低電圧差動信号は、第1の信号及び第2の信号で形成され得る。イメージャ102は、シングルエンドレーザ制御信号を差動信号116に変換するための第1のシステム114を備え得、レーザドライバシステム104は、差動信号116をシングルエンド信号レーザ制御信号に変換するための第2のシステム118を備え得る。
【0023】
レーザドライバ112は、レーザ110を駆動するための手段を備え得る。例えば、図1には、レーザ制御信号を受信し、レーザ110を流れる電流を制御する単一のトランジスタ120が示されている。図1に示されるトランジスタ120は、レーザドライバ112がレーザ110のカソードに結合されており、レーザドライバ112もグランド、又は負の電位に結合されているという点で、ローサイド駆動システムを表す。したがって、レーザ110は、正電圧レール122に直接結合されている。
【0024】
レーザドライバシステム104は、更なる構成要素124を含み得る。例えば、供給レールの間にコンデンサを含み、レーザ110を横切るダイオードを含むことが一般的である。
【0025】
コントローラ106によってレーザドライバ112に供給されるレーザ制御信号がデジタル信号であるので、レーザ110内の電流は、この信号のデジタル状態(1又は0、オン又はオフ)に依存する。レーザ制御信号には、これ以上の情報は含まれていない。したがって、レーザ110内の電流は、トランジスタ120の仕様、例えば、トランジスタ120のサイズによって決定される。
【0026】
第1のデジタル制御信号がレーザドライバ112の閾値を上回るか、又は下回る限り、特定の固定レベルの電流がレーザに提供される。レーザ110内の電流のレベルは、イメージャ102から送信されるレーザ制御信号のデジタル状態に依存する。
【0027】
図2aは、本開示の一態様による、間接飛行時間(ToF)システム200(代替的に、連続波飛行時間システムと称され得る)の例を示す。イメージャ202及びレーザドライバシステム204を備えるToFシステム200。イメージャ202は、レーザ制御信号218及び画像センサ制御信号219を出力することができるコントローラ206を備える。レーザ制御信号218は、レーザ214の動作を制御するためのアナログレーザ制御信号であり得る。イメージャ制御信号219は、画像センサ208の動作を制御するための制御信号であり得る。このようにして、発光及び受光の相対位相が制御され得、システムが間接飛行時間(ToF)システム、又は連続波ToFシステムとして動作することが可能になる。
【0028】
画像センサ208は、コントローラ206から画像制御信号219を受信するように構成されている。イメージャ制御信号219は、画像センサ208が光を蓄積すべき、又は充電すべき期間を示し、例えば、画像センサ208が光を蓄積すべき位相、又は画像センサ208の電荷蓄積タイミングを指定する。画像センサ208は、復調画像センサ208又は復調画素アレイであり得、したがって、画像センサ208は、光を連続的に蓄積し得、画像センサ制御信号のデューティサイクルは、光の蓄積を制御し得る。
【0029】
コントローラ206によって出力されるレーザ制御信号218は、レーザドライバシステム204に提供され、特に、レーザドライバシステム204のレーザドライバ212に提供される。レーザドライバ212は、レーザ214を駆動することができるアナログレーザ駆動電流220を生成するように構成されている。レーザドライバ212は、アナログレーザ制御信号の振幅の変化がアナログレーザ駆動電流の振幅の変化を引き起こすように、アナログレーザ駆動電流220を生成するように構成されている。いくつかの事例では、アナログレーザ駆動電流220は、アナログレーザ制御信号218の振幅の任意の変化がアナログレーザ駆動電流220の振幅の変化を引き起こすように生成される。例えば、アナログレーザ制御信号218の振幅の任意の変化は、システムの動作範囲内にある値(例えば、制御装置206が生成することができる最大のレーザ制御信号218及び/又はレーザドライバ212が生成することができる最大のアナログレーザ駆動電流220に基づく上限、並びに下限のゼロ、又はグランド、又は上限未満のある正の値を有する値の正の範囲であり得る、システムの動作範囲内にある制御信号値)について、アナログレーザ駆動電流220の振幅の変化をもたらし得る。いくつかの例示的な実装形態では、アナログレーザ駆動電流220の振幅がアナログレーザ制御信号202の振幅に比例するように、アナログレーザ駆動電流220は、アナログレーザ制御信号218に基づいてレーザドライバ212によって生成され得る。レーザ214は、レーザ駆動電流220を受け取り、レーザ駆動電流220によって駆動される。
【0030】
レーザ駆動電流220は、アナログレーザ制御信号218に比例し得るが、レーザドライバ212、又はイメージャ202若しくはレーザドライバシステム204内の他の構成要素は、アナログレーザ制御信号218とアナログレーザ駆動電流220との間にオフセットを挿入し得ることを理解されたい。更に、アナログレーザ駆動電流220は、アナログレーザ制御信号218とは異なる大きさを有し得、例えば、アナログレーザ制御信号218よりも大きい大きさを有し得る。このことは、プログラム可能な利得、又は代替的に固定された利得を含むレーザドライバ212によって達成され得る。アナログレーザ制御信号218の変化は、アナログレーザ駆動電流220の比例変化を引き起こし得る。しかしながら、当業者には、この比例性が制限内であり得ることを理解されよう。例えば、アナログレーザ駆動電流220は、それが閾値範囲内(又は言い換えれば、システムの動作範囲内)のアナログレーザ制御信号218に比例するように生成され得る。レーザドライバは、レーザ駆動電流220が下限閾値を超え、上限閾値を下回っているときに、アナログレーザ制御信号218に比例するようにアナログレーザドライバ電流220を生成し得る。レーザ駆動電流220がこの閾値範囲外になるアナログレーザ制御信号218の変化は、レーザ駆動電流220に影響を及ぼさない場合がある。下限閾値は、最小レーザ駆動電流又はゼロアンペアであり得る。上限閾値は、最大レーザ駆動電流、例えば、レーザ214又はレーザドライバシステム204内の他の構成要素が動作するように設計又は指定されている最大駆動電流であり得る。
【0031】
レーザ214は、ToFシステムに好適な任意の光源、例えば、レーザドライバ212に結合された垂直共振器型面発光レーザVCSELであり得る。
【0032】
図2に示されるレーザドライバ212は、レーザドライバ212がレーザ214のアノードに結合されるような、ハイサイドレーザドライバである。レーザドライバ212はまた、正電圧レールに結合され得る。レーザ214のカソードは、接地電位若しくは接地ノード、又は基準電圧ノードに結合されている。
【0033】
レーザドライバシステム204は、いくつかの他の任意選択的な構成要素216を含み得、例えば、コンデンサは、レーザの正の電位と負の電位との間に存在するか、又はレーザの端子間に存在し得る。レーザ214及び任意選択的な構成要素216は、レーザドライバシステム204の一部として示されているが、これらの構成要素は、別個にパッケージ化され得、又はレーザドライバ212に結合された外部構成要素であり得る。
【0034】
図2bは、本開示の一態様によるiToFシステムの更なる例を示す。イメージャ202のコントローラ206は、クロックジェネレータ230及びデジタル/アナログ変換器210を備える。クロックジェネレータ206は、デジタルイメージャ制御信号219及びデジタルレーザ制御信号222を出力する。デジタルレーザ制御信号222は、クロック信号であり得る。例えば、クロック230は、画像センサによる電荷の蓄積のためのオン又はオフ時間を示すクロック信号219、及びレーザ214についてのオン又はオフ時間を示すクロック信号222を出力し得る。DAC210は、デジタルレーザ制御信号222をアナログレーザ制御信号218に変換する。アナログレーザ制御信号218は、レーザドライバシステム204に提供され、特に、レーザドライバシステム204のレーザドライバ212に提供される。レーザドライバ212は、アナログレーザ制御信号218に基づいてレーザ214を駆動することができるアナログレーザ駆動電流220を生成するように構成されており、それによって、アナログレーザ制御信号218の振幅の変化がアナログレーザ駆動電流220の振幅の変化を引き起こす。レーザ214は、レーザ214を駆動するためにアナログレーザ駆動電流220を受け取る。
【0035】
イメージャ制御信号219はまた、クロックジェネレータ230によって出力されたクロック信号であり得る。イメージャ制御信号219は、デジタルレーザ制御信号222よりも低い周波数を有し得る。したがって、デジタルレーザ制御信号222は、画像センサ制御信号よりも多くの情報を含むとみなされ得、アナログレーザ制御信号218が、画像センサ制御信号219と比較して、より高い解像度を有するか、又はより複雑なアナログ波形を有することが可能になる。
【0036】
図2cは、レーザドライバ212が電流ミラー224を備える、本開示の一態様によるiToFシステムを示す。電流ミラー224は、アナログレーザ制御信号218を受信し、アナログレーザ制御信号218に基づいてアナログレーザドライバ電流220を生成し得る。電流ミラー224は、乗法的電流ミラー224であり得、それによって、アナログレーザ駆動電流220は、アナログレーザ制御信号218よりも大きいアナログレーザ制御信号218のスケーリングされたレプリカである。更に、電流ミラー224は、プッシュプル電流ミラー224であり得る。
【0037】
アナログレーザ駆動電流220は、レーザ駆動電圧の供給と比較して、レーザ214を駆動するより効率的な方法であるので、制御された電流である。アナログレーザ制御信号218は、電流信号(情報がアナログレーザ制御信号218の電流によって送信される)又は電圧信号(情報がアナログレーザ制御信号218の電圧によって送信される)であり得る。
【0038】
アナログレーザ制御信号218が電圧信号である場合、図2dに表される例示的な実装形態に示されるように、電圧電流変換器226がレーザドライバ212に含まれ得る。電圧電流変換器226は、アナログレーザ制御信号218を受信し、それを電流信号228に変換する。次いで、電流信号228は、アナログレーザ駆動電流220を生成するために電流ミラー224に供給される。
【0039】
イメージャ202は、ACスナバを含み得る。例えば、図2dは、DACによって出力されたアナログレーザ制御信号218がACスナバを通過してレーザドライバ212に至るように、ACスナバ260に結合されたDAC210の出力を示す。
【0040】
図2eは、定電流232が電流信号228に追加されるiToFシステム200の例示的な実装形態を示す。定電流は、定電流源234によって供給され得る。
【0041】
図2a~図2eのアナログレーザ制御信号218は、シングルエンド信号として示されている。しかしながら、アナログレーザ制御信号218は、第1の信号及び第2の信号を含む差動信号であり得る。電流ミラー224は、差動信号をシングルエンドアナログレーザ駆動電流220に変換し得る。代替的に、アナログレーザ駆動電流220は、差動アナログレーザ駆動電流220であり得る。定電流232が図2eの電流信号228に加えられ、電流信号228が差動信号である場合、定電流は、差動信号228を構成する信号のうちの1つに印加されるか又は加えられ得る。
【0042】
更に、定電流232は、定電流源234によって供給されるのではなく、代わりに、アナログレーザ制御信号218又は電流信号228を構成する2つの信号の合計に基づいて生成され得る。これによって、付加的な定電流源234が不要になる。
