用于激光和發(fā)光二極管的溫度測量和控制的制作方法

專利名稱：用于激光和發(fā)光二極管的溫度測量和控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及二極管電路，尤其涉及用于發(fā)射二極管的溫度測量和控制。
背景技術(shù)：
諸如發(fā)光二極管(LED)等半導(dǎo)體發(fā)光器件和諸如激光二極管等激光發(fā)射器件被用在越來越多的應(yīng)用中。例如，LED被廣泛用于一般的照明應(yīng)用，而激光二極管通常用于長距離通信應(yīng)用、光學(xué)應(yīng)用和各種成像應(yīng)用。隨著對這些器件的使用的增加，各種應(yīng)用對這些器件的更加精確的工作的需求也隨之增加。LED需要滿足特定亮度、穩(wěn)定光點和光輸出比要求，且激光二極管需要滿足特定的激光波長要求，兩者同時要維持足夠的工作壽命。LED和激光二極管的眾多工作要求中有最小程度的溫度控制。在LED中，光輸出隨著LED的結(jié)溫度而變化，從而影響強(qiáng)度并導(dǎo)致光譜移動。在激光二極管中，發(fā)射波長隨著激光二極管的結(jié)溫度而變化。一般而言，傳遞到LED或激光二極管封裝的功率是由包括該封裝的溫度的估計的反饋回路來控制的。一個或多個熱傳感器通常被附連到該封裝來估計工作溫度。例如，可使用熱敏電阻或熱電偶。在這一熱傳感器的眾多缺陷中，有其缺少與其中形成該二極管的半導(dǎo)體管芯的鄰近性，這會導(dǎo)致在估計結(jié)溫度時的誤差。這一缺少精度在當(dāng)今許多對LED和激光二極管的應(yīng)用中可能是不可接受的。

發(fā)明內(nèi)容
使用發(fā)光二極管或激光二極管封裝中的現(xiàn)有且固有的二極管來測量LED或激光二極管(以下統(tǒng)稱為發(fā)射二極管)的結(jié)溫度。二極管的光或激光發(fā)射通過去除施加到二極管封裝的工作驅(qū)動電流來關(guān)閉?？梢员裙ぷ黩?qū)動電流低的基準(zhǔn)電流被施加到二極管封裝。發(fā)射二極管的所得的正向電壓使用電壓測量電路來測量。使用發(fā)射二極管的固有的電流-電壓-溫度關(guān)系，可確定發(fā)射二極管的實際結(jié)溫度。所得的正向電壓可以在反饋回路中使用，以便在確定或不確定實際結(jié)溫度的情況下提供對二極管封裝的溫度調(diào)節(jié)。在包括用于測量LED或發(fā)光二極管的發(fā)射的監(jiān)控光電二極管的封裝中，基準(zhǔn)電流可被施加到該光電二極管來代替發(fā)射二極管或作為發(fā)射二極管的補(bǔ)充，之后測量該光電二極管兩端的正向電壓。該光電二極管的所測得的溫度可代替或結(jié)合該發(fā)射二極管的測得溫度使用來確定發(fā)射二極管結(jié)溫度。一個實施例包括操作發(fā)射二極管來進(jìn)行結(jié)溫度確定。以足以使發(fā)射二極管能夠發(fā)射的電平將驅(qū)動電流施加到發(fā)射二極管。在驅(qū)動發(fā)射二極管之后，去除該驅(qū)動電流，并且以小于驅(qū)動電流電平的電平將基準(zhǔn)電流施加到發(fā)射二極管。在應(yīng)用了基準(zhǔn)電流的情況下，測量發(fā)射二極管的正向電壓電平。使用所測得的正向電壓電平，控制發(fā)射二極管的工作溫度。 控制工作溫度可包括基于所測得的正向電壓電平和基準(zhǔn)電流電平來確定發(fā)射二極管的結(jié)溫度。—個實施例包括用于發(fā)射二極管的驅(qū)動器電路。該驅(qū)動器電路包括至少一個電流源、至少一個測量電路和至少一個控制電路。該電流源提供用于發(fā)射二極管的驅(qū)動電流，以及用于具有該發(fā)射二極管的二極管封裝中的光電二極管的基準(zhǔn)電流。電壓測量電路在基準(zhǔn)電流被施加到光電二極管時測量光電二極管的正向電壓?？刂齐娐坊诠怆姸O管的所測得的正向電壓來調(diào)節(jié)二極管封裝的工作溫度。