激光安全比较器

摘要

本发明涉及有助于激光设备符合激光安全阈值的系统和方法。一种示例方法包括从感测电路接收指示激光脉冲发生器电路的电容元件的电荷的操作电压。该方法还包括比较指示操作电压的第一电压和指示参考电压的第二电压。该方法还包括基于比较提供输出值。该方法还包括基于输出值评估对激光安全阈值的符合性。

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年11月2日提交的第62/755377号美国专利申请和2018年12月20日提交的第16/227156号美国专利申请的权益，其内容通过引用并入本文。

背景技术

传统的激光驱动器电路可以向激光发射设备(例如，激光二极管)提供信号(例如，特定的电流和/或电压)。反过来，激光发射设备可以发射恒定或脉冲激光。

发明内容

本发明一般涉及被配置为提供激光脉冲的激光系统。

在第一方面中，提供了一种系统。该系统包括激光脉冲发生器电路。该激光脉冲发生器电路包括光发射器件、电容元件和至少一个场效应晶体管(FET)。该系统还包括耦合到电容元件的感测电路。感测电路包括操作电压节点，所述操作电压节点被配置为提供指示电容元件的电荷的操作电压。感测电路还包括比较器。比较器包括耦合到操作电压节点的第一输入、耦合到参考电压源的第二输入以及输出。该系统还包括控制器。控制器耦合到第二输入和输出。控制器被配置为执行操作。操作包括控制由参考电压源提供的参考电压。操作还包括使比较器比较第一输入处的第一电压和第二输入处的第二电压，以便在输出处提供输出值。第一电压表示操作电压，第二电压表示参考电压。操作还包括基于输出值评估是否符合激光安全阈值。

在第二方面中，提供了一种方法。该方法包括从感测电路接收指示激光脉冲发生器电路的电容元件的电荷的操作电压。该方法还包括比较指示操作电压的第一电压和指示参考电压的第二电压。该方法还包括基于比较来提供输出值，并基于输出值来评估与激光安全阈值的符合性。

在第三方面中，提供了一种系统。该系统包括光探测和测距。光探测和测距包括激光脉冲发生器电路和耦合到激光脉冲发生器电路的感测电路。感测电路被配置为比较参考电压和指示激光脉冲发生器电路中电容元件的电荷的操作电压。光探测和测距还包括耦合到感测电路的控制器。控制器被配置为执行操作，包括基于来自感测电路的输出控制来自激光脉冲发生器电路的光脉冲的发射。

通过阅读以下详细描述，在适当情况下参考附图，其他方面、实施例和实现对于本领域的普通技术人员将变得显而易见。

附图说明

图1示出了根据示例实施例的系统。

图2示出了根据示例实施例的电路。

图3示出了根据示例实施例的方法。

具体实施方式

本文描述了示例方法、设备和系统。应当理解，本文中的词语“示例”和“示例性”是指“用作示例、实例或说明”。本文中描述为“示例”或“示例性”的任何实施例或特征不一定被解释为优选于或优于其他实施例或特征。在不脱离本文所呈现的主题的范围的情况下，可以利用其他实施例，并且可以进行其他改变。

因此，本文描述的示例性实施例并不意味着是限制性的。本发明的各个方面，如本文中一般描述的和在附图中示出的，可以以各种不同的配置来布置、替换、组合、分离和设计，所有这些配置都在本文中预期。

此外，除非上下文另有建议，否则在每个附图中示出的特征可以彼此组合使用。因此，附图一般应被视为一个或多个整体实施例的组成方面，理解并非所有图示特征对于每个实施例都是必需的。

I.概述

光探测和测距(LIDAR或lidar)设备可以被配置为使用一个或多个光发射器器件(例如，激光二极管)向环境发射光脉冲。光脉冲的发射可以由脉冲发生器电路来执行。在一些实施例中，脉冲发生器电路可以包括激光二极管、电容元件和场效应晶体管(FET)，诸如GaN FET。设想了其他类型的高压(100+伏)快速开关晶体管。例如，FET可以包括SiC(例如，SiCFET)和/或可以被配置用于微波应用中。在一些实施例中，FET可以是倒装芯片或表面贴装器件。