【0043】
図2fは、図2eの図の簡略版を示す。図を明確にするために、いくつかの構成要素は示されていない。イメージャ202の出力は、終端インピーダンス250によって終端され得る。レーザドライバシステム204の入力は、インピーダンス終端252を含み得る。したがって、V2I変換器226によって受け取られる電圧は、イメージャ202の終端インピーダンス250、レーザドライバシステム204の終端インピーダンス252、及び2つの間の配線の結果として生じる組み合わせであり、組み合わせのインピーダンスは、参照番号254によって表されている。反射は、第1の終端インピーダンス250及び第2の終端インピーダンス252を整合させ、例えば、第1の終端インピーダンス250及び第2の終端インピーダンス252を同じ値に設定することによって、最小化され得る。
【0044】
DAC210によって出力された信号が差動信号である場合、イメージャ202は、正の出力端子及び負の出力端子の両方を含む。これらの端子はどちらも、終端抵抗又はインピーダンスを含み得る。更に、レーザドライバシステム204は、端子に正の入力端子及び負の入力端子の両方を含む。これらの端子はどちらも、終端抵抗又はインピーダンスを含み得る。
【0045】
図2a~図2fは、異なる特徴について明確に説明することを可能にするために、いくつかの異なる構成要素及び構成要素の様々な組み合わせを伴って示されている。ある構成要素が図2a~図2fのうちの1つのみに示されている場合、その構成要素は、図2a~図2fのうちの任意の他の図に使用され得る。更に、特性又は特徴が図2a~図2fのうちの1つのみにおいて説明される場合、その特性又は特徴は、他の図のいずれにも適用され得ることも理解されるべきである。
【0046】
図3は、本開示の一態様による、間接飛行時間(ToF)システム300の例を示す。図3のレーザドライバ312は、電流ミラーを備え、したがって、図2cの構成と同様である。図3は、使用され得る1つの特定のタイプの電流ミラーを示すが、代替的に任意の他のタイプの電流ミラーが使用され得る。電流ミラーは、アナログレーザ駆動電流220がアナログレーザ制御信号218のスケーリングされたレプリカであるように、アナログレーザ駆動電流220を生成するように構成され得る。
【0047】
例えば、電流ミラーは、第1のトランジスタ318と、第2のトランジスタ320と、を含む。第1のトランジスタ318のソース端子は、第1のトランジスタ318がDAC210からアナログレーザ制御信号218を受信するように構成されるように、DAC210の出力に結合され得る。第1のトランジスタ318のゲートは、第2のトランジスタ320がアナログレーザ駆動電流を生成するように、第2の第2のトランジスタ320のゲートに結合されている。第1のトランジスタ及び第2のトランジスタのドレインは、正電圧供給源又は高電圧供給源に結合されている。レーザ214のアノードは、アナログレーザ駆動電流を受け取るために、ソース第2のトランジスタ214に結合されている。
【0048】
第1のトランジスタ及び第2のトランジスタは、PMOSトランジスタとして示されている。
【0049】
トランジスタは、任意の好適な形態のトランジスタ、例えば、MOSFETデバイス又はバイポーラジャンクショントランジスタ(BJT)であり得る。代替的に、トランジスタは、他の技術、例えば、窒化ガリウム、GaN、又は炭化ケイ素、SiCを使用し得る。電流ミラーは、プッシュプル電流ミラーであり得る。電流ミラーは、2つのトランジスタを含むように示されているが、電流ミラーの1つのタイプの例であるこの電流ミラーの代わりに、他の電流ミラー技術又はレイアウトが使用され得ることを理解されたい。
【0050】
図2a~図2e及び図3のシステムは、ハイサイドレーザドライバ212、312を含むが、代替的に、これらの図のうちのいずれかのシステムは、ローサイドレーザドライバを含み得る。例えば、図4に示されるように、レーザドライバ412は、代替的に、ローサイドレーザドライバ412であり得、それによって、レーザドライバ412は、レーザ214のカソードに結合されている。レーザドライバ412は、負電位又は接地電位に結合され得る。ローサイドレーザドライバでは、レーザ212のアノードは、正電位に結合され得る。
【0051】
図5は、図2図4に示すiToFシステムの簡略化された表現を示す。図5のiToFシステム500は、コントローラ206を備え、コントローラ206は、クロックジェネレータ230と、DAC210と、を備える。DAC210によって出力されたアナログレーザ制御信号218は、レーザドライバ212に提供され、レーザドライバ212は、アナログレーザ駆動電流を生成する。アナログレーザ駆動電流は、レーザ214を駆動するためにレーザ214に供給される。
【0052】
レーザ214を駆動するのに十分な大きさのアナログレーザ駆動電流220を生成するために、レーザドライバ212は、アナログレーザ制御信号の振幅と比較してアナログレーザ駆動電流の振幅を増加させるように構成された複数の電流ミラー532を備え得る。
【0053】
システム500は、アナログレーザ駆動電流220にオフセットを印加するように構成されたオフセット生成回路534を更に備え得る。
【0054】
DAC210によって出力されるアナログレーザ制御信号218は、シングルエンド信号として図5に示されているが、差動アナログレーザ制御信号であり得、レーザドライバ212によって生成されるアナログレーザ駆動電流220は、シングルエンド信号又は差動信号のいずれかであり得る。更に、電流ミラー532は、差動電流ミラーであり得る。
【0055】
電流ミラー532は、能動電流ミラーでも、又は受動電流ミラーでもあり得る。電流ミラーは、いくつかのミラーリング段又はコピー段を含み得る。例えば、n個のミラー又はミラーリング段が存在し得る。
【0056】
上記のシステムは、イメージャ内にDACの存在を含むが、イメージャがDACを含まないシステムから利益を得ることも可能である。
【0057】
例えば、図6は、本開示の一態様による間接飛行時間システム600を示し、システム600は、イメージャ202と、レーザドライバシステム204と、を含む。イメージャ202は、コントローラ206と、画像センサ208と、を備える。コントローラ206は、レーザ制御信号640及び画像センサ制御信号219を出力するように構成されている。コントローラ206は、クロック生成回路を含み得る。レーザ制御信号640は、デジタル信号、例えば、クロック生成回路によって生成されたクロック信号であり得る。画像センサ208は、周囲環境からの反射されたレーザ光を受け取ることができる。コントローラ106から画像センサ208によって受け取られた画像センサ制御信号219は、画像センサ208が入射光、例えば周囲環境内の物体によって反射された光から受け取られた電荷を蓄積する蓄積期間を制御する。
【0058】
レーザ制御信号640は、レーザドライバシステム204に供給される。図6は、コントローラ106によって出力されたシングルエンドレーザ制御信号640が、システム114によって低電圧差動信号116に変換され、次いでシステム118によって元のシングルエンド信号に変換される例を示す。しかしながら、代替的に、コントローラ106によって生成されたレーザ制御信号は、差動信号であり得る。更に、差動信号は、それがレーザドライバに供給される前に元のシングルエンド信号に変換されないことがあり、レーザドライバ612は差動信号を受信し得る。更なる代替例では、シングルエンドレーザ制御信号640は、差動信号に変換されないことがあり、代わりにシングルエンド信号としてレーザドライバ204に出力され得る。レーザ制御信号640は、デジタル信号であり、レーザドライバシステム204によって受信され、レーザドライバ612の動作を制御するために使用される。
【0059】
レーザドライバ612は、レーザ制御信号640に依存性のレーザドライバ電流を生成するように構成されたハイサイドレーザドライバである。レーザドライバ612は、レーザ制御信号640を受信し、レーザ214を駆動するようにレーザ214に供給されるレーザ駆動電流220を生成するように構成されたハイサイド駆動電流ミラーを備え得る。ハイサイド電流ミラーは、レーザ214のアノードに結合され得る。電流ミラーは、図2a~図2eに関して説明されるように、乗法的プッシュプル電流ミラーであり得る。
【0060】
コントローラ206によって供給されるレーザ制御信号640がデジタルレーザ制御信号640である場合、レーザドライバシステム204は、デジタル/アナログ変換器610(DAC)を含む。DAC610は、デジタルレーザ制御信号640を受信し、かつアナログレーザ制御信号642を出力するように構成されている。アナログレーザ制御信号642は、レーザドライバ612によって受信され、レーザドライバ612は、DAC610によって出力されたアナログレーザ制御信号642に基づいてアナログレーザ駆動電流220を生成し(例えば、アナログレーザ駆動電流220はアナログレーザ制御信号642に比例し得る)、それによって、レーザ制御信号642の振幅の変化がアナログレーザ駆動電流220の振幅の変化を引き起こす。
【0061】
有益なことに、ハイサイドドライブは、少なくともハイサイドドライブがVCSELの上面接続部に接続され得、VCSELの底面接続部が接地平面に接続されている状態でVCSELが接地平面に直接取り付けられているので、システムが最小化されたインダクタンス及び大きい接地平面を伴って配置されることを可能にし得る。大きい接地平面は、熱抽出を支援し、特に、電流の大部分が他の構成要素216、例えば、ローカルコンデンサから同じ接地平面に局所的に提供され得る場合、電磁放射に関する助けになるシールドを提供する。
【0062】
図7に示すように、間接飛行時間システム700のレーザドライバ712は、電流ミラーを備え得る。電流ミラーは、任意の好適な設計のものであり得る。図7の非限定的な例では、電流ミラーは、図3に関して説明された電流ミラーと同じレイアウトで、第1のトランジスタ718及び第2のトランジスタ720から形成されている。第1のトランジスタ718は、DAC610の出力に結合されており、アナログレーザ制御信号を受信するように構成されている。第2のトランジスタ720は、レーザ214のアノードに結合されており、アナログレーザ駆動電流をレーザ214に供給するように構成されている。ミラーは、乗法的ミラーであり得、それによって、レーザ駆動信号の大きさは、アナログレーザ制御信号に比例するが、アナログレーザ制御信号よりも大きい。例えば、ミラーは、利得を導入し得る。レーザドライバ712は、レーザドライバ212の前述の実装形態のうちのいずれかと同じ方法で動作し得る。図7に示される電流ミラー712は、2つのトランジスタを含むが、代替的なハイサイド電流ミラーが使用され得る。
【0063】
iToFシステムのコントローラは、単一のレーザ制御信号をレーザドライバに供給し得るが、イメージャ202のコントローラ206は、代替的に、図8に示されるように、2つ、3つ、4つ、又は5つのレーザ制御信号などの複数のレーザ制御信号を供給し得る。例えば、図8のコントローラ206は、3つのレーザ制御信号をレーザドライバシステム204に提供する。これらのレーザ制御信号の各々は、複数のDAC810、812、814のそれぞれのDACによって受信され、それぞれのアナログレーザ制御信号に変換される。これらのアナログレーザ制御信号は、例えば、単一のレーザドライバ612に供給されることによって、単一のレーザ214を駆動するために使用され得る。これにより、より大きな電流をレーザに供給することが可能になり得る。
【0064】