該溫度測量和控制可在許多應(yīng)用中使用，如用于在利用激光二極管光源的系統(tǒng)中創(chuàng)建深度圖像。因此，一個實施例包括通過將驅(qū)動電流施加到激光二極管以引起預(yù)定波長的發(fā)射來驅(qū)動包括具有光電二極管的二極管封裝中的激光二極管的光源。用預(yù)定波長的光源照亮一個或多個物體。在照亮該一個或多個物體的同時，傳感或創(chuàng)建包括該一個或多個物體的一個或多個深度圖像。將基準(zhǔn)電流施加到二極管封裝，之后測量激光二極管和/或光電二極管兩端的正向電壓?；诩す舛O管和/或光電二極管兩端的正向電壓來控制二極管封裝的溫度，以便維持激光二極管以預(yù)定波長的發(fā)射。提供本發(fā)明內(nèi)容是為了以精簡的形式介紹將在以下具體實施方式
中進(jìn)一步描述的一些概念。本概述不旨在標(biāo)識出所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或必要特征，也不旨在用于幫助確定所要求保護(hù)的主題的范圍。此外，所要求保護(hù)的主題不限于解決在本發(fā)明的任一部分中提及的任何或所有缺點的實現(xiàn)。


圖1是采用立體圖的常規(guī)激光二極管封裝的示意圖。圖2是根據(jù)一個實施例的用于驅(qū)動發(fā)射二極管封裝的驅(qū)動電路的框圖。圖3是描述根據(jù)一個實施例的確定LED或激光二極管的結(jié)溫度的方法的流程圖。圖4是描繪用于將發(fā)射二極管的測得的正向電壓相關(guān)到該發(fā)射二極管的結(jié)溫度的一個實施例的流程圖。圖5是描繪將二極管的所測得的正向電壓相關(guān)到結(jié)溫度而不實際計算該結(jié)溫度的一個實施例的流程圖。圖6是描繪根據(jù)一實施例的執(zhí)行溫度控制的方法的流程圖。圖7是描繪對用于多個二極管封裝的驅(qū)動電流進(jìn)行特性分析和設(shè)置的方法的流程圖。圖8示出了用戶正在玩游戲的跟蹤系統(tǒng)。圖9示出了用戶正在玩游戲的跟蹤系統(tǒng)。圖10示出了可用作跟蹤系統(tǒng)的一部分的捕捉設(shè)備。
具體實施例方式發(fā)光二極管(LED)或激光二極管的結(jié)溫度使用容納該發(fā)射二極管的封裝中的一個或多個現(xiàn)有二極管兩端的測得的正向電壓來確定。LED或激光二極管本身用低電平基準(zhǔn)電流來驅(qū)動，并確定該發(fā)射二極管兩端的所得電壓?；谒鶞y得的電壓，計算該發(fā)射二極管的結(jié)兩端的溫度。所計算的溫度可在反饋回路中使用來通過加熱或冷卻二極管封裝將發(fā)射二極管維持在所需溫度。在一個示例中，提供了一種驅(qū)動激光二極管的方法，該方法包括用工作電流驅(qū)動激光二極管來引起該激光二極管的發(fā)射。該激光二極管發(fā)射通過向該激光二極管接入低電平基準(zhǔn)電流，之后測量該激光二極管兩端的正向電壓來暫停。使用PN結(jié)的固有電流-電壓-溫度關(guān)系，確定激光二極管的結(jié)溫度。在施加低電平基準(zhǔn)電流和/或測量所得的正向電壓之后，再次用工作電流驅(qū)動該激光二極管來引起該激光二極管的發(fā)射。在一個示例中，基準(zhǔn)電流被另外施加到激光二極管封裝中的監(jiān)控光電二極管。測量該光電二極管兩端的所得電壓，之后使用PN結(jié)的電流-電壓-溫度關(guān)系來確定光電二極管的結(jié)溫度。在一個實施例中施加偏移量來補(bǔ)償監(jiān)控光電二極管和激光二極管管芯之間的任何溫度差。在另一示例中，激光二極管兩端的所測得的電壓以及監(jiān)控光電二極管兩端的所測得的電壓被組合并用于確定激光二極管的結(jié)溫度。以上過程可用于LED以及激光二極管。在一個示例中，單獨使用監(jiān)控光電二極管來確定LED或激光二極管結(jié)溫度?？蓪⒐ぷ黩?qū)動電流施加到發(fā)射二極管，同時將低電平基準(zhǔn)電流施加到光電二極管。使用光電二極管兩端的所測得的正向電壓，確定發(fā)射二極管的結(jié)溫度。