在示例实施例中，激光二极管和GaN FET可以在电源电压和接地参考之间串联连接。电容元件可以在电源电压和接地参考之间与激光二极管和GaN FET的串联组合并联连接。在一些实施例中，当GaN FET关断时，存储在电容元件上的电荷可以流过激光二极管以便发射光脉冲。在这种情况下，当GaN FET断开时，电容元件可以从电源电压充电，从而使脉冲发生器电路准备发射另一个光脉冲。

在示例实施例中，激光二极管可以被配置为在非常短的脉冲长度(例如，2纳秒)上提供激光。在各种时间(例如，在发射光脉冲之前和/或在发射光脉冲时)，可能期望确定脉冲发生器电路的一个或多个方面，以便可靠地预测基于每个脉冲发射到环境中的能量的量。例如，脉冲发生器电路可以耦合到感测电路，感测电路可以在电容元件通过激光二极管放电其存储的电荷之前测量电容元件上的电压。

在一些实施例中，感测电路可以包括：分压器、比较器、滤波电路(例如，RC电路)和控制器。在一些实施例中，分压器与电容元件并联连接。分压器可以包括例如两个串联的电阻器。在这种情况下，分压器可以包括连接两个电阻器的操作电压节点。

比较器可以包括例如专用的电压比较器芯片。另外地或替代地，比较器可以包括运算放大器。可以并且考虑用于比较两个电压值的其他电路和/或电气部件。

比较器的第一输入(例如，运算放大器的非反相输入)可以连接到分压器的操作电压节点。在这种情况下，比较器的第二输入(例如，运算放大器的反相输入)可以通过RC电路的电容器连接到地。此外，比较器的第二输入可以通过RC电路的电阻器连接到控制器。在一些实施例中，控制器可以被配置为调整提供给比较器的第二输入的参考电压。在比较器的输出处提供的输出值可以包括，例如，指示比较器的第一和第二输入处呈现的各个电压之间的电压差的正电压或负电压。另外地或替代地，比较器的输出可以包括数字输出(例如，+5V或-5V)。比较器的输出可以连接到控制器。

在一些实施例中，控制器可以包括例如现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)或诸如处理器的另一类型的计算设备。

在一些实施例中，控制器可以包括指示一个或多个激光安全标准(例如，最大功率电平或最大脉冲能量电平)的信息，并且可以被配置为基于来自比较器的输出值来评估对该一个或多个激光安全标准的符合性。以这种方式，可以利用本文描述的系统和方法来确认LIDAR系统在健康和安全准则内操作。

另外地或替代地，控制器可以利用其他信息，诸如LIDAR系统的其他组件(例如，旋转镜、旋转光学组件等)是否正在操作。在这种情况下，控制器可以根据LIDAR系统其他组件的操作特性调整参考电压。

II.示例系统和电路

图1示出了根据示例实施例的系统100。系统100包括激光脉冲发生器电路110。激光脉冲发生器电路110包括光发射器件112。激光脉冲发生器电路110还包括电容元件114和至少一个场效应晶体管(FET)116。

在一些实施例中，光发射器件112和至少一个FET 116在电源电压144和接地参考146之间串联连接。在这些示例中，电容元件114与串联组合并联连接。在示例实施例中，电源电压144可以包括大于100伏的电压。然而，在本公开的上下文中，电源电压的其他值是可能的。

至少一个FET 116可以包括一个或多个NMOS增强模式表面贴装晶体管。在这种情况下，光发射器件112可以耦合到至少一个FET 116的漏极端子。至少一个FET 116的源极端子耦合到接地端子。

在示例实施例中，至少一个FET 116可以包括氮化镓(GaN)。即，在这样的示例中，至少一个FET 116可以是GaN FET器件。另外地或替代地，至少一个FET 116可以包括碳化硅(SiC)。即，至少一个FET 116可以是SiC FET器件。此外，至少一个FET 116可以包括高电子迁移率晶体管(HEMT)。