代替的に、複数のレーザ制御信号は、単一のレーザ制御信号の使用と比較して、システム内の高調波の影響を低減するために使用され得る。理想的には、レーザは高調波を最小化するために正弦波信号によって駆動され得る。しかしながら、容易にするために、システムは、代わりに、レーザを駆動するために方形波を使用し得る。方形波は、高調波を導入し、ToF測定の精度を減少させる可能性がある。したがって、複数のレーザ制御信号は、レーザ制御信号の組み合わせが高調波を低減するように構成され得る。これは、レーザ制御信号の各々を、レーザ制御信号が異なるデューティサイクル、位相、及び/又は振幅を有する方形波であるように設定することによって達成され得る。この複数のレーザ制御信号を合計すると、正弦波駆動信号をよりうまく近似する。
【0065】
代替的に、レーザ制御信号の各々は、別個のレーザドライバに供給され、1つ以上のレーザを制御又は駆動するために使用され得る。更に、レーザ制御信号の各々が、同じレーザの異なる端子に供給され得る。例えば、レーザ214が2パッド端子VCSEL(例えば、レーザドライバ電流が供給され得るアノードパッド)である場合、2つのレーザ制御信号がコントローラから別個のレーザドライバ612に供給され得る。次いで、生成されたそれぞれのレーザ駆動電流は、VCSELのそれぞれのアノードパッドに供給され得る。
【0066】
複数のレーザ制御信号の概念は、DACがレーザドライバシステム204上に位置する図8に関して説明されているが、図2図5のいずれかにおいて概説されているように、アナログレーザ制御信号がイメージャ202からレーザドライバシステム204に供給されるシステムにも適用され得る。
【0067】
デジタル/アナログ変換器の動作
上記で説明されたデジタル/アナログ変換器210、610は、デジタルレーザ制御信号をアナログレーザ制御信号に変換する。DAC210、610のいくつかの詳細を示す一例が図9に示されている。DAC210、610は、メモリ940から出力されたデジタル値を受信し、次いで、デジタル値をDAC210、610から出力されるアナログ値に変換するためのメモリ940及び変換器942を備え得る。
【0068】
メモリ940は、複数の順序付けられた、デジタル、マルチビットワードを記憶し得る。例えば、メモリ940は、サイクリックメモリであり得る。メモリ940は、DAC210、610の製造中に、順序付けられたマルチビットワードとともに予めロードされ得るか、又は動作中に定期的に更新され得る。
【0069】
DAC210、610は、クロック発生器230からデジタルレーザ制御信号を受信し、例えば、デジタルレーザ制御信号は、クロック信号であり得る。メモリ940は、デジタルレーザ制御信号の各パルス、遷移又はパターン(例えば、各低-高繊維及び/若しくは高-低遷移、又はパルスの各セット)上で、複数の順序付けられたデジタルワードの次のマルチビットデジタルワードを出力するように構成されている。メモリ940は、順序付けられたデジタルワードのリストの終了位置に到達すると、リストの先頭に戻るか、又は逆の順序でリストを繰り返し得る。マルチビットデジタルワードは、変換器942によって受信され、変換器942は、メモリ940によって出力されたマルチビットデジタルワードをアナログレーザ制御信号に変換するように構成されている。これにより、システムは、クロックジェネレータ230によって出力されたデジタル信号をアナログ信号に変換することが可能になる。
【0070】
図10aは、デジタルレーザ制御信号、又はクロック230からの制御信号を受信し、差動出力信号を出力するように構成されたDAC210、610の例を示す。DACは、メモリ1002を含む。データは、システムの動作が開始する前、例えば較正中にメモリにロードされる。ロードされるデータは、複数のバイナリワード、例えば6ビットワードを含む。他の長さのワード、例えば4ビット、8ビット、10ビット、12ビットのワードが使用され得る。ワードは、サイクリックメモリ1002に記憶される。
【0071】
システムは、クロック入力又はデジタルレーザ制御信号を受信し、例えば、図2b~図5の実装形態では、DAC210は、クロックジェネレータ230の出力を受信し、図6の実装形態では、DAC610は、デジタルレーザ制御信号116(クロック信号であり得る)を受信する。クロック入力は、メモリ1002に、記憶されたワードのうちの1つを第1のサーモメータデコード1004及び第2のサーモメータデコード1006に出力させる。メモリが循環するので、クロック入力が受信されるたびに、例えば、クロック信号のエッジが受信されるたびに、又はクロック信号のいくつかのパルス又はエッジが受信されるたびに、異なるワードが出力される。
【0072】
図10aに示されるシステムは、6ビットDACであるが、DACは、任意の数のビットで動作し得る。ここに示されるDACは、より少ない要素が必要とされることを確実にするように3ビットMSBアレイ又は粗アレイ及び3ビットLSBアレイ又は微細アレイにセグメント化された電流ステアリングDACであり、線形性及びグリッチに関する助けとして必要とされるバイナリツーサーモメータデコードは、両方のアレイについて同じである。異なる数のビットが、MSBアレイ及びLSBアレイの各々に提供され得る。
【0073】
メモリ1002の出力の最上位ビット(例えば、3つの最上位ビット)は、第1のサーモメータデコード要素1004に提供され、メモリ1002の出力の最下位ビット(例えば、3つの最下位ビット)は、第2のサーモメータデコード要素1006に提供される。
【0074】
第1のサーモメータデコード要素1004の出力は、ラッチ1008の入力に提供される。第2のサーモメータデコード要素1006の出力は、第2のラッチ1010の入力に提供される。ラッチはまた、デジタルレーザ制御信号又はクロック信号を入力として受信し得、それぞれのラッチに制御/ラッチ信号を提供する。ラッチ1008、1010は、LSBサーモメータデコード1006及びMSBサーモメータデコード1004の出力をラッチする。
【0075】
ラッチ1008、1010の出力は、それぞれのプリドライブ回路1012、1014の入力に提供される。
【0076】
図10bは、プリドライブ回路1012、1014の非限定的な実施例を示す。プリドライブ回路は、2つの駆動状態間の高速切り替えを可能にする非レール間差動信号を生成する。信号T及びTbとして出力される電流は、電流源1064+1062の合計に等しい電流と、電流源1064に等しい電流とを遷移させる。それぞれのラッチ1008、1010の出力は、2つの信号に分割される。ゲート1050によって反転された第1の信号の極性及び第2の信号の極性は、ゲート1052によって反転されない。
【0077】
プリドライブ回路は、第1のトランジスタ1054と、第2のトランジスタ1056と、第3のトランジスタ1058と、及び第4のトランジスタ1060と、を含む。図10bに示されるトランジスタは、PMOSトランジスタであるが、NMOSトランジスタなどの他のトランジスタが使用され得、当業者は、NMOSトランジスタを使用するプリドライブ回路設計を直ちに認識する。
【0078】
第1のトランジスタ1054のゲートは、ゲート1050の出力に結合されている。第2のトランジスタのゲートは、ゲート1052の出力に結合されている。第1のトランジスタ1054及び第2のトランジスタ1056のソースは、高電圧供給レールに結合された第1の電流源1062に結合されている。第1のトランジスタ1054及び第2のトランジスタ1056のドレインは、それぞれの第3のトランジスタ1058及び第4のトランジスタ1060のソースに結合されており、かつそれぞれの出力T及びTbに結合されている。第3のトランジスタ1054及び第4のトランジスタ1060のドレインは、低電圧供給レールに結合されている。
【0079】
第2の電流源は、第1のトランジスタ1054のドレイン及び出力Tに結合されている。第3の電流源1066は、第2のトランジスタ1056のドレイン及び出力Tbに結合されている。
【0080】
各プリドライブ回路は、2つの出力TとTbを提供する。第1のプリドライブ回路1008の出力T及びTbは、第1の電流源回路1016の入力に供給される。第2のプリドライブ回路1014の出力T及びTbは、第2の電流源回路1018の入力に供給される。
【0081】
図10cは、電流源回路1016、1018の非限定的な実装形態を示す。
【0082】
トランジスタは、電流源回路がDACのMSB又はLSB経路に作用しているかどうかに応じて、異なってサイズ決定され得る。例えば、トランジスタは、トランジスタの幅が、トランジスタが駆動する電流に比例するようにサイズ決定され得る。
【0083】
プリドライバ回路の出力Tは、第1のトランジスタ1080のゲートに供給される。プリドライバ回路の出力Tbは、第2のトランジスタ1082のゲートに供給される。第1のトランジスタ1080及び第2のトランジスタ1082のソースは、第3のトランジスタ1084のドレインに結合されている。第3のトランジスタ1084のソースは、高供給電圧レールに結合されている。第1のトランジスタ1080及び第2のトランジスタ1082のドレインは、第4のトランジスタ1086及び第5のトランジスタ1088のそれぞれのドレインに結合されている。第1のトランジスタ1080の本体は、第5のトランジスタ1088のゲートに結合されている。第2のトランジスタ1082の本体は、第4のトランジスタ1086のゲートに結合されている。第4のトランジスタ1086のドレインは、正の差動出力を供給し、第5のトランジスタ1088のドレインは、負の差動出力を供給する。
【0084】
第4のトランジスタ1086のドレインは、第4のトランジスタ1086のソースに結合されている。同様に、第5のトランジスタ1088のドレインは、第5のトランジスタ1088のソースに結合されている。このことは、第1のトランジスタ1080及び第2のトランジスタ1082が状態を変化させるときの電荷注入を補償する。これは、より速い遷移時間を可能にする。
【0085】
第1の電流源システム1016及び第2の電流源システム1018の正の差動出力は、互いに結合されており、かつ第1の出力トランジスタ1020のドレインに結合されている。第1の出力トランジスタ1020のソースは、DACについての正の出力端子を提供する。第1の電流源1016及び第2の電流源1018の負の差動出力信号は、互いに結合されており、かつ第2の出力トランジスタ1022のドレインに結合されている。第2の出力トランジスタ1022のソースは、DACについての負の出力端子を提供する。
【0086】
いくつかの実装形態では、出力トランジスタは、厚酸化膜カスコードデバイスであり得る。このことは、出力からの遷移は電流ドライバに影響を与えるべきではないことを意味する。このことは、電流ドライバの安定性を改善し得る。
【0087】
図10aのシステムは、出力トランジスタ1020、1022のそれぞれのドレインに結合されたバイアス電流源1024を更に含み得る。
【0088】
図10dは、バイアス電流源回路1024の1つの考えられる実装形態を示す。バイアス電流源は、第1のトランジスタ1090と、第2のトランジスタ1092と、を含む。第1のトランジスタ1090及び第2のトランジスタ1092のゲートは、バイアス制御入力に結合されており、バイアス制御入力は、バイアス電流源をアクティブ化及び非アクティブ化するように構成されている。第1のトランジスタ1090のソースは、第3のトランジスタ1094のドレインに結合されており、第3のトランジスタ1094のソースは、高電圧供給レールに結合されている。第2のトランジスタ1092のソースは、第4のトランジスタ1096のドレインに結合されており、第4のトランジスタ1096のソースは、高電圧供給レールに結合されている。第1のトランジスタ1090及び第2のトランジスタ1092のドレインは、正及び負の出力電流バイアス信号を提供し、それぞれ第1の出力トランジスタ1020及び第2の出力トランジスタ1022のソースに結合されている。