圖1是示出采用立體圖的典型激光二極管封裝的示意圖。激光二極管封裝102包括外殼104(也稱為外罐)，該外殼容納用于激光二極管106的管芯、用于監(jiān)控光電二極管 108的管芯、以及熱沉110。熱沉110用于驅(qū)散激光二極管管芯所產(chǎn)生的熱。外殼包括窗口 112，激光二極管管芯所生成的激光束穿過該窗口。激光束在圖1中由箭頭114來表示。一般而言，激光二極管從包含二極管結(jié)構(gòu)的共振腔的兩端發(fā)射功率。圖1中來自激光二極管的背面的光束或發(fā)射由箭頭116表示。來自激光二極管106的背部發(fā)射由監(jiān)控光電二極管 108來監(jiān)控。光電二極管利用光電荷載流子生成來感測并測量激光二極管所產(chǎn)生的光。通過監(jiān)控激光二極管的輸出，使用由外部二極管驅(qū)動電路提供的反饋控制，可將激光二極管的功率輸出維持在恒定功率級。注意，根據(jù)本發(fā)明的各實施例可以用于不包括監(jiān)控光電二極管以及包括監(jiān)控光電二極管的激光二極管封裝。此外，本發(fā)明同樣適用于與圖1所描繪的二極管同享類似的構(gòu)造的發(fā)光二極管。圖2是根據(jù)一個實施例的用于驅(qū)動激光二極管封裝102的電路200的框圖。激光二極管106和監(jiān)控光電二極管108被安裝在封裝102中，引線PD、COM和LD連接到激光二極管驅(qū)動電路200。盡管圖2的組件被描繪為單個激光二極管驅(qū)動電路200，但是它們可被包含在眾多變體中，包括在典型的驅(qū)動電路中或作為其外部組件。此外，盡管圖2的描述是相對于激光二極管驅(qū)動電路來呈現(xiàn)的，但可以理解，該概念可應(yīng)用于發(fā)光二極管驅(qū)動電路。激光二極管引線LD連接到驅(qū)動電路的第一引線，該第一引線本身連接到可調(diào)節(jié)電流源224、低電平電流源選擇電路220以及電流控制系統(tǒng)218。當(dāng)驅(qū)動激光二極管102來產(chǎn)生激光發(fā)射時，電流控制系統(tǒng)218經(jīng)由可調(diào)節(jié)電流源224來維持恒定的電流輸出?？烧{(diào)節(jié)電流源響應(yīng)于各種控制系統(tǒng)來將電流驅(qū)動到電源電壓和電流源之間的激光二極管106。 激光二極管可以被置于電流源和地之間。通過激光二極管的實際電流電平可由電流控制系統(tǒng)218來測量并與一設(shè)定的驅(qū)動電流電平進(jìn)行比較。該設(shè)定的驅(qū)動電流電平可由模擬電壓來表示，并與同樣被表示為模擬電壓的實際電流電平進(jìn)行比較。使用兩個電壓之差，其表示誤差，可調(diào)節(jié)輸出電平。光電二極管引線PD連接到驅(qū)動電路的第二引線，該第二引線本身連接到功率控制系統(tǒng)210和第二電壓測量電路212。在激光二極管106的發(fā)射期間，監(jiān)控光電二極管108 產(chǎn)生與激光二極管的輸出光功率在某種程度上成正比的電流。由于每一激光二極管封裝中的固有差別，光電二極管轉(zhuǎn)移函數(shù)變化很大。光電二極管電流可以使用功率控制電路中的電流表來測量并用作反饋，功率控制系統(tǒng)試圖將光電二極管電流以及激光二極管光功率保持恒定。可調(diào)節(jié)電流源224的輸出可以變化來將光功率級保持相同。在激光二極管封裝的工作期間，驅(qū)動電路200利用低電平電流源選擇電路220、電壓測量電路212和222、溫度控制器216和熱電冷卻器(TEC) 214來調(diào)節(jié)封裝102的溫度。 低電平電流源選擇電路220使電流源224提供的電流逐步下降到恒定的低基準(zhǔn)電平。基準(zhǔn)電流電平不足以驅(qū)動激光二極管106的激光發(fā)射。在該基準(zhǔn)電流被施加到激光二極管的情況下，使用電壓測量電路222來測量該二極管的所得的正向電壓。電壓測量電路將所測得的電壓電平提供給電流控制系統(tǒng)。