至少一个FET 116可以是表面贴装器件的形式。然而，考虑用于至少一个FET 116的其他形状因素。

在一个实施例中，系统100可以包括连接在至少一个FET 116的漏极端子和电源电压144之间的返回二极管(return diode)。

在实施例中，激光脉冲发生器电路110可以耦合到触发源118。例如，至少一个FET116的栅极端子可以耦合到触发源118。在这种情况下，触发源118可以包括波形发生器、脉冲信号发生器或被配置为提供触发脉冲或触发信号的另一类型的设备。

在一些实施例中，第二FET可以用于替换和/或增加电容元件114并减少系统中的振荡。具体地，第二FET可以被配置为减少或消除至少一个FET 116的漏极端子和源极端子之间的负电压。在示例实施例中，在系统100的一些操作条件下，第二FET可以包括主体二极管，主体二极管可以由连接第二FET的漏极和源极端子的p-n结形成。因此，主体二极管可以充当并联旁路二极管，其可以提供反向漏极电流(例如，续流电流)的路径。如本文别处所述，第二FET可以充当具有与偏置成反比的电容的电容器(例如，电容元件114)。例如，第二FET可以包括在脉冲之后比通过光发射器件112放电能量时的电容更高的电容。在一些实施例中，第二FET的漏极端子可以耦合到电源电压144。第二FET的源极端子和第二FET的栅极端子可以耦合到地。在一些实施例中，第二FET可以是GaN FET。

当由FET 116形成的开关断开时，电容元件114由电源电压充电，以便使激光脉冲发生器电路110准备发射激光脉冲。在一些实施例中，电容元件114可以被充电至约为电源电压的两倍或更高的电压。

当由FET 116形成的开关导通时，存储在电容性元件114上的电荷流过光发射器件112以便发射光脉冲。

系统100包括感测电路120。感测电路120包括操作电压节点122。感测电路120耦合到电容元件114，使得操作电压节点122提供指示电容元件114的电荷的操作电压。

在一些实施例中，感测电路120还包括分压器124。在这种情况下，操作电压节点122对应于分压器124的节点。

系统100包括比较器130。比较器130包括耦合到操作电压节点122的第一输入132。比较器130还包括耦合到参考电压源142的第二输入134。比较器130还包括输出140。

系统100包括控制器150。控制器150包括现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)中的至少一个。另外地或替代地，控制器150可以包括一个或多个处理器152和存储器154。一个或多个处理器152可以是通用处理器或专用处理器(例如，数字信号处理器等)。一个或多个处理器152可以被配置为执行存储在存储器154中的计算机可读程序指令。因此，一个或多个处理器152可以执行程序指令以提供本文所述的至少一些功能和操作。

存储器154可以包括或采取一个或多个计算机可读存储介质的形式，该计算机可读存储介质可以由一个或多个处理器152读取或访问。一个或多个计算机可读存储介质可以包括易失性和/或非易失性存储组件，诸如光、磁、有机或其他存储器或盘存储器，其可以全部或部分地与一个或多个处理器152中的至少一个集成。在一些实施例中，存储器154可以使用单个物理设备(例如，一个光、磁、有机或其他存储器或盘存储单元)来实现，而在其他实施例中，存储器154可以使用两个或更多物理设备来实现。

如上所述，存储器154可以包括与系统100的操作相关的计算机可读程序指令。因此，存储器154可以包括用于执行或促进本文所述的部分或全部功能的程序指令。在一些实施例中，控制器150耦合到第二输入134和输出140。

在一些示例中，感测电路120还包括滤波电路126，滤波电路126可以包括诸如电阻-电容(RC)电路的低通滤波器。控制器150通过滤波电路126耦合到第二输入134。在RC电路的情况下，控制器150可以通过RC电路的电阻器耦合到第二输入134。应当理解，考虑其他方式以便经由滤波电路126将第二输入134耦合到控制器150。在一些实施例中，滤波电路126可以被配置为允许控制器150上的数字输出以设置比较器130的模拟信号电平。另外地或替代地，滤波电路126可以包括高阶滤波器(例如，巴特沃斯滤波器)，其可以改善给定控制器150的输出的有限最大频率来快速调整参考电压的能力。