【0089】
表1は、サーモメータデコーダ動作を表す、同じ数字のバイナリフォーマット版、ユナリフォーマット版、及びユナリbフォーマット版を示す。ユナリ値は、サーモメータデコーダの出力を表す。
【0090】
【表1】
【0091】
図10a~図10dは、デジタル入力を使用してアナログレーザ制御信号を生成するための、唯一の具体的な例示的なDAC実装形態を示す。これらの例では、DACは、複数のデジタルワードを記憶したサイクリックメモリを使用し、デジタルワードは、クロック信号を使用して段階的に処理され、次いで、DACによって、記憶されたデジタルワードによって定義された振幅を有するアナログ信号に変換される。このようにして、アナログレーザ制御信号について特定のアナログ信号形状が達成され得る。図10a~図10dは、1つの特定のサイクリックメモリDAC実装形態のみを示しており、DACを実装し、図10aに関連して上記で説明されたのと同じ機能を有する多くの他の方法が存在することが認識されるであろう。図示のDACは、PMOS電流源DACであり、接地に対して供給される電流、又は基準電圧を生成する。このDACは、抵抗器を用いて接地側終端されるレーザ駆動システムとともに使用され得、アナログレーザ制御信号は、電流ミラーを備えるハイサイドレーザドライバに結合される。
【0092】
電流がハイサイドミラーに直接流される前述の例示的な実装形態では、DACは、電流を引き込むNMOS電流源アレイから作製され得る。このDAC実装形態では、アナログレーザ制御信号の正の出力及び負の出力の両方でDC電流を提供するための第2のDACが存在し得、これは、何らかの静止電流を提供することによって次の段が動作するうえで助けになる。バイアス電流は、差動電流のレベルに基づいて調整され得る。これは、選択的な追加の機能であり、省略され得るか、又は代替的にレーザドライバに含まれ得る。
【0093】
レーザドライバの動作
前述のように、レーザドライバは、電流ミラーを備え、レーザ214に供給するためのアナログレーザドライバ電流を生成するように構成されたハイサイドレーザドライバ212、312、612、712であり得る。
【0094】
レーザドライバ1112の1つの非限定的な詳細な例を、図11に示す。図11は、レーザ214を含む。図11の例では、レーザドライバ1112によって受信されるアナログレーザ制御信号は、差動電流信号である。アナログレーザ制御信号は、電流ステアリングDAC、例えば、図10aにおいて説明されたDACによって提供され得る。代替的に、アナログレーザ制御信号は、図2eに示されるように、電圧電流変換器を使用して出力が変換される電圧DACによって提供され得る。入力差動信号は、第1の信号1150(正の信号と称され得る)と、第2の信号1152(負の信号と称され得る)と、を含む。
【0095】
レーザドライバ1112は、差動信号を増幅する第1の利得段1154と、増幅された差動信号からシングルエンドアナログレーザ駆動電流を生成する第2の利得段1156と、を含む。第1の利得段1154は、第1の信号1150及び第2の信号1152のうちの一方に定電流を加えるように構成されている。例えば、第1の利得段1154は、定電流を第1の信号1150に加えるように構成された定電流源1158を含む。代替的に、電流源1158は、第2の信号1152に定電流を加えるように構成され得る。
【0096】
定電流源1158は、レーザ214に供給される駆動電流の範囲を増加させるために使用され得る任意選択的な構成要素である。ノード1150及び1152で受信された入力は、差動信号であり、電流ミラー1156は、正負の乗算バージョンに等しい電流を使用してレーザを駆動するように構成されている。電流バイアスが加えられない場合、正負は、期間の50%の間負である。例えば、正の信号が0mA~100mAの範囲であり、負の信号が100mA~0mAの範囲である場合、正負は、その期間にわたって-100mA(正が0mAであり、負が100mAであるとき)~100mA(正が100mAであり、負が0mAであるとき)の範囲である。これによって、正のレーザ駆動電流は、電流ミラー1156によって期間の50%のみの間出力される。したがって、レーザは、この期間の50%の間のみ駆動され得る。
【0097】
電流ミラー1156によって出力される電流が正である期間の割合を増加させるために、電流源1158は、電流オフセットを差動入力信号のうちの一方に加えるように構成され得る。正の入力信号に電流オフセットを加えることによって、出力の正負はより長い期間の間正になる。
【0098】
例えば、正の信号が0mA~100mAの範囲であり、負の信号が100mA~0mAの範囲である場合、電流源1158は、正の信号に50mAのオフセットを加えるように構成され得る。これによって、出力の正負が-50mA~150mAの範囲になり、正負信号が正電流である期間が延長され、したがって、レーザ214が正電流によって駆動され得る時間を増加させる。
【0099】
第1の利得段は、第1のトランジスタ1170を含み、負の入力1152は、増幅器構成を通してトランジスタ1170のベースに結合されており、増幅器構成は、増幅器1172と、抵抗器1174及び1176と、を含む。第1の抵抗器1174は、低電圧供給源、例えば、接地と、増幅器1172の第1の入力との間に結合されている。増幅器1172の第2の入力は、第1のトランジスタ1170のエミッタに結合されている。第1のトランジスタ1170のエミッタは、第2の抵抗器1176を介して低電圧供給源に結合されている。抵抗器1174及び1176は、増幅を提供するようにサイズ決定される。この特定の例では、抵抗器1174は25kOhmであり、抵抗器1176は6.25kOhmであり、入力信号に4倍の増幅を提供する。しかしながら、これらの抵抗値は、例示的なものにすぎず、所望の利得を達成するために、抵抗の他の値が、使用され得る。第1のトランジスタ1170のコレクタは、第2の利得段1156に結合されている。
【0100】
同じ構成は、正の入力1150に提供され、正の入力1150は、第2の増幅器1180、及び抵抗1182及び1184を通して第2のトランジスタ1178に結合されている。第2のトランジスタ1178のコレクタは、第2の利得段1156に結合されている。
【0101】
第2の利得段1156は、アナログレーザ駆動電流を生成し、これをレーザ214に供給するように構成された電流ミラーを備え得る。第2の利得段1156は、レーザ214を駆動するために使用され得る電流ミラーの一例を含む。この電流ミラーは、この特定の例では、第1のトランジスタ1170及び第2のトランジスタ1178の出力の40倍の増幅を提供するように構成され得る。しかしながら、電流ミラーは、代替的な増幅因子を提供し得る。第2の利得段1156は、第1の利得段1154から差動信号を受信し、レーザ214を駆動するためにシングルエンドアナログレーザ駆動電流を生成し、出力する。電流ミラー1156で使用されるスイッチは、BJTとして示されているが、MOSトランジスタ、又は任意の他の好適なトランジスタタイプが代わりに使用され得る。
【0102】
前述のように、いくつかの追加の構成要素216は、レーザ214を介して結合され得る。例えば、第1のコンデンサ1160及び第2のコンデンサ1162は、レーザ214を介して結合され得る。
【0103】
図12は、第1の利得段1154が、追加のトランジスタ対を使用して定電流源1158を実装するように修正された、図11のレーザドライバの修正例を示す。この定電流源は、第1の信号150及び第2の信号1152を合計することによって、第1の信号1150(又は代替的に、第2の1152)信号に加えられる追加の定電流を生成する。この実装形態は、第1の信号1150及び第2の信号1152によって形成された差動アナログレーザ制御信号が、例えば、電流ステアリングDACによって生成され、電流ステアリングDACから出力されるため、一定の合計電流(すなわち、第1の信号1150及び第2の信号1152の電流の合計が一定である)を有するときに有効であり得る。
【0104】
定電流源1158は、第3のトランジスタ1286を含む。第3のトランジスタ1286のベースは、第1のトランジスタ1170のベースに結合されている。抵抗器1288が、第3のトランジスタ1286のエミッタと低電圧供給レールとの間に結合されている。定電流源1158は、第4のトランジスタ1290を含む。第4のトランジスタ1290のベースは、第2のトランジスタ1178のベースに結合されている。抵抗器1292が、第4のトランジスタ1290のエミッタと低電圧供給レールとの間に結合されている。第3のトランジスタ1286及び第4のトランジスタ1290のコレクタは、第3のトランジスタ1178のコレクタに結合されており、第3のトランジスタ1178のコレクタにおいて電流に定電流を加える。この特定の例では、抵抗器1288及び1292はどちらも6.25kohmであり、それによって、定電流は入力正電流及び入力負電流の合計の4倍である。しかしながら、これは、抵抗値の1つの例にすぎず、必要な利得に応じて、任意の他の好適にサイズ決定された抵抗器が使用され得る。
【0105】
図13は、両面レーザドライバアーキテクチャを示し、両面レーザドライバアーキテクチャは、同じレーザ214に結合された、2つのレーザドライバ1112、例えば、図11又は12に示されるレーザドライバ1112を含む。第1のレーザドライバ及び第2のレーザドライバ1112は、同一であり得る。これは、システムがレーザ214により大きい電流を提供することを可能にする。
【0106】
図14は、イメージャ202が、オンチップ終端抵抗又はインピーダンス250に結合されたDAC210を含むシステムレイアウトを示す。終端インピーダンス250は、代替的に、オフチップ終端インピーダンス250であり得る。レーザドライバシステム204は、イメージャ202から制御信号218を受信する。レーザドライバシステム204は、終端抵抗(又はインピーダンス)252を含み得、終端抵抗252は、オンチップ又はオフチップのいずれかであり得る。図14のレーザドライバシステム204は、レーザ214、例えば、VCSELを含む。レーザ214、レーザドライバダイ212、及び垂直コンデンサ216は、ボンドワイヤ1404を使用して互いに結合されている。
【0107】
システムは、2つのコンデンサ216を含み得る。一方のコンデンサは、レーザドライバ212の近くに位置決めされ得、垂直コンデンサ(垂直キャップ)であり得る。レーザドライバ212がハイサイドドライブシステムである場合、その近くに位置決めされた垂直コンデンサは、レーザドライバ212と垂直コンデンサ216との間の接続がレーザドライバ212の上面とコンデンサ216の上面との間に存在することを可能にし、誘導ループのサイズを最小化する。レーザドライバ212及び垂直コンデンサ216の下面又は端子は、接地平面1406に結合され得る。構成要素が接地平面に結合され得るので、より大きな放熱が達成され得る。第2のキャパシタ216は、レーザ214からより遠くに位置決めされたより大きなコンデンサであり得る。
【0108】
図15は、3端子レーザ214を含むシステムを示す。3端子レーザ214は、VCSELであり得る。2つのレーザドライバ212が使用され、一方のレーザドライバは、VCSEL214の各側に位置決めされ、VCSELの各駆動端子を駆動する。レーザドライバ212は、図11又は図12のレーザドライバなどの、以前の例のいずれかで説明されたレーザドライバであり得る。VCSEL214はまた、VCSELの下面上の第3の端子を使用して接地平面1406に接続されている。イメージャ202のDAC210からの出力は、その出力が2つのアナログレーザ制御信号218を含むように分割され得る。次いで、これらの信号は、複数のレーザドライバ212の各々に提供され得る。更に、イメージャ202は、オンチップ終端250及びオフチップ終端256の両方を含み得る。このようにして、前の実施形態で説明されたレーザドライバ212及びイメージャ202は、2つの端子レーザ214を駆動するために使用され得る。