在一個實施例中，電流控制系統(tǒng)使用所測得的電壓電平來確定激光二極管106的結(jié)溫度。在另一實施例中，不計算實際的結(jié)溫度，但將所測得的正向電壓用于相關(guān)結(jié)溫度，如通過將所測得的正向電壓與對應(yīng)于所需工作溫度的目標(biāo)正向電壓進(jìn)行比較?；趯嶋H結(jié)溫度或僅僅基于所測得的正向電壓，由溫度控制器216來執(zhí)行對二極管封裝的溫度控制。在一個實施例中，熱電冷卻器214包括作為熱引擎來工作的珀耳帖(Peltier) 二極管，其中電荷載流子吸收作為熱來釋放的帶隙能量。盡管TEC 214在圖 2中被示為在驅(qū)動電路200的內(nèi)部，但它通常在機(jī)械上耦合到激光二極管封裝102的外殼。 可使用諸如簡單的風(fēng)扇和電阻加熱器等其他溫度調(diào)節(jié)器件來調(diào)節(jié)溫度。在一個實施例中， 電壓測量電路222將電壓直接提供給溫度控制器，溫度控制器代替電流控制系統(tǒng)218來執(zhí)行結(jié)溫度相關(guān)。可通過檢查等式1中所述的理想二極管方程來看見二極管的電流-電壓-溫度關(guān)系Id = /s (e °/(nFr) - 1)等式 1 Id是二極管電流，Is是反偏置飽和電流，Vd是二極管兩端的電壓，Vt是熱電壓，η是發(fā)射系數(shù)。熱電壓是已知的量，其在室溫下等于大約25. 85mV。熱電壓由等式2來定義Vt = kT/q等式 2T是PN結(jié)的絕對溫度，q是電子上的電荷量，k是玻爾茲曼常量。當(dāng)通過二極管的電流是如上所述的已知基準(zhǔn)電流時，可如等式3中所述地設(shè)置二極管的結(jié)或PN結(jié)的溫度， 其中Z是表示二極管電流與飽和電流的比的常量T = ZVd 等式 3由此，二極管的結(jié)的溫度可被表示為已知常數(shù)和該二極管兩端測得的電壓之積。 已經(jīng)示出，一般，硅二極管兩端的電壓將以大約-2. 2mV/°C的速率變化，這可以在等式3中用于Z的值。因此，激光二極管的結(jié)溫度可通過檢查在已知的基準(zhǔn)電流下該二極管兩端的電壓來確定。在一個實施例中，結(jié)溫度使用查找表223以及激光二極管兩端所測得的電壓電平來確定。該查找表包含對應(yīng)于各個所測得的電壓電平的結(jié)溫度值。使用所測得的電壓電平作為輸入，該查找表返回相關(guān)的溫度值。在另一實施例中，電流控制系統(tǒng)不確定實際結(jié)溫度，而是將所測得的電壓電平與表示目標(biāo)結(jié)溫度的基準(zhǔn)電壓電平進(jìn)行比較。基準(zhǔn)電壓電平可包括該器件的特性，以便將所測得的電壓相關(guān)到結(jié)溫度。例如，激光二極管可通過在測試條件下以各種已知溫度測量正向電壓以便確定對應(yīng)于所需工作溫度的正向電壓來進(jìn)行特性分析。該電壓然后可用作比較電壓來確定是要加熱還是冷卻該封裝。光電二極管108也可用于確定激光二極管106的結(jié)溫度。在圖2中，光電二極管 108連接到第二電壓測量電路212。在一個實施例中，使用單個電壓測量電路來代替電壓測量電路212和電壓測量電路222。低電平電流源選擇電路可切入要施加到光電二極管兩端的低電平基準(zhǔn)電流。在施加了已知的低電平基準(zhǔn)電流的情況下，測量電路212確定所得的正向電壓。電壓測量電路將所測得的電壓電平提供給功率控制系統(tǒng)210，功率控制系統(tǒng)將測量電壓電平相關(guān)到激光二極管的結(jié)溫度。在一個示例中，功率控制系統(tǒng)利用查找表226來基于光電二極管的所測得的電壓確定激光二極管結(jié)溫度。由于光電二極管通常形成于與激光二極管分開的管芯上，因此該查找表可包含偏移量來補(bǔ)償管芯之間的變化。在二極管封裝的特性分析期間，可通過將光電二極管的所測得的電壓相關(guān)到激光二極管的已知溫度以便確定對應(yīng)的值來傳播該查找表。