控制器150被配置为执行操作。在一些实施例中，控制器150可以通过处理器152执行存储在存储器154中的指令来执行操作。

这些操作可以包括控制由参考电压源142提供的参考电压。参考电压源142可以是与控制器150分离但可以由控制器150控制的电压源或电源(如图1和图2所示)。替代地，参考电压源142可以与控制器150集成。

这些操作还可以包括使比较器130比较第一输入132处的第一电压和第二输入134处的第二电压，以便在输出140处提供输出值。第一电压表示操作电压，第二电压表示参考电压。在这种情况下，使比较器130执行比较可以包括使控制器150向比较器130发送使能信号。响应于接收到使能信号，比较器130可以在输出140处提供输出值。另外地或替代地，使比较器130执行比较可以是控制器150调整和/或控制参考电压源142的结果。此外，使比较器130执行比较可以包括向比较器130提供触发源118或与触发源118同步的信号，以便启用比较。使比较器130执行比较的其他方法是可能的并且是预期的。

操作包括基于输出值评估是否符合激光安全阈值。在一些实施例中，输出值可以包括指示第一输入132处的第一电压和第二输入134处的第二电压之间的电压差的正电压或负电压。另外地或替代地，输出值可以包括指示第一输入132处的第一电压和第二输入134处的第二电压之间的电压差的数字输出。

在一些情况下，基于输出值评估是否符合激光安全阈值可以包括将输出值与一个或多个操作阈值进行比较。例如，一个或多个操作阈值可以包括对应于系统的各个操作状态的预定输出值阈值。

在一些实施例中，可以通过测量来自一组测试部件或来自给定装配系统的光输出来确定符合性限制或激光安全阈值。可以得到测量的电容元件上的电压与阈值光输出电平之间的对应关系。在这种情况下，可以选择一个或多个阈值电压值，以便保持在有裕度(margin)(例如，5％或10％安全裕度或更高)的激光安全限制内。操作电压可以被调整，以便在低于该阈值电压值(例如，低于～5％到10％)的情况下充分操作。因此，在正常系统操作期间可以避免虚假触发。

在正常操作期间，可以将参考电压(例如，参考电压源142)设置为上述阈值电压限制。在一些实施例中，在操作的表征阶段期间(例如，在制造和/或通电自检期间)，参考电压可以改变。在这种情况下，可以确定脉冲发生器电路的电气特性。例如，表征阶段可以提供关于脉冲发生器电路充电和/或电路放电速度的信息。除其他可能性外，表征阶段还可以提供关于电源电压值的信息。

在系统操作期间，如果超过阈值电压限制，可能会触发联锁条件，系统可能会永久或半永久关闭，直到联锁条件被清除。在一些实施例中，本文描述的系统和方法可以包括在触发联锁条件时可以采取的各种动作。例如，对于第一次违反阈值电压限制的情况，可以强制系统短时间关闭(例如，～10毫秒)。此后，进一步违反阈值电压限制可能导致永久关闭。

在一些实施例中，脉冲发生器电路可以在充电期间“过冲(overshoot)”，这可能导致电容元件上的电压暂时高于预期。为了避免这种情况，可以在给定的激光脉冲或发射前的一个短暂窗口中触发比较。此外，在一些实施例中，可以在与前一个发射在时间上足够远的发射之前执行比较。此外，可以在周期性或非周期性时间表上执行比较，以确保足够频繁地执行安全检查(例如，至少每100毫秒、每50毫秒、每1-2毫秒或更频繁地)。

在示例实施例中，滤波电路126可以被选择为基于每次发射向比较器130提供可调节的参考电压。例如，在RC滤波电路的情况下，可以选择RC滤波电路的有效电阻器和电容值以提供可以在时间上相邻的发射之间改变的参考电压。在这种情况下，系统可操作以在不同时间和/或在视场的不同部分内改变最大激光脉冲振幅。

本文所描述的系统和方法还可以用于检测短路的或以其他方式故障的FET(例如，FET 116)。场效应管短路是不合需要的，因为它可能导致激光二极管直接连接到电源。这种情况可能会导致向激光二极管提供超过预期的功率。在正常条件下，当脉冲发生器电路110被充电时，电容元件114上的电压可以超过正常目标电压。然而，在FET短路的情况下，电容元件114可能不充电(或充电到非预期的电压)。因此，在这种情况下，系统可操作以确定没有过冲电压波形，其可以指示可疑的故障FET。作为响应，系统可以暂时或永久地禁用光发射器件的发射。

