[發明專利]激光器控制器

有效

• 申請號: 200680056022.3
• 申請日: 2006-10-03
• 公開（公告）號: CN101517520A
• 公開（公告）日: 2009-08-26
• 發明（設計）人: M·F·C·謝曼;A·斯特克;C·海因克斯;P·霍文
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦電子股份有限公司
• 主分類號: G06F3/042
• 分類號: G06F3/042;G01D5/26;G01B11/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 靳春鷹;譚祐祥

技術領域

本發明涉及一種用于激光器的控制器，具體地但非排他地，涉及 一種用于激光器的控制器，其控制提供給激光器的電源。

背景技術

許多工業和技術學科需要迅速、精確地測量目標對象的距離和/或 速度。這些學科包括：為預測天氣而繪制暴風雨的路徑、警用高速攝 像機，無線電定向和測距，或軍事上用于對敵方的靠近發出警告的雷 達。然而，還存在對于在小得多的規模上的相對距離和運動進行測量 的要求。許多移動電話和計算機輸入設備(包括光學鼠標和“軌跡板” (track-pad)(其與鼠標以相反的方式操作))依賴于精確地確定輸 入設備的運動的能力以可靠地操作系統。在軌跡板的情況中，光學設 備是固定的，并且典型地被放置在計算機內。隨后，通過在輸入設備 的外殼的透明窗口上移動手指來控制輸入設備。在這種情況下，由于 用于測量手指移動的光學模塊可以制作得非常小，所以光學設備也非 常小。然而，由于減小了光學設備的尺寸，所以對于精確的測量以及 最小化能耗，存在更嚴格的要求。

由輸入設備產生的探測信號通過透鏡而被聚焦在對象(比如手指) 上，該輸入設備典型地包括具有激光腔的二極管激光器。該信號隨后 被反射而離開對象，并且通過透鏡被輸送回二極管激光器的腔內。這 引起二極管激光器的增益的變化，并且因此引起所發射的信號的變化。

如果在二極管激光器與對象之間存在相對運動，則由于多普勒效 應，所述運動在測量激光束方向上的分量將使反射的信號經歷頻率變 化。該反射的信號將干擾激光腔內的信號，并且導致各種參數的變化， 這些參數包括輸出功率、頻率、激光線寬和閾值增益。所述干擾的結 果是這些參數的值以一定頻率進行波動，該頻率(也被稱為拍頻(beat frequency))等于傳輸的頻率與反射的頻率之間的差。

該拍頻與對象相對于二極管激光器的速度成比例，并且因此通過 在時間上的積分，假設精確地知道激光的波長，可以確定對象的位移。 另外，通過包括兩個被設置的關于對象的探測信號，對象的運動可以 在多于一維的空間中被跟蹤。

已知地，各種因素(包括光散射離開雜質、大氣顆粒物、振動和 溫度)可能影響光學系統的運行。本發明關注測量設備上的溫度效應， 并且基于以下原理：激光器溫度的變化可以影響測量信號。

已知地，二極管激光器的波長依賴于二極管激光器的溫度，例如 溫度改變1℃會引起波長改變大約0.1nm。當二極管激光器被打開時， 在二極管激光器的變熱期間，激光輻射的波長將改變并且這個改變會 導致調頻。這個之前沒有指明的與運動無關的調頻對于激光器電流驅 動的上升斜率(slope)和下降斜率是不同的，并且因此將影響測量信 號。可以通過連續地使激光器保持打開來避免這種調頻，然而，在低 功率應用中，這是不想要的，激光器需要僅僅在要求時才被打開。

發明內容

本發明的目的是提供一種系統，該系統允許激光器以降低的功耗 來操作，從而使得在沒有充電或替換的情況下，電池可以使用顯著更 長的時間。本發明的這個方面基于以下的見識：用于處理檢測器信號 的電子電路允許測量該信號的振幅，并且如果該振幅已超過閾值水平， 則該循環(cycle)不再需要電流脈沖。同樣地，如果在前面幾個脈沖 期間，信號強度明顯地非常弱(例如由于斑點(speckle)引起的)， 則因為預期到非常長的測量時間，所以停止脈沖的產生。以這種方式， 在多個測量循環中執行測量，從而使得循環的數目和電流脈沖的數目 可以根據信號強度而變化。本發明的另一個目的是，在溫度變化的情 況下，可靠并精確地測量對象相對于測量設備的運動。

根據如從第一方面所看到的本發明，提供了一種用于控制激光器 的控制器，該激光器用來使用激光照射對象，所述控制器包括被配置 以向所述激光器提供功率脈沖的電源，其中所述控制器根據檢測到的 從對象反射的激光來抑制一個或多個功率脈沖。

優選地，所述控制器根據反射光與由激光器發射的光之間的相互 作用而產生的信號的功率來抑制所述一個或多個功率脈沖。

優選地，所述相互作用發生在所述激光器的腔內。

優選地，如果信號的功率在第一閾值以下或在第二閾值以上，則 所述控制器抑制所述一個或多個功率脈沖。

優選地，所述功率脈沖包括用于使所述激光器的溫度穩定的加熱 分量。

優選地，所述至少一個功率脈沖包括用于使激光器產生激光輻射 的分量。