如同激光二極管一樣，在一個實施例中，控制系統(tǒng)可以不確定實際結(jié)溫度，而是改為在反饋回路中直接使用所測得的電壓來調(diào)節(jié)二極管封裝溫度。 所測得的電壓可以與對應(yīng)于所需溫度的已知電壓進(jìn)行比較來調(diào)節(jié)封裝溫度。在一個實施例中，電壓管理電路212可將所測得的電壓提供給溫度控制器216，溫度控制器將代替功率控制系統(tǒng)210來執(zhí)行結(jié)溫度相關(guān)。在一個實施例中，光電二極管108和激光二極管106都可用于確定激光二極管的結(jié)溫度。例如，光電二極管所確定的結(jié)溫度可與使用激光二極管所確定的結(jié)溫度相組合來確定激光二極管的實際結(jié)溫度。在另一示例中，將光電二極管兩端所測得的電壓與對應(yīng)于封裝的所需工作溫度的已知光電二極管電壓進(jìn)行比較來確定兩者之差?？蓪⒓す舛O管兩端所測得的電壓與對應(yīng)于封裝的所需工作溫度的已知激光二極管電壓進(jìn)行比較來確定兩者之差。這兩個差可被組合為總電壓差值。該總電壓差值可被用作對反饋回路的輸入來調(diào)節(jié)封裝溫度。類似地，兩個測得電壓的組合(例如，平均值)可被用作對查找表的輸入來確定結(jié)溫度值。圖3是描述根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的確定LED或激光二極管的結(jié)溫度的方法的流程圖。在步驟302，發(fā)射二極管用足以引起從該二極管的激光或光發(fā)射的驅(qū)動電流來驅(qū)動。如將在下文中描述的，在某些實現(xiàn)中，驅(qū)動電流的實際值可能是未知的，如在器件的特性分析導(dǎo)致將驅(qū)動電流設(shè)為滿足某一輸出規(guī)范(例如，激光波長、光輸出級)且在發(fā)射二極管封裝內(nèi)不維持驅(qū)動電流電平的指示的情況下。在步驟304，關(guān)閉或停止發(fā)射二極管的激光或光發(fā)射。在步驟306，啟用低電平電流源，并且在步驟308，將低電平基準(zhǔn)電流施加到發(fā)射二極管，且任選地施加到具有該發(fā)射二極管的二極管封裝中的監(jiān)控光電二極管。注意，步驟304-308可構(gòu)成單個操作，其中關(guān)閉驅(qū)動電流并在二極管封裝的輸入線上驅(qū)動低電平基準(zhǔn)電流。在將低電平基準(zhǔn)電流施加到發(fā)射二極管以及任選地施加到光電二極管之后，在步驟310測量發(fā)射二極管以及任選地光電二極管兩端的所得正向電壓。在步驟312，將所測得的正向電壓相關(guān)到發(fā)射二極管的結(jié)溫度。在一個實施例中， 將所測得的正向電壓相關(guān)到結(jié)溫度包括使用在二極管的電流-電壓-溫度關(guān)系中使用所測得的電壓和基準(zhǔn)電流來確定結(jié)溫度。該相關(guān)可以基于發(fā)射二極管的所測得的正向電壓和/ 或監(jiān)控光電二極管的所測得的正向電壓。如果使用兩個電壓，則可對它們求平均或以某種其他預(yù)定關(guān)系進(jìn)行組合來確定要用于查找對應(yīng)的結(jié)溫度的電壓電平。步驟312可包括使用所測得的電壓電平中的一個、兩者或其組合來訪問查找表，以確定結(jié)溫度值。在一個示例中，可使用兩個電壓來查找對應(yīng)的結(jié)溫度，并且然后可對這兩個溫度值求平均或以某種其他預(yù)定方式進(jìn)行組合來確定發(fā)射二極管的結(jié)溫度。在另一實施例中，不確定實際結(jié)溫度，而是將所測得的電壓與對應(yīng)于已知溫度量的基準(zhǔn)電壓電平進(jìn)行比較，來確定該結(jié)溫度是否高于或低于已知溫度量。再一次，可使用所測得的電壓電平中的一個、兩者或其組合作為對已知溫度量的比較?？蓪蓚€所測得的電平組合成用于比較的單個值(例如，通過求平均)， 或者可將每一所測得的電平獨立地與基準(zhǔn)電壓電平進(jìn)行比較來確定結(jié)溫度是否高于或低于已知溫度量。