【0109】
終端抵抗252は、それらが互いの1%の許容範囲内のインピーダンスを有するように整合され得る。代替的に、終端抵抗252は、それらが互いに2%、5%、又は10%の許容範囲内のインピーダンスを有するように整合され得る。
【0110】
2端子レーザに限定されない他のシステムは、複数のレーザドライバ、例えば、同じレーザ又は複数のレーザに結合された複数のレーザドライバを含み得る。
【0111】
図16aは、DAC210と、レーザドライバ212と、を含む、ToFシステムを示す。システムは、2つのレーザ214を駆動するように構成され得る。
【0112】
DAC210(イメージャ202又はレーザドライバシステム204上に存在し得る)は、差動アナログレーザ制御信号218を出力し得る。例えば、DAC210は、図10aのDACであり得る。DAC210は、正の出力又は第1の出力1606と、負の出力又は第2の出力1608と、を備える。DAC210は、電流ステアリングDACである。第1の電流源1602は、第1の出力1606に結合されており、第1の電流バイアスを第1の信号に加えるように構成されている。第2の電流源1604は、第2の出力1608に結合されており、第2の電流バイアスを第2の信号に加えるように構成されている。第1の出力1606及び第2の出力1608に電流バイアスを加えることは、第1の出力1606及び第2の出力1608の各々に最小出力又はバイアス電流が提供される。
【0113】
差動アナログレーザ制御信号218の第1の信号及び第2の信号は、互いに逆位相であり得る。したがって、DACが電流ステアリングDACであるので、2つのレーザを駆動するための電流引き込みは、一定であり得る。
【0114】
DAC210の差動出力は、レーザドライバ212に提供される。第1の信号は、第1のイネーブルトランジスタ1610のエミッタにおいて受信され得る。第2の信号は、第2のイネーブルトランジスタ1612のエミッタにおいて受信され得る。第1のイネーブルトランジスタ1610及び第2のイネーブルトランジスタ1612のベースは、イネーブル信号を受信し得る。イネーブルトランジスタは、安全システムとして機能し、イネーブル信号がハイであるときにのみ、DACの出力を電流ミラー224に提供することを可能にする。イネーブル信号は、システムが光を出力することが安全である場合にのみイネーブルにされ得る。イネーブル信号及びトランジスタ1610及びトランジスタ1612は、任意選択的であり、差動信号は、代わりに、電流ミラー224に直接結合され得ることが理解されよう。
【0115】
図16aのイネーブル信号の例では、第1のイネーブルトランジスタ1610及び第2のイネーブルトランジスタ1612のコレクタは、電流ミラー224に結合されている。電流ミラー224は、アナログレーザ制御信号の第1の信号1606及び第2の信号1608に基づいて、第1のレーザ駆動電流1614及び第2のレーザ駆動電流1614を提供するように構成されている。この例では、レーザドライバ212は、差動アナログレーザ制御信号218のそれぞれの信号に基づいて、2つのレーザ駆動電流又は信号を生成する。これらのレーザ駆動電流の各々は、それぞれのレーザ214に供給され得、レーザ214の各々を駆動する。第1のレーザ及び第2のレーザ214に供給されたレーザ駆動電流1614、1616はまた、差動信号であるとみなされ得、それによって、第1のレーザは、差動レーザ駆動電流の第1の信号によって駆動され、第2のレーザは、第1の信号に対して逆位相である差動レーザ駆動電流の第2の信号によって駆動される。電流ミラー224のクロスカップリングは、出力トランジスタのベース又はゲートにおいてプッシュプル駆動を生成することによって、ローからハイへの遷移がハイからローへの遷移と同じになるという効果を有する。図16Aに含まれるレーザドライバ212は、レーザドライバの一例である。この図では、他のレーザドライバが使用され得ることが明らかである。
【0116】
2つのレーザ214は、例えば、異なる物体までの距離を判定するために、異なるシーンを撮像するように向けられ得る。差動レーザ駆動信号を出力する単一のレーザドライバ212を使用して2つのレーザを駆動することによって、システムは、第1のレーザ及び第2のレーザの位相が180°ずれるように駆動することによって、供給から一定の電流を引き出すことを達成し得る。
【0117】
この場合の各レーザは、逆位相で駆動される。同じレーザ及びレーザ光学系が位相信号及び逆位相信号によって駆動された場合、送信信号が一定の電力に合計されるので、同じシーンを照射することは有益ではない。しかしながら、異なるレーザ又は異なる光学系を使用するとき、2つのレーザを位相及び逆位相で駆動することは有益であり得る。例えば、2つのレーザは、異なる波長を有し得、同じシーンを見ている2つの異なる撮像センサが存在し得るので、2つの異なる波長についての放出された光と撮像された光との間の位相差(典型的には位相アンラッピングのためにCW ToFシステムにおいて必要とされる位相差と同様な位相差)は、2つの位相が本質的に並列して動作するので、より迅速に判定され得る。2つのレーザを位相及び逆位相で駆動することによって、共通の電源が見る電流変調はより少なくなり、共通の電源の駆動が容易になる。レーザドライバのコスト(面積/電力)も、2つのレーザの間で部分的に分担される。
【0118】
図16bは、図16aのシステムの概略レイアウトを示す。レーザドライバ212は、VCSELなどのそれぞれのレーザ214の端子にレーザドライバの出力を結合するボンドワイヤ1404を含む。レーザ214のカソードは、レーザドライバ供給源を分離する垂直コンデンサ216とともに、共通の接地平面1406に結合されており、共通の接地平面1406を共有する。接地平面1406が構成要素間で共有されると、構成要素間の相互接続部のサイズが低減され、いかなるスイッチング過渡現象についてのループインダクタンスも低減し、ヒートシンクのための大きな表面が提供される。
【0119】
前述の回路は、コンデンサ216と、レーザドライバ212と、レーザ214と、を含むシステムを示す。これらの構成要素の構成は、改善された回路動作を提供し得る。
【0120】
図17aは、2つの垂直コンデンサ216、2つのレーザドライバ212、及び2つの端子VCSEL214の接続部のレイアウト図を示し、それぞれのレーザドライバ212は、VCSEL214のそれぞれの端子を駆動するが、この構成は、単一の垂直コンデンサ216と、単一のレーザドライバ212と、レーザ214と、を含むシステムにも適用される。図17の断面は、図15の断面と同じレイアウトである。図を見るとわかるように、垂直コンデンサ216、レーザドライバ212、及びレーザ214は、ボンドワイヤ1710などの接続部分を使用して互いに直列に接続される。垂直コンデンサは、前述の例のいずれにおいても、コンデンサ216として使用され得る。例えば、垂直コンデンサは、垂直コンデンサが使用されていない状況と比較して、電流ループのサイズを最小化するために、図14又は図15の実装形態で使用され得る。
【0121】
図17bは、上からではなく側面からシステムを見た、図17Aのシステムの代替斜視図である。コンデンサ216、レーザドライバ212、及びレーザ214の上部は、コンデンサ216、レーザドライバ212、及びレーザ214が基板の上方で水平又は同じ高さになるように位置決めされ得る。3つの構成要素をこの様式で互いに隣接させて位置決めすることは、構成要素が正確に同じ高さにない場合でも、形成される電流ループのサイズを有益に低減することが理解されよう。レーザ214及びコンデンサ216の高さを同じレベルに保つと、確実に、レーザ214と、レーザドライバ212と、コンデンサ216との間に非常に短い接続部1710が存在する。したがって、ボンドワイヤ接続部1710の長さは、ボンドワイヤが延びる必要のある垂直距離を短くし、レーザ214及びコンデンサ216が互いに近くに位置決めされることを可能にすることによって最小化され得る。これは、ボンドワイヤに伴う寄生インダクタンスを最小化し、ループのサイズを低減し、インダクタンスを更に低減させる。
【0122】
電流は、短い接続部1710を通ってこれらの構成要素間を伝わり得る。戻り経路は、基板上に提供された接地平面1712内に位置し得る。これによって、小さいループが確保され、電磁放出が打ち消される。各構成要素の第1の側は、接地平面に結合され得る。各構成要素の第2の側は、互いに直列に連結され得る。コンデンサ216、レーザドライバ212、及びレーザ214を、個々に接地接続するのではなく、単一の接地平面を使用して接続すると、放熱が改善される。接地平面は、コンデンサ216、レーザドライバ212、及びレーザ214の全てにまたがるので、熱が放散され得る大面積の伝導性材料を提供する。
【0123】
コンデンサ216、レーザ214、及びレーザドライバ212の上部が同じレベルにあるように、高さ調整部材、スラグ、又はシムが、レーザ214、コンデンサ216、又はレーザドライバ212のいずれかの下に配置され得る。
【0124】
この構成は、図15のシステムに関して示されているが、前述の例のいずれのコンデンサ216、レーザドライバ212、及びレーザ214も、それらが同じ接地平面上に位置し、同じ高さの構成要素間の接続が短いボンドワイヤを通して行われるように位置決めされ得ることを理解されたい。
【0125】
前述の例は、間接飛行時間、iToFシステムに関して説明されている。しかしながら、それらの実施例は、dToF、又は直接飛行時間システムに同様に適用され得ることを理解されたい。特に、DACがレーザドライバシステム内に位置する図6図7、及び図8の例では、上記の図14図15、及び図17に関連して説明された同じハイサイド駆動システム及びパッケージ化が、dToFシステムに使用され得る。これらの技術の一部又は全部は、dToFシステムに適用され得る。
【0126】
説明では、イメージャからレーザドライバに提供されるか、又はイメージャ又はレーザドライバ内の構成要素間に提供される信号の属性を電圧又は電流とみなしているが、信号は、DACとレーザとの間の信号経路内の異なる点において電流から電圧に置き換え可能であるか、又は電圧から電流に置き換え可能であり得る。前述の例のいずれにおけるDACも、電流DACではなく、電圧DACであり得、電圧信号を出力し得る。例えば、図4のDAC210は、クロックジェネレータ230から電圧信号を受信し得、電圧アナログレーザ制御信号218を出力し得る。レーザドライバ412は、電圧アナログレーザ制御信号を受信し、レーザを電流で駆動する前に電圧アナログレーザ制御信号をこの電流に変換するように動作し得るか、又はレーザ214に電圧信号を提供し得る。システム内の各構成要素は、電圧信号又は電流信号を受信し、電圧信号又は電流信号を出力し得る。更に、DACは、電流DACである場合、それは、抵抗器を使用して終端され得、したがって、出力は、電圧であり得る。更に、ミラーリング段若しくはコピー段又はミラーは、電圧信号を受信し、これをミラーリングプロセスにおいて電流信号に変換し得る。
【0127】
図4に示されるように、前の例で説明されたコントローラ206は、クロックジェネレータ230と、DAC210と、を含み得る。代替的に、クロックジェネレータは、コントローラ206及びイメージャ202の外部に位置し得る。例えば、イメージャ202は、外部供給源からクロック信号を受信し得、例えば、イメージャが位置しているより大きいシステム内から共有クロック信号を受信し得る。