所描述的系统和方法可附加地或替代地用于表征脉冲发生器电路110的各个方面。例如，在发射(或不发射)射出的同时扫描参考电压，系统可以提供各种发射条件下射出波形的重建，以更好地描述电路。不限于此，此类方法和系统可以提供有关电容元件充电速度、电源电压水平、电容元件未立即放电时的电荷衰减时间等的信息。这些信息可以在制造测试期间、在通电自检程序期间、在系统的正常操作期间的定期间隔处(例如，一小时一次、一天一次、一周一次等)和/或由于触发事件(例如，系统故障、检测到的对象等)而被获得。

另外地或替代地，操作可以包括确定系统100的当前操作状态。在这种情况下，评估对激光安全阈值的符合性还基于系统100的当前操作状态。

在示例性实施例中，控制器150可以使触发源118提供触发脉冲信号，以便使光发射器件112发射光脉冲。也就是说，控制器150可以被配置为触发、调整和/或控制来自光发射器件112的激光的发射。在一些实施例中，激光脉冲可以包括小于2.5纳秒的脉冲宽度。然而，其他脉冲宽度(例如，1-10纳秒)是可能的并且在本文中是考虑了的。

在一些实施例中，系统100可以包括运载工具，诸如汽车、摩托车、卡车、船或飞机。在这种情况下，系统100的当前操作状态可以是基于运载工具的当前操作状态的。

图2示出了根据示例实施例的电路200。如参考图1所示和描述的，电路200可以与系统100相似或相同。例如，电路200的一些或所有元件可以与系统100的相应元件相似或相同。

电路200包括光发射器件112、FET 116和电容元件114。电路200还可以包括电压源145、触发源118和控制器150。

在示例实施例中，光发射器件112耦合到电源电压144，电源电压144可以至少部分地由电压源145提供。光发射器件112还耦合到FET 116的漏极116a。FET 116的源极端子116c耦合到接地参考146。在一些实施例中，电源电压144可以大于100伏。

如图2所示，电容元件114耦合在电源电压144和接地参考146之间。

在示例实施例中，FET 116可以是NMOS增强模式FET。也就是说，当触发源118提供信号使得“高”栅极源电压(例如，栅极116b和漏极116a之间的电压)大于零时，FET 116可以基本上作为“导通”或类似于导通开关来操作。当触发源118提供“低”栅极源电压(例如，栅极116b和漏极116a之间的零伏)时，FET 116可以作为“关断”或类似于关断开关来操作。

在一些实施例中，FET 116的栅极116b可以耦合到触发源118。在这种情况下，触发源118可以耦合到控制器150。例如，触发源118可以是信号发生器，诸如Tektronix 3390任意波形发生器，其可以通过控制器150来被控制。然而，触发源118可以另外地或替代地是被配置为向栅极116b提供连续或脉冲电压信号的任何其他设备或定制电路(例如，专用集成电路、ASIC或现场可编程门阵列FPGA)。例如，触发源118可以包括Peregrine半导体PE29100高速FET驱动器。另外地或替代地，诸如德州仪器LM5114BMF的MOSFET驱动器可以与P型FET一起使用以驱动FET 116的栅极116b。其他类型的栅极驱动器电路和/或组件是可能的和被考虑的。

在一些情况下，触发源118可操作以向栅极116b提供触发脉冲，使FET116“导通”并使光发射器件112发射光脉冲。在示例实施例中，光脉冲可以具有小于2.5纳秒的脉冲宽度。此外，触发源118可操作以提供触发脉冲的脉冲序列，以便使光发射器件112发射光脉冲的激光脉冲序列，该脉冲序列的每个激光脉冲具有小于2.5纳秒的脉冲宽度。