在步驟314，基于將正向電壓相關(guān)到二極管的結(jié)溫度來執(zhí)行二極管封裝的溫度控制或調(diào)節(jié)。如果步驟312包括諸如通過訪問查找表來確定實際結(jié)溫度，則步驟314可包括基于實際結(jié)溫度來加熱或冷卻二極管封裝。如果實際結(jié)溫度大于目標(biāo)工作溫度，則可冷卻該封裝。如果實際結(jié)溫度小于目標(biāo)工作溫度，則可加熱該封裝。如果步驟312不包括確定實際結(jié)溫度，而是改為將所測得的電壓與對應(yīng)于目標(biāo)工作溫度的預(yù)定基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較， 則步驟314可包括基于該比較來加熱或冷卻二極管。如上所述，二極管的結(jié)溫度將以約 2. 2mV/°C的速率降低。因此，如果所測得的電壓大于基準(zhǔn)電壓，則結(jié)溫度低于目標(biāo)工作溫度并且可加熱該封裝。如果所測得的電壓小于基準(zhǔn)電壓，則結(jié)溫度大于目標(biāo)工作溫度并且可冷卻該封裝。除了直接加熱或冷卻二極管封裝之外或代替直接加熱或冷卻，步驟314的溫度控制可包括調(diào)節(jié)從驅(qū)動電路200施加到發(fā)射二極管的功率。在步驟316，將驅(qū)動電流重新施加到二極管封裝來引起發(fā)射二極管的發(fā)射。盡管步驟316被示為在步驟314的溫度控制之后執(zhí)行，但驅(qū)動電流可以在步驟310測量了正向電壓之后的任意時間重新施加。在步驟318，確定自從上一次結(jié)溫度測量以來的時間是否大于閾值時間。如果該時間不大于閾值，則該方法等待而不執(zhí)行另一測量。當(dāng)該時間大于閾值時，該方法在步驟304通過停止二極管發(fā)射來準(zhǔn)備低電平基準(zhǔn)電流下的電壓測量來繼續(xù)。圖4是描繪如圖3的步驟312處所執(zhí)行的、用于將發(fā)射二極管的測得的正向電壓相關(guān)到該發(fā)射二極管的結(jié)溫度的一個實施例的流程圖。在步驟402，從步驟310取得的測量中確定發(fā)射二極管正向電壓。在確定了發(fā)射二極管正向電壓之后，在步驟404使用所測得的正向電壓作為對查找表的索引來訪問該查找表。在步驟406，從對應(yīng)于所測得的正向電壓的條目中確定發(fā)射二極管的結(jié)溫度。在一個實施例中，該查找表在二極管封裝的特性分析期間用條目來填充。在測試條件下，可在已知溫度下測量發(fā)射二極管兩端的電壓。所測得的電壓可用作對查找表的索引，其中對應(yīng)的溫度為查找值。可利用外插來構(gòu)建許多溫度值的綜合表，而不在要包括在該表中的每一溫度下執(zhí)行測量。盡管圖4描述了基于發(fā)射二極管的所測得的電壓來確定發(fā)射二極管結(jié)溫度，但可執(zhí)行類似的步驟來基于包括在發(fā)射二極管封裝中的監(jiān)控光電二極管的所測得的電壓來確定發(fā)射二極管結(jié)溫度?？纱_定光電二極管的所測得的正向電壓，之后使用所測得的電壓訪問查找表來確定該發(fā)射二極管的對應(yīng)的結(jié)溫度。用于光電二極管的查找表可以不同于用于發(fā)射二極管的查找表，并且包含基于包括該光電二極管的特性的值。光電二極管正向電壓可以在發(fā)射二極管的已知溫度下測量，來形成用于查找表的索引的值。如果測量了光電二極管和發(fā)射二極管兩者的正向電壓，則圖4的方法可包括訪問不同的查找表來確定基于光電二極管的所測得的正向電壓的結(jié)溫度和基于發(fā)射二極管的所測得的正向電壓的結(jié)溫度。兩個結(jié)溫度可以通過求平均或應(yīng)用另一預(yù)定關(guān)系來組合，以確定發(fā)射二極管的最終結(jié)溫度。在另一示例中，可組合兩個所測得的電壓值，然后將該組合值用作對查找表的索引來確定發(fā)射二極管的結(jié)溫度。在圖4中，利用封裝中的一個或多個二極管的所測得的正向電壓來確定發(fā)射二極管的結(jié)溫度。