【0128】
当業者は、本開示の範囲から逸脱することなく、本開示の上記で説明された態様に対して様々な変更又は修正が行われ得ることを容易に理解するであろう。
【0129】
開示の態様:
態様の第1のセット:
1. 間接飛行時間、iToF、システムであって、
イメージャであって、
アナログレーザ制御信号及び画像センサ制御信号を生成するように構成されたコントローラと、
受け取られた入射光に基づいて、電荷を蓄積するための画像センサであって、画像センサの電荷蓄積のタイミングを制御するために画像センサ制御信号を受信するように構成されている、画像センサと、
イメージャに結合されたレーザドライバであって、レーザドライバが、アナログレーザ制御信号を受信し、アナログレーザ制御信号を使用してアナログレーザ駆動電流を生成するように構成されており、レーザドライバが、アナログレーザ制御信号の振幅の任意の変化が、アナログレーザ駆動電流の振幅の変化を引き起こすように、アナログレーザ駆動電流を生成するように構成されている、レーザドライバと、
レーザドライバに結合されたレーザであって、レーザが、レーザを駆動して光を放出するためにアナログレーザ駆動電流を受け取るように構成されている、レーザと、を含む、iToFシステム。
2. レーザドライバが、
アナログレーザ制御信号に依存する電流信号を受信し、
受信された電流信号をミラーリングすることによって、アナログレーザ駆動電流を生成するように構成されている、態様1に記載のiToFシステム。
3. 電流ミラーが、乗法的電流ミラーである、態様2に記載のiToFシステム。
4. 電流ミラーが、プッシュプル電流ミラーである、態様2又は3のいずれかに記載のiToFシステム。
5. アナログレーザ制御信号が、差動信号であり、電流ミラーによって受信される電流信号が、差動信号であり、アナログレーザ駆動電流が、シングルエンド信号である、態様2~4のいずれかに記載のiToFシステム。
6. ドライバが、電流ミラーによって受信される差動電流信号の一方の側に定電流を加えるように更に構成されている、態様5に記載のiToFシステム。
7. レーザドライバが、定電流を生成するように構成されている電流源を更に備える、態様6に記載のiToFシステム。
8. イメージャが、定電流をレーザドライバに出力するように構成されている、態様6に記載のiToFシステム。
9. レーザドライバが、差動アナログレーザ制御信号を構成する2つの信号の合計に基づいて定電流を生成するように構成されている、態様6に記載のiToFシステム。
10. レーザドライバが、差動アナログレーザ制御信号を構成する2つの信号を使用して生成された信号の合計に基づいて定電流を生成するように構成されている、態様6に記載のiToFシステム。
11. 定電流が、電流ミラーによって受信される 差動電流信号を構成する2つの信号間の差の絶対値以上である、態様6~10のいずれかに記載のiToFシステム。
12. アナログレーザ制御信号が、電流信号であり
イメージャが、差動アナログレーザ制御信号を構成する2つの信号の合計が一定であるように、アナログレーザ制御信号を生成するように構成されている、態様5~11のいずれかに記載のiToFシステム。
13. イメージャが、アナログレーザ制御信号を生成するように構成されている電流ステアリングDACを備える、態様12に記載のiToFシステム。
14. ドライバが、電圧電流、V2I、変換器を更に備え、電圧電流、V2I、変換器が、
アナログレーザ制御信号に依存する電圧信号を受信し、
受け取られた電圧に基づいて電流信号を生成し、
生成された電流信号を電流ミラーに出力するように構成されている、態様2~13のいずれかに記載のiToFシステム。
15. アナログレーザ制御信号が、電圧信号であり、V2I変換器によって受信される電圧信号が、アナログレーザ制御信号である、態様14に記載のiToFシステム。
16. アナログレーザ制御信号が、電流信号であり、
レーザドライバが、アナログレーザ制御信号のインピーダンス終端を備え、
V2I変換器によって受信される電圧信号が、インピーダンス終端を横切る電圧である、態様14に記載のiToFシステム。
17. アナログレーザ制御信号が、電流信号であり、
電流ミラーによって受信される電流信号が、アナログレーザ制御信号である、態様2~13のいずれかに記載のiToFシステム。
18. イメージャが、DACによって出力されたアナログレーザ制御信号がACスナバを通過してレーザドライバに至るように、DACの出力に結合されたACスナバを更に備える、態様17に記載のiToFシステム。
19. コントローラが、
アナログレーザ制御信号を生成するように構成されたデジタル/アナログ変換器、DACを備え、
DACが、アナログレーザ制御信号を生成する際に使用するための第1のクロック信号を受信するように構成されている、態様1~18のいずれかに記載のiToFシステム。
20. 第1のクロック信号を生成するように構成されたクロックジェネレータを更に備える、態様19に記載のiToFシステム。
21. クロックジェネレータが、第2のクロック信号を生成するように構成されており、第2のクロック信号が、画像センサ制御信号である、態様20に記載のiToFシステム。
22. 第1のクロック信号が、第2のクロック信号よりも高い周波数を有する、態様21に記載のiToFシステム。
23. DACが、
複数の順序付けられたマルチビットデジタルワードを記憶するように構成されたメモリを備え、
メモリが、第1のクロック信号を受信し、クロック信号の各パルス上で、複数の順序付けられたデジタルワードのうちの次のマルチビットデジタルワードを出力するように構成されており、
DACが、メモリによって出力されたマルチビットデジタルワードを変換することによって、アナログレーザ制御信号を生成するように構成されている、態様19~22のいずれかに記載のiToFシステム。
24. DACが、マルチビットデジタルワードを受信し、受信されたマルチビットデジタルワードを変換することによってアナログレーザ制御信号を生成するように構成されている、態様19~23のいずれかに記載のiToFシステム。
25. レーザに結合された1つ以上の追加のレーザドライバを更に備え、追加のレーザドライバの各々が、アナログレーザ制御信号を受信し、追加のアナログレーザ駆動電流を生成するように構成されており、追加のアナログレーザ駆動電流の振幅が、アナログレーザ制御信号の振幅に比例する、1つ以上の追加のレーザドライバ、態様1~24のいずれかに記載のiToFシステム。
26. イメージャが、第1の電圧ドメインにあり、レーザドライバが、第2の電圧ドメインにあり、第1の電圧ドメイン及び第2の電圧ドメインが異なる、態様1~25のいずれかに記載のiToFシステム。
27. イメージャと、レーザと、を備える、間接飛行時間、iToF、システムにおいて使用するためのレーザドライバであって、レーザドライバが、
イメージャから受信されたアナログレーザ制御信号の振幅に実質的に比例する振幅を有するアナログレーザ電流を生成し、
レーザを駆動して光を放出するために、アナログレーザ電流をレーザに出力するように構成されている、レーザドライバ。
28. アナログレーザ制御信号が、電流信号である、態様27に記載のレーザドライバ。
29. レーザドライバが、電流信号を受信し、アナログレーザ駆動電流を生成及び出力するように構成された電流ミラーを備える、態様27又は28に記載のレーザドライバ。
30. 電流ミラーが、乗法的電流ミラーである、態様29に記載のレーザドライバ。
31. 電流ミラーが、プッシュプル電流ミラーである、態様29又は30に記載のレーザドライバ。
31. アナログレーザ制御信号が、電圧信号である、態様27に記載のレーザドライバ。
32. レーザドライバが、アナログレーザ制御信号を受信し、アナログレーザ制御信号を電流信号に変換するように構成された電圧電流変換器を更に備える、態様31に記載のレーザドライバ。
33. レーザドライバが、電流信号を受信し、アナログレーザ駆動電流を生成するように構成された電流ミラーを更に備える、態様32に記載のレーザドライバ。
34. レーザドライバが、レーザのアノードに結合されたハイサイドレーザドライバである、態様27~33のいずれかに記載のレーザドライバ。
35. アナログレーザ制御信号が、差動信号であり、レーザドライバによって生成されたアナログレーザ駆動電流が、差動信号に比例するシングルエンド信号である、態様27~34のいずれかに記載のレーザドライバ。
36. レーザドライバが、アナログレーザ制御信号を構成する信号のうちの1つに定電流を加えるように構成されている、態様35に記載のレーザドライバ。
37. レーザドライバが、定電流を生成するための定電流源を備える、態様36に記載のレーザドライバ。
38. レーザドライバが、アナログレーザ制御信号を構成する2つの信号の合計に基づいて定電流を生成するように構成されている、態様36に記載のレーザドライバ。
39. 間接飛行時間、iToF、システムにおいて使用するためのイメージャであって、
アナログレーザ制御信号及び画像センサ制御信号を生成するように構成されたコントローラと、
受け取られた入射光に基づいて、電荷を蓄積するための画像センサであって、画像センサが、画像センサの電荷蓄積のタイミングを制御するために画像センサ制御信号を受信するように構成されている、画像センサと、
イメージャが、レーザドライバに結合するためのものであり、イメージャが、アナログレーザ制御信号をレーザドライバに出力するように構成されている、イメージャ。
40. コントローラが、
アナログレーザ制御信号を生成するように構成されたデジタル/アナログ変換器、DACを備える、態様39に記載のイメージャ。
41. DACが、
複数の順序付けられたマルチビットデジタルワードを記憶するように構成されたメモリを備え、
メモリが、クロック信号を受信し、クロック信号の各パルス上で、複数の順序付けられたデジタルワードのうちの次のマルチビットデジタルワードを出力するように構成されており、
DACが、メモリによって出力されたマルチビットデジタルワードを変換することによって、アナログレーザ制御信号を生成するように構成されている、態様40に記載のイメージャ。
42. クロック信号を生成するように構成されたクロックジェネレータを更に備える、態様41に記載のイメージャ。
43. DACが、マルチビットデジタルワードを受信し、受信されたマルチビットデジタルワードを変換することによってアナログレーザ制御信号を生成するように構成されている、態様41に記載のイメージャ。
44. DACによって出力されたアナログレーザ制御信号がACスナバを通過してレーザドライバに至るように、DACの出力に結合されたACスナバを更に備える、態様40~43のいずれかに記載のイメージャ。
45. 間接飛行時間、iToF、システムであって、
イメージャであって、
レーザ制御信号及び画像センサ制御信号を出力するように構成されたコントローラと、
受け取られた入射光に基づいて、電荷を蓄積するための画像センサであって、画像センサが、画像センサの電荷蓄積のタイミングを制御するために画像センサ制御信号を受信するように構成されている、画像センサと、
レーザ制御信号を受信するように構成されたレーザドライバであって、
ハイサイド乗法的プッシュプル電流ミラーであって、電流ミラーが、レーザ制御信号に基づいてレーザ駆動電流を生成するように構成された電流ミラーと、
レーザドライバに結合されたアノードを備えるレーザであって、レーザが、レーザを駆動して光を放出するためにレーザ駆動電流を受け取るように構成されている、レーザと、を備える、iToFシステム。