本领域的普通技术人员将理解，电路200的许多其他变体可以提供快速开关能力和/或提供亚2.5纳秒光脉冲宽度。例如，电路200可以被修改以容纳FET 116作为PMOS类型和/或耗尽模式FET。其他替代和/或替代布置在本公开的范围内被考虑。应当理解，其他电路可以包括在电路200中。在这种情况下，其他电路可以包括例如可以在比FET 116和/或光发射器件112的时间尺度慢的时间尺度上操作的电路。

可选地，至少一个FET 116可以是高电子迁移率晶体管(HEMT)。即，HEMT可以包括半导体异质结构(例如，GaAs/AlGaAs、AlGaN/AlN/GaN等)。另外地或替代地，至少一个FET116可以是高速大功率晶体管。此外，如本文别处所述，至少一个FET 116可以包括GaN，诸如高效功率转换公司EPC2010C NMOS表面贴装GaN增强模式功率晶体管。另外地或替代地，至少一个FET 116可以包括SiC。例如，第一FET 220和/或第二FET 260可以是Wolfspeed/CreeC3M0120090J-TR SiC N沟道表面安装FET。本文考虑其他FET器件类型和材料。

在一些实施例中，电路200可以包括可以是半导体二极管器件的返回二极管210，诸如中央半导体CMPD914TR表面安装开关二极管。

电路200还包括感测电路120。感测电路120包括分压器124、比较器130和RC电路126。分压器124可以耦合在电源电压144和接地参考146之间。在一些实施例中，分压器124可以包括两个电阻器。可以在两个电阻器之间定义操作电压节点122。应当理解，其他类型的分压器是可能的，并且在本文中是被考虑的。在示例性实施例中，操作电压节点122处的电压可以指示电容元件114的电荷和/或来自光发射器件112的潜在光脉冲发射强度。

比较器130的第一输入132可以耦合到操作电压节点122。比较器130的第二输入134可以耦合到RC电路126。例如，第二输入134可以耦合到电容器126a和电阻器126b之间的节点125。电容器126a和电阻器126b可以在控制器150/参考电压源142和接地参考146之间串联耦合。

应当理解，系统100和电路200的元件的其他布置是可能的，并且在本文中是被考虑的。具体地，虽然本文的实施例可能关于增强模式NMOS FET，但本领域的普通技术人员将理解，系统100和电路200的许多其他变体可以提供快速开关能力和/或提供亚2.5纳秒光脉冲宽度。例如，系统100可以被修改以容纳作为PMOS类型和/或耗尽模式FET的前述FET。所有这些变体都在本发明的范围内被考虑。

一些示例实施例可以包括包含光探测和测距(lidar)的系统。在这种情况下，光探测和测距包括激光脉冲发生器电路(例如，如图1所示和描述的激光脉冲发生器电路110)。此外，光探测和测距还包括感测电路(例如，如图1所示和描述的感测电路120)。

在一些实施例中，感测电路耦合到激光脉冲发生器电路。感测电路被配置为比较参考电压和指示激光脉冲发生器电路中电容元件的电荷的操作电压。

光探测和测距还包括耦合到感测电路的控制器。控制器可以与如参考图1所示和描述的控制器150相似或相同。控制器被配置为执行诸如基于来自感测电路的输出来控制来自激光脉冲发生器电路的光脉冲的发射的操作。

例如，基于来自感测电路的输出控制来自激光脉冲发生器电路的光脉冲的发射可以包括基于来自感测电路的输出大于或等于适用阈值电平来防止来自激光脉冲发生器电路的光脉冲的发射。在这种情况下，适用的阈值电平可以表示眼睛安全阈值或其他类型的激光安全准则或标准。

另外地或替代地，基于来自感测电路的输出控制来自激光脉冲发生器电路的光脉冲的发射可以包括基于来自感测电路的输出大于或等于适用阈值电平来修改来自激光脉冲发生器电路的光脉冲的发射。例如，如果感测电路的输出大于或等于阈值电平，则本文描述的系统或方法可以包括在以较低的激光发射功率发射激光脉冲发生器电路之前对电容元件进行部分放电。可选地，修改光脉冲的发射可以包括调整激光脉冲宽度以限制给定发射中的总激光能量。修改光脉冲发射以符合激光安全准则的其他方法在本文中是可能的并被考虑的。