在其他實施例中，不顯式地確定結(jié)溫度，并且所測得的正向電壓本身用于調(diào)節(jié)封裝溫度，如圖5的示例中所述的，這可對圖3的步驟314執(zhí)行。在步驟502，從步驟310取得的測量中確定二極管正向電壓。在步驟504，將二極管正向電壓與對應(yīng)于二極管封裝的目標(biāo)工作溫度的基準(zhǔn)正向電壓進(jìn)行比較。在一個實施例中，目標(biāo)工作溫度及其對應(yīng)的基準(zhǔn)正向電壓可在二極管封裝的特性分析期間確定。目標(biāo)工作溫度可以對激光二極管的所需激光波長或發(fā)光二極管的目標(biāo)光或光譜輸出來選擇。在選擇了目標(biāo)工作溫度的情況下，可通過測量目標(biāo)工作溫度下在施加低電平基準(zhǔn)電流時的正向電壓來確定對應(yīng)的正向電壓電平。在步驟506，基于步驟504的比較來確定所測得的正向電壓是否等于基準(zhǔn)電壓電平。如果所測得的正向電壓等于基準(zhǔn)電壓，則在步驟508確定發(fā)射二極管的結(jié)溫度等于目標(biāo)工作溫度。如果所測得的正向電壓不等于基準(zhǔn)電壓電平，則在步驟510確定所測得的正向電壓大于還是小于基準(zhǔn)電壓電平。如果所測得的正向電壓大于基準(zhǔn)電壓電平，則在步驟 512確定結(jié)溫度小于目標(biāo)工作溫度。如果所測得的正向電壓小于基準(zhǔn)電壓電平，則在步驟 514確定結(jié)溫度大于目標(biāo)工作溫度。圖5中所使用的正向電壓可以是二極管封裝中的發(fā)射二極管或該封裝中的監(jiān)控光電二極管的所測得的正向電壓。如果使用監(jiān)控光電二極管，則比較中所使用的基準(zhǔn)電壓可以是被確定為對應(yīng)于二極管封裝或發(fā)射二極管的目標(biāo)工作溫度的、光電二極管的基準(zhǔn)正向電壓。該基準(zhǔn)電壓可以在二極管封裝的特性分析期間確定。在一個實施例中，可使用發(fā)射二極管和監(jiān)控光電二極管兩者的所測得的正向電壓來相關(guān)結(jié)溫度。在這一情況下，將兩個二極管的所測得的正向電壓與基準(zhǔn)電壓電平進(jìn)行比較。該基準(zhǔn)電壓電平可以對每一二極管相同或不同。每一比較將產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓電平和對應(yīng)的測得電壓電平之間的差(如果有的話)。如果組合差指示出大于對應(yīng)于目標(biāo)工作溫度的組合基準(zhǔn)電壓的電壓，則確定該發(fā)射二極管溫度小于目標(biāo)工作溫度。如果組合差指示出小于組合基準(zhǔn)電壓的電壓，則確定發(fā)射二極管的結(jié)溫度大于目標(biāo)工作溫度。圖6是描繪如可在圖3的步驟314處執(zhí)行的用于執(zhí)行溫度控制的方法的流程圖。 在步驟602，確定所計算的結(jié)溫度是否等于二極管封裝的基準(zhǔn)或目標(biāo)工作溫度。在替換實施例中，步驟602可包括確定發(fā)射二極管的所測得的正向電壓是否等于基準(zhǔn)電壓電平。如果所計算的結(jié)溫度等于基準(zhǔn)溫度級(或者如果所測得的電壓等于基準(zhǔn)電壓)，則封裝的溫度不受影響，并且該方法通過啟用驅(qū)動電流源來在步驟316繼續(xù)。如果所計算的結(jié)溫度不等于目標(biāo)工作溫度，則在步驟604確定所計算的溫度是否大于基準(zhǔn)溫度。如果溫度大于基準(zhǔn)， 則在步驟606冷卻激光二極管封裝。如果溫度小于基準(zhǔn)，則在步驟608加熱該封裝。同樣， 步驟604的比較可以是所測得的正向電壓與基準(zhǔn)電壓的比較而非直接溫度的比較。如果所測得的正向電壓大于基準(zhǔn)電壓，則在步驟608加熱激光二極管封裝。如果所測得的正向電壓小于基準(zhǔn)電壓，則在步驟606冷卻激光二極管封裝。在加熱或冷卻了二極管封裝之后，該方法在圖3的步驟316通過啟用驅(qū)動電流源來繼續(xù)。