46. レーザ制御信号が、差動信号であり、レーザドライバによって生成されるレーザ駆動電流が、差動信号に比例するシングルエンド信号である、態様45に記載のiToFシステム。
47. レーザドライバが、レーザ制御信号を受信し、レーザ制御信号を差動電流信号に変換するように構成された電圧電流変換器を更に備える、態様46に記載のiToFシステム。
48. 電流ミラーが、差動電流信号を受信し、差動電流信号に基づいて、アナログレーザ駆動電流を生成するように構成されている、態様47に記載のiToFシステム。
49. レーザドライバが、アナログレーザ制御信号を構成する信号のうちの1つに定電流を加えるように構成されている、態様48に記載のiToFシステム。
50. レーザ制御信号が、デジタルレーザ制御信号であり、ハイサイドレーザドライバが、
デジタルレーザ制御信号を受信し、デジタルレーザ制御信号を使用してアナログレーザ制御信号を生成するように構成されたデジタルアナログ変換器、DACを備え、
ハイサイドレーザドライバが、アナログレーザ制御信号に比例する振幅を有するようにレーザ駆動電流を生成するように構成されている、態様45から49のいずれかに記載のiToFシステム。
51. DACが、デジタルレーザ制御信号を変換することによってアナログレーザ制御信号を生成するように構成されている、態様50に記載のiToFシステム。
52. DACが、
複数の順序付けられたマルチビットデジタルワードを記憶するように構成されたメモリを備え、
デジタルレーザ制御信号が、クロック信号を含み、
クロック信号の各パルス上で、メモリが、複数の順序付けられたデジタルワードのうちの次のマルチビットデジタルワードを出力するように構成されており、
DACが、メモリによって出力されたマルチビットデジタルワードを変換することによって、アナログレーザ制御信号を生成するように構成されている、態様50に記載のiToFシステム。
53. レーザのアノードに結合された1つ以上の追加のハイサイドレーザドライバを更に備え、追加のレーザドライバの各々が、
レーザ制御信号を受信し、
追加のレーザ駆動電流を生成し、
追加のレーザ駆動電流をレーザのアノードに出力するように構成されている、態様45~52のいずれかに記載のiToFシステム。
54. イメージャと、レーザと、を備える間接飛行時間、iToF、システムで使用するためのハイサイドレーザドライバであって、レーザドライバが、イメージャからレーザ制御信号を受信するように構成されており、レーザドライバが、
ハイサイド乗法的プッシュプル電流ミラーであって、電流ミラーが、レーザ制御信号に基づいてレーザ駆動電流を生成するように構成されている、電流ミラーを備え、
ハイサイド乗法的プッシュプル電流ミラーが、レーザを駆動して光を放出するためにレーザのアノードにレーザ駆動電流を出力するように構成されている、ハイサイドレーザドライバ。
55. レーザ制御信号が、差動信号であり、レーザドライバによって生成されるレーザ駆動電流が、差動信号に比例するシングルエンド信号である、態様54に記載のハイサイドレーザドライバ。
56. レーザドライバが、レーザ制御信号を受信し、レーザ制御信号を差動電流信号に変換するように構成された電圧電流変換器を更に備える、態様55に記載のハイサイドレーザドライバ。
57. 電流ミラーが、差動電流信号を受信し、差動電流信号に基づいてアナログレーザ駆動電流を生成するように構成されている、態様56に記載のハイサイドレーザドライバ。
58. レーザドライバが、アナログレーザ制御信号を構成する信号のうちの1つに定電流を加えるように構成されている、態様57に記載のハイサイドレーザドライバ。
59. レーザドライバが、定電流を生成するための定電流源を備える、態様58に記載のハイサイドレーザドライバ。
60. レーザドライバは、レーザ制御信号を構成する2つの信号の合計に基づいて定電流を生成するように構成されている、態様58に記載のハイサイドレーザドライバ。
61. レーザ制御信号が、デジタルレーザ制御信号であり、ハイサイドレーザドライバが、
デジタルレーザ制御信号を受信し、デジタルレーザ制御信号を使用してアナログレーザ制御信号を生成するように構成されたデジタル/アナログ変換器、DACを備え、
ハイサイドレーザドライバが、アナログレーザ制御信号に比例する振幅を有するようにレーザ駆動電流を生成するように構成されている、態様54~60のいずれかに記載のハイサイドレーザドライバ。
62. DACが、デジタルレーザ制御信号を変換することによってアナログレーザ制御信号を生成するように構成されている、態様59~61のいずれかに記載のハイサイドレーザドライバ。
63. DACが、
複数の順序付けられたマルチビットデジタルワードを記憶するように構成されたメモリを備え、
デジタルレーザ制御信号が、クロック信号を含み、
クロック信号の各パルス上で、メモリが、複数の順序付けられたデジタルワードのうちの次のマルチビットデジタルワードを出力するように構成されており、
DACが、メモリによって出力されたマルチビットデジタルワードを変換することによって、アナログレーザ制御信号を生成するように構成されている、態様61に記載のハイサイドレーザドライバ。
64. レーザ制御信号が、アナログレーザ制御信号であり、
ハイサイドレーザドライバが、アナログレーザ制御信号に比例する振幅を有するようにレーザ駆動電流を生成するように構成されている、態様62に記載のハイサイドレーザドライバ。
65. レーザドライバが、ミラーを備え、ミラーが、
アナログレーザ制御信号に依存する信号を受信し、
受信された信号をミラーリングすることによって、アナログレーザ駆動電流を生成するように構成されている、態様1に記載の間接飛行時間、iToFシステム。
66. ミラーが、複数のミラーリング段を備える、態様65に記載の間接飛行時間、iToFシステム。
67. レーザドライバシステムであって、
基板と、
レーザドライバであって、レーザドライバの第1の側が、基板に結合されている、レーザドライバと、
垂直コンデンサであって、垂直コンデンサの第1の側が、基板に結合されている、垂直コンデンサと、
光源であって、光源の第1の側が、基板に結合されている、光源と、を備え、
レーザドライバと、垂直コンデンサと、光源との間の接続部が、レーザドライバの第2の側と、垂直コンデンサの第2の側と、光源の第2の側との間にあるように、レーザドライバ、垂直コンデンサ、及び光源が直列に接続されている、レーザドライバシステム。
68. 基板が、接地平面を含む、態様67に記載のレーザドライバシステム。
69. レーザドライバが、イメージャからアナログレーザ制御信号を受信するように構成されている、態様67又は68に記載のレーザドライバシステム。
【0130】
態様の第2のセット:
1. 間接飛行時間、iToF、システムであって、
イメージャであって、
アナログレーザ制御信号及び画像センサ制御信号を生成するように構成されたコントローラと、
受け取られた入射光に基づいて、電荷を蓄積するための画像センサであって、画像センサが、画像センサの電荷蓄積のタイミングを制御するために画像センサ制御信号を受信するように構成されている、画像センサと、
イメージャに結合されたレーザドライバであって、レーザドライバが、アナログレーザ制御信号を受信し、アナログレーザ制御信号を使用してアナログレーザ駆動電流を生成するように構成されており、レーザドライバが、アナログレーザ制御信号の振幅の変化が、アナログレーザ駆動電流の振幅の変化を引き起こすようにアナログレーザ駆動電流を生成するように構成されている、レーザドライバと、を備える、イメージャ。
2. レーザドライバが、
アナログレーザ制御信号に依存する電流信号を受信し、
受信された電流信号をミラーリングすることによって、アナログレーザ駆動電流を生成するように構成されている、態様1に記載のiToFシステム。
3. 電流ミラーが、乗法的電流ミラーである、態様2に記載のiToFシステム。
4. 電流ミラーが、プッシュプル電流ミラーである、態様2又は3のいずれかに記載のiToFシステム。
5. コントローラが、
第1のクロック信号を受信し、第1のクロック信号に基づいて、アナログレーザ制御信号を生成するように構成されている、デジタル/アナログ変換器、DACを備える、態様1~4のいずれかに記載のiToFシステム。
6. iToFシステムが、クロックジェネレータを更に備え、クロックジェネレータが、第1のクロック信号を生成するように構成されており、DACが、アナログレーザ制御信号を生成する際に使用するためにクロックジェネレータから第1のクロック信号を受信するように構成されており、
クロックジェネレータが、第2のクロック信号を生成するように構成されており、第2のクロック信号が、画像センサ制御信号であり、
第1のクロック信号が、第2のクロック信号よりも高い周波数を有する、態様5に記載のiToFシステム。
7. クロックジェネレータが、第1のクロック信号を分割することによって、第2のクロック信号を生成するように構成されている、態様6に記載のiToFシステム。
8. レーザドライバシステムが、オフセット生成回路を備え、レーザドライバが、アナログレーザドライバ電流にオフセットを印加するように構成されている、態様1~7のいずれかに記載のiToFシステム。
9. レーザドライバが、アナログレーザ制御信号を増幅するように構成された利得段を含む、態様1~8のいずれかに記載のiToFシステム。
10. iToFシステムが、
イメージャに結合された第2のレーザドライバであって、第2のレーザドライバが、アナログレーザ制御信号を受信し、アナログレーザ制御信号を使用して第2のアナログレーザ駆動電流を生成するように構成されており、第2のレーザドライバが、アナログレーザ制御信号の振幅の変化がアナログレーザ駆動電流の振幅の変化を引き起こすように、第2のアナログレーザ駆動電流を生成するように構成されている、第2のレーザドライバを備える、iToFシステム。
11. 第1のアナログレーザドライバ電流が、第1のレーザに供給され、第2のアナログレーザドライバ電流が、第1のレーザ又は第2のレーザに供給される、態様10に記載のiToFシステム。
12. イメージャが、アナログレーザ制御信号を提供するように構成された第1の出力を備え、レーザドライバが、アナログレーザ制御信号を受信するように構成された第1の入力を備え、第1の終端インピーダンスが、第1の出力に結合されており、第2の終端インピーダンスが、第1の入力に結合されており、第2の終端インピーダンスが、第1の終端インピーダンスに整合される、態様1~11のいずれかに記載のiToFシステム。
13. 第2のレーザドライバは、アナログレーザ制御信号を受信するように構成された第1の入力を備え、第3の終端抵抗は、第1の入力に結合されており、第3の終端インピーダンスは、第1の終端インピーダンスに一致する、態様10又は態様11に従属する場合の態様11に記載のiToFシステム。
14. アナログレーザ制御信号が、差動信号であり、レーザドライバが、アナログレーザ駆動電流がシングルエンド信号であるように、アナログレーザ駆動電流を生成するように構成されている、態様1~13のいずれかに記載のiToFシステム。
15. iToFシステムが、レーザドライバに結合されたレーザを更に備え、レーザが、レーザを駆動して光を放出するためにアナログレーザ駆動電流を受け取るように構成されている、態様1~14のいずれかに記載のiToFシステム。
16. アナログレーザ制御信号が、差動信号であり、
アナログレーザ駆動電流が、差動アナログレーザ駆動電流である、態様1~15のいずれかに記載のiToFシステム。