在一些实施例中，操作可以另外地或替代地包括基于运载工具的当前操作状态来调整参考电压。可选地，可以基于环境条件调整参考电压。此类环境条件可以包括环境光照水平、靠近人口居住区或一个或多个检测到的对象(例如，有生命的对象，诸如人、动物等，或无生命的对象，诸如自行车、货车、婴儿车、步行机等)。

在一些实施例中，系统可以包括运载工具。在这种情况下，光探测和测距可以被安装或以其他方式被耦合到运载工具上。

III.示例方法

图3示出了根据示例实施例的方法300。应当理解，方法300可以包括比本文中明确说明或以其他方式公开的步骤或块更少或更多的步骤或块。此外，方法300的各个步骤或块可以以任何顺序执行，并且每个步骤或块可以执行一次或多次。在一些实施例中，方法300的部分或全部块或步骤可以由如分别参照图1和图2所示和描述的控制器150和/或系统100和/或电路200的其他元件执行。

块302包括从感测电路接收指示激光脉冲发生器电路的电容元件的电荷的操作电压。在系统100和电路200的上下文中，接收操作电压可以包括利用比较器130感测节点122处的操作电压。例如，操作电压可以在0-100伏之间，但是其他电压也可以确定存储在电容元件114上的电荷。例如，零的操作电压可以指示没有电荷存储在电容元件114上，并且没有光脉冲将由光发射器件112发射。作为又一示例，80伏的操作电压可指示电容元件114被完全充电，并且光发射器件112将在触发源118的触发脉冲上发射“全功率”光脉冲。应当理解，感测中间电压电平可以指示电容元件114上的中等电荷电平，并且可以对应于在触发光发射器件112时的中等强度光脉冲。

块304包括比较指示操作电压的第一电压和指示参考电压的第二电压。例如，比较器130可以比较第一输入132和第二输入134处呈现的电压。如上所述，第一输入132可以耦合到操作电压节点122，其可以指示电容元件114的电荷电平。第二输入134可以耦合到RC电路126的节点125。节点125处的电压可以至少部分地由参考电压源142控制。在一些实施例中，参考电压源142可以包括控制器150。然而，参考电压源142可以是与控制器150分离的可控电压源或电源。

电压比较可以由运算放大器执行，诸如功率运算放大器(例如，德州仪器OPA454)和/或高速运算放大器(例如，模拟器件AD8000YRDZ-7)。另外地或替代地，比较器可以在FPGA或ASIC中实现。在这种实现的情况下，FPGA或ASIC的差分输入可以用于电压比较。其他类型的比较器电路是可能的，并在本文中被考虑。

块306包括基于比较来提供输出值。比较器的输出可以包括数字输出(例如，0或5伏)或模拟输出(例如，-12V-+12V)。可以理解，比较器的输出可以包括其他类型的信号，诸如脉冲编码调制(PCM)信号。控制器150可以接收输出信号。

块308包括基于输出值评估对激光安全阈值的符合性。在一些实施例中，基于输出值评估对激光安全阈值的符合性可以包括将输出值与一个或多个操作阈值进行比较。在一些实施例中，控制器150可以将输出信号的电压与存储在存储器154中的查找表进行比较。查找表可以包括提供输出信号电压和估计的光脉冲强度电平之间的关系的一组或多组数据。此外，查找表可以包括基于激光安全规则和/或条例的一个或多个阈值电平。也就是说，阈值电平可以包括“最大”电压，如果超过该电压，并且随后发射光脉冲，则可能表示违反激光安全规则和/或条例。

如果控制器150确定比较器130的输出值大于或等于适用的阈值电平，则控制器150可以禁用触发源118、对电容元件114放电、关闭物理快门或采取其他措施以防止触发光脉冲。如果控制器150确定比较器130的输出值小于适用的阈值电平，则电路200可以经由触发源118和光发射器件112继续发射光脉冲。

在一些实施例中，方法300还包括确定运载工具的当前操作状态。例如，运载工具的当前运行状态可能与其位置、一天中的时间、驾驶面是公路还是城市等有关。在这种情况下，可以基于运载工具的当前操作状态进一步评估是否符合激光安全阈值。也就是说，在一些示例中，方法300可以附加地或替代地包括基于运载工具的当前操作状态调整参考电压。