17. iToFシステムが、レーザドライバに結合された第1のレーザと、レーザドライバに結合された第2のレーザと、を備え、レーザドライバが、差動アナログレーザドライバ電流の第1の信号を第1のレーザに供給し、差動アナログレーザドライバ電流の第2の信号を第2のレーザに供給するように構成されている、態様16に記載のiToFシステム。
18. イメージャと、レーザと、を備える飛行時間、ToF、システムにおいて使用するためのレーザドライバであって、
アナログレーザ制御信号を受信し、
アナログレーザ制御信号の振幅に依存する振幅を有するアナログレーザ駆動電流を生成し、
レーザを駆動して光を放出するために、アナログレーザ駆動電流をレーザに出力するように構成されている、レーザドライバ。
19. レーザドライバが、電流ミラーを備え、電流ミラーが、
アナログレーザ制御信号に依存する信号を受信し、
受信された電流信号をミラーリングすることによって、アナログレーザ駆動電流を生成するように構成されている、態様18に記載のレーザドライバ。
20. 飛行時間、ToF、システムにおいて使用するためのイメージャであって、イメージャが、
アナログレーザ制御信号及び画像センサ制御信号を生成するように構成されたコントローラと、
受け取られた入射光に基づいて、電荷を蓄積するための画像センサであって、画像センサが、画像センサの電荷蓄積のタイミングを制御するために画像センサ制御信号を受信するように構成されている、画像センサと、
イメージャが、レーザドライバに結合するためのものであり、イメージャが、アナログレーザ制御信号をレーザドライバに出力するように構成されている、イメージャ。
21. イメージャが、
第1のクロック信号を受信し、第1のクロック信号に基づいて、アナログレーザ制御信号を生成するように構成されている、デジタル/アナログ変換器、DACを更に備える、態様20に記載のイメージャ。
【0131】
態様の第3のセット:
1. 飛行時間、ToF、システムであって、
イメージャであって、
レーザ制御信号及び画像センサ制御信号を出力するように構成されたコントローラと、
受け取られた入射光に基づいて、電荷を蓄積するための画像センサであって、画像センサが、画像センサの電荷蓄積のタイミングを制御するために画像センサ制御信号を受信するように構成されている、画像センサと、
レーザ制御信号を受信するように構成されたレーザドライバシステムであって、レーザドライバが、
ハイサイドレーザドライバであって、ハイサイドレーザドライバが、レーザ制御信号に依存するレーザ駆動電流を生成するように構成されている、ハイサイドレーザドライバを備える、レーザドライバシステムと、を備える、ToFシステム。
2. ToFシステムが、間接飛行時間、iToF、システムである、態様1に記載のToFシステム。
3. レーザ制御信号が、デジタルレーザ制御信号であり、レーザドライバシステムが、
デジタルレーザ制御信号を受信し、デジタルレーザ制御信号を使用してアナログレーザ制御信号を生成するように構成されたデジタル/アナログ変換器、DACを更に備え、
ハイサイドレーザドライバが、アナログレーザ制御信号の振幅に依存する振幅を有するレーザ駆動電流を生成するように構成されている、態様1又は2に記載のToFシステム。
4. DACが、
複数の順序付けられたマルチビットデジタルワードを記憶するように構成されたメモリを備え、
デジタルレーザ制御信号が、クロック信号を含み、
クロック信号の各パルス上で、メモリが、複数の順序付けられたデジタルワードのうちの次のマルチビットデジタルワードを出力するように構成されており、
DACが、メモリによって出力されたマルチビットデジタルワードを変換することによって、アナログレーザ制御信号を生成するように構成されている、態様3に記載のToFシステム。
5. ハイサイドレーザドライバが、ハイサイド電流ミラーである、態様1~4のいずれかに記載のToFシステム。
6. ハイサイド電流ミラーが、ハイサイド乗法的電流ミラーである、態様1~5のいずれかに記載のToFシステム。
7. ハイサイド電流ミラーが、ハイサイドプッシュプル電流ミラーである、態様5又は6に記載のToFシステム。
8. レーザドライバシステムが、レーザ駆動電流を出力するための出力を更に備え、
ToFシステムが、レーザドライバシステムの出力に結合されたアノードを備えるレーザを更に備え、レーザが、レーザを駆動して光を放出するためにレーザ駆動電流を受け取るように構成されている、態様1~7のいずれかに記載のToFシステム。
9. レーザのアノードに結合された1つ以上の追加のハイサイドレーザドライバを更に備え、追加のレーザドライバの各々が、
レーザ制御信号又はそれぞれの追加のレーザ制御信号を受信し、
追加のレーザ駆動電流を生成するように構成されている、態様8に記載のToFシステム。
10. 追加のレーザドライバの各々が、追加のレーザ駆動電流をレーザのアノードに出力するように構成されている、態様9に記載のToFシステム。
11. 追加のレーザドライバの各々が、追加のレーザドライバ電流を1つ以上の追加のレーザのアノードに出力するように構成されている、態様9に記載のToFシステム。
12. ToFシステムが、垂直コンデンサを更に備え、垂直コンデンサの第1の端子が、基準電圧に結合されており、垂直コンデンサの第2の端子が、ハイサイドレーザドライバの供給端子に結合されている、態様8~11のいずれかに記載のToFシステム。
13. ToFシステムが、基板を更に備え、レーザドライバシステムの第1の側、レーザの第1の側のカソード、及び垂直コンデンサの第1の側の第1の端子が、基板の接地平面に結合されている、態様12に記載のToFシステム。
14. レーザドライバシステムの出力が、レーザドライバシステムの第2の側にあり、第2の側が、レーザドライバの第1の側と反対側であり、
レーザのアノードが、レーザの第2の側にあり、第2の側が、レーザの第1の側と反対側であり、
第2の端子が、垂直コンデンサの第2の側にあり、
レーザのアノード、レーザドライバシステムの出力、及び垂直コンデンサの第2の端子が、直列に結合されている、態様12又は13に記載のToFシステム。
15. レーザドライバシステムの第2の側、レーザの第2の側、及び垂直コンデンサの第2の側が、同じ高さにある、態様14に記載のToFシステム。
16. レーザ制御信号が、差動信号であり、レーザドライバによって生成されるレーザ駆動電流が、差動信号に比例するシングルエンド信号である、態様1~15のいずれかに記載のToFシステム。
17. レーザドライバが、レーザ制御信号を受信し、レーザ制御信号を差動電流信号に変換するように構成された電圧電流変換器システムを更に備える、態様16に記載のToFシステム。
18. レーザが、垂直共振器型面発光レーザ、VSCELである、態様1~17のいずれかに記載のToFシステム。
19. イメージャと、レーザと、を備える飛行時間、ToF、システムにおいて使用するためのレーザドライバシステムであって、レーザドライバシステムが、イメージャからレーザ制御信号を受信するように構成されており、レーザドライバシステムが、
ハイサイドレーザドライバであって、ハイサイドレーザドライバが、レーザ制御信号に依存するレーザ駆動電流を生成するように構成されている、ハイサイドレーザドライバを備える、レーザドライバシステム。
20. レーザ制御信号が、デジタルレーザ制御信号であり、レーザドライバシステムが、
デジタルレーザ制御信号を受信し、デジタルレーザ制御信号を使用してアナログレーザ制御信号を生成するように構成されたデジタルアナログ変換器、DACを備え、
ハイサイドレーザドライバが、アナログレーザ制御信号に比例する振幅を有するようにレーザ駆動電流を生成するように構成されている、態様18に記載のレーザドライバシステム。
21. 飛行時間、ToF、システムであって、
イメージャであって、
レーザ制御信号及び画像センサ制御信号を出力するように構成されたコントローラと、
レーザ制御信号を受信するように構成されたレーザドライバシステムであって、レーザドライバが、
ハイサイド乗法的電流ミラーであって、ハイサイド乗法的電流ミラーが、レーザ制御信号に依存するレーザ駆動電流を生成するように構成されている、ハイサイド乗法的電流ミラーを備える、ToFシステム。
【符号の説明】
【0132】
100 飛行時間システム
102 イメージャ
104 レーザドライバシステム
106 コントローラ
108 画像センサ
110 レーザ
112 レーザドライバ
114 第1のシステム
116 差動信号
118 第2のシステム
120 トランジスタ
122 正電圧レール
124 構成要素
150 第1の信号
200 間接飛行時間(ToF)システム
202 イメージャ
204 レーザドライバシステム
206 コントローラ
208 画像センサ
210 アナログ変換器
212 レーザドライバ
214 レーザ
216 コンデンサ
218 レーザ制御信号
219 画像制御信号
220 レーザ駆動電流
222 デジタルレーザ制御信号
224 電流ミラー
226 電圧電流変換器
228 電流信号
230 クロックジェネレータ
232 定電流
234 定電流源
250 第1の終端インピーダンス
252 第2の終端インピーダンス
256 オフチップ終端
260 ACスナバ
300 システム
312 レーザドライバ
318 第1のトランジスタ
320 第2のトランジスタ
412 レーザドライバ
500 iToFシステム
532 電流ミラー
534 オフセット生成回路
600 間接飛行時間システム
610 アナログ変換器
612 レーザドライバ
640 レーザ制御信号
642 アナログレーザ制御信号
700 間接飛行時間システム
712 レーザドライバ
718 第1のトランジスタ
720 第2のトランジスタ
810 DAC
812 DAC
814 DAC
940 メモリ
942 変換器
1002 メモリ
1004 第1のサーモメータデコード
1006 第2のサーモメータデコード
1008 ラッチ
1010 第2のラッチ
1012 プリドライブ回路
1014 第2のプリドライブ回路
1016、1018 電流源回路
1020、1022 出力トランジスタ
1024 バイアス電流源
1050 ゲート
1052 ゲート
1054 第1のトランジスタ
1056 第2のトランジスタ
1058 第3のトランジスタ
1060 第4のトランジスタ
1062 第1の電流源
1064 電流源
1066 第3の電流源
1080 第1のトランジスタ
1082 第2のトランジスタ
1084 第3のトランジスタ
1086 第4のトランジスタ
1088 第5のトランジスタ
1090 第1のトランジスタ
1092 第2のトランジスタ
1094 第3のトランジスタ
1096 第4のトランジスタ
1112 レーザドライバ
1150及び1152 ノード
1154 第1の利得段
1156 第2の利得段
1158 定電流源
1160 第1のコンデンサ
1162 第2のコンデンサ
1170 第1のトランジスタ
1172 増幅器
1174及び1176 抵抗器
1178 第2のトランジスタ
1180 第2の増幅器
1182 抵抗
1184 抵抗
1286 第3のトランジスタ
1288 抵抗器
1290 第4のトランジスタ
1292 抵抗器
1404 ボンドワイヤ
1406 接地平面
1602 第1の電流源
1604 第2の電流源
1606 第1の出力
1608 第2の出力
1610 第1のイネーブルトランジスタ
1612 第2のイネーブルトランジスタ
1614 レーザ駆動電流
1616 レーザ駆動電流
1710 ボンドワイヤ
1712 接地平面
図1
図2a
図2b
図2c
図2d
図2e
図2f
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10a
図10b
図10c
図10d
図11
図12
図13
図14
図15
図16a
図16b
図17a
図17b
【外国語明細書】