例如，在夜间驾驶时，由于较高的激光照射风险(由于人类在黑暗条件下的瞳孔反应)，相对于一般驾驶条件，激光安全阈值电平可能会降低。相反，如果运载工具位于无人区，则相对于一般驾驶条件，激光安全阈值电平可能会提高，至少因为没有已知的个人可能会受到激光照射。

另外地或替代地，可以基于车速调整激光安全阈值。在这种情况下，激光安全阈值电平可能与运载工具的速度成正比。也就是说，当运载工具缓慢行驶或停止时，阈值电平可能低于运载工具快速行驶时的阈值电平。例如，当运载工具快速行驶时，不太可能有人靠近激光发射。然而，当运载工具减速或停车时，有人接近激光器、或靠近或穿过安装激光器的运载工具的可能性可能会增加。

激光安全阈值的调整可以基于其他环境因素。例如，给定光脉冲的激光安全阈值可以基于到目标的预期距离和/或目标的类型。例如，如果未来的光脉冲将发射到人(例如，行人)，则可以降低激光安全阈值，以避免发射强度高于激光安全准则(例如，ANSI Z136、21C.F.R.1040和/或IEC 60825)的光脉冲。

在一些实施例中，可以基于逐次发射(shot-to-shot)来调整激光安全阈值。例如，激光安全阈值可以基于发射俯仰角和/或发射方位角。在这种情况下，光束剪切量之间的差异(例如，由于部分阻挡的光束)和/或最近邻光束角度间距的差异可能保证视场不同部分的不同激光安全限制。

图中所示的具体布置不应被视为限制性的。应当理解，其他实施例可以包括更多或更少的给定图中所示的每个元件。此外，所示的一些元件可以被组合或省略。此外，示例性实施例可以包括图中未示出的元件。

表示信息处理的步骤或块可以对应于可以被配置为执行本文所述方法或技术的特定逻辑功能的电路。替代地或另外地，表示信息处理的步骤或块可以对应于模块、段或程序代码的一部分(包括相关数据)。程序代码可以包括可由处理器执行的一个或多个指令，用于实现该方法或技术中的特定逻辑功能或动作。程序代码和/或相关数据可以存储在任何类型的计算机可读介质上，诸如包括磁盘、硬盘驱动器或其他存储介质的存储设备。

计算机可读介质还可以包括非暂时性计算机可读介质，诸如短时间存储数据的计算机可读介质，如寄存器存储器、处理器高速缓存和随机存取存储器(RAM)。计算机可读介质还可以包括存储程序代码和/或数据更长时间段的非暂时性计算机可读介质。因此，计算机可读介质可以包括辅助或持久长期存储，如只读存储器(ROM)、光盘或磁盘、光盘只读存储器(CD-ROM)。计算机可读介质还可以是任何其他易失性或非易失性存储系统。计算机可读介质可以被视为计算机可读存储介质，例如，或有形存储设备。

虽然本文公开了各种方面和实施例，但是其他方面和实施例对于本领域技术人员来说是显而易见的。因此，本发明的实施例可以涉及下面列出的列举示例实施例(EEE)之一。

EEE 1是一种方法，包括：

从感测电路接收指示激光脉冲发生器电路的电容元件的电荷的操作电压；

比较指示操作电压的第一电压和指示参考电压的第二电压；

基于所述比较提供输出值；以及

根据输出值评估是否符合激光安全阈值。

EEE 2是EEE 1的方法，还包括：

确定运载工具的当前操作状态，其中评估对激光安全阈值的符合性进一步基于运载工具的当前操作状态。

EEE 3是EEE 2的方法，还包括：

调整参考电压，其中调整参考电压是基于运载工具的当前工作状态的。

EEE 4是EEE 1的方法，其中基于输出值评估对激光安全阈值的符合性包括将输出值与一个或多个操作阈值进行比较。

EEE 5是EEE 4的方法，其中一个或多个操作阈值包括对应于运载工具的各个操作状态的预定输出值阈值。

所公开的各个方面和实施例是为了说明的目的，并不意在限制，真正的范围由以下权利要求指示。