如已經(jīng)所述的，在各實施例中，將低電平基準(zhǔn)電流施加到發(fā)射二極管來使用所有 PN結(jié)中固有的電流-電壓-溫度關(guān)系確定結(jié)溫度。圖7展示了這一技術(shù)的好處，尤其是在其中使用二極管封裝堆(lot)來制造產(chǎn)品并且各個二極管封裝具有不同工作特性的應(yīng)用中，這對所制造的封裝是典型的。在圖7的具體示例中，每一激光二極管封裝被并入一器件中，并且需要產(chǎn)生預(yù)定目標(biāo)發(fā)射波長。在步驟702，對第一激光二極管封裝進(jìn)行特性分析。作為該特性分析的一部分，確定激光二極管產(chǎn)生目標(biāo)發(fā)射波長所需的工作偏置條件。在步驟704，確定導(dǎo)致目標(biāo)發(fā)射波長的用于激光二極管的驅(qū)動電流電平。步驟704可包括在測試條件下測量激光二極管的光輸出來確定產(chǎn)生目標(biāo)波長的驅(qū)動電流電平。在步驟706，為第一激光二極管封裝的驅(qū)動電路設(shè)置步驟704處所確定的驅(qū)動電流電平。步驟706可包括設(shè)置二極管驅(qū)動電路中的可調(diào)節(jié)參數(shù)來產(chǎn)生所需驅(qū)動電流電平。在步驟708，對第二激光二極管封裝進(jìn)行特性分析，并且在步驟710，確定導(dǎo)致目標(biāo)發(fā)射波長的、用于該第二激光二極管封裝的驅(qū)動電流電平。在步驟712，為第二激光二極管封裝的驅(qū)動電路設(shè)置步驟710中所確定的驅(qū)動電流電平。各個二極管封裝將自然地包含導(dǎo)致用于產(chǎn)生相同發(fā)射波長的不同驅(qū)動電流電平的差異。由此，用于第一和第二激光二極管封裝的二極管驅(qū)動電路可產(chǎn)生用于其對應(yīng)的二極管封裝的不同驅(qū)動電流。在典型的場景中，圖7的操作將對附加的二極管封裝重復(fù)多次。通過將低電平基準(zhǔn)電流用于結(jié)溫度測量，可對不同的驅(qū)動電路使用標(biāo)準(zhǔn)電路和計算來確定結(jié)溫度。實際驅(qū)動電流電平的指示不需要與驅(qū)動電路一起維護(hù)。這與用驅(qū)動電流以全功率驅(qū)動二極管封裝并測量發(fā)射二極管兩端的所得電壓來確定結(jié)溫度的技術(shù)形成對比。如果計算要在全驅(qū)動電流和功率下完成來確定結(jié)溫度，則驅(qū)動電流電平需要是已知的。 如果用于兩個封裝的驅(qū)動電流電平是不同的，則每一驅(qū)動電路需要維護(hù)要在溫度計算中使用的驅(qū)動電流電平的指示。然而，在當(dāng)前公開的實施例中，可對多個封裝使用單個低電平基準(zhǔn)電流，使得用于每一封裝的驅(qū)動電路能夠相同，即使是在驅(qū)動電流電平不同的情況下。圖8-10描繪了其中可使用以上詳細(xì)描述的結(jié)溫度計算的示例性系統(tǒng)，即使用深度圖像的跟蹤系統(tǒng)。用于人類目標(biāo)的跟蹤系統(tǒng)具有多種用途，包括但不限于游戲系統(tǒng)。圖 8和9示出了其中用戶18正在玩拳擊游戲的系統(tǒng)10。這一系統(tǒng)10可被用來識別、分析和 /或跟蹤人類目標(biāo)，如跟蹤系統(tǒng)10范圍內(nèi)的用戶18或其他物體。如圖8所示，跟蹤系統(tǒng)10可包括計算系統(tǒng)12。計算系統(tǒng)12可以是計算機(jī)、游戲系統(tǒng)或控制臺等等。根據(jù)一個示例，計算系統(tǒng)12可包括硬件組件和/或軟件組件，從而使得計算系統(tǒng)12可用于執(zhí)行諸如游戲應(yīng)用、非游戲應(yīng)用等的應(yīng)用。在一個實施例中，計算系統(tǒng)12可包括可執(zhí)行存儲在處理器可讀存儲設(shè)備上的用于執(zhí)行本文描述的過程的指令的處理器，如標(biāo)準(zhǔn)化處理器、專用處理器、微處理器等。如圖8所示，跟蹤系統(tǒng)10還可包括捕捉設(shè)備20。捕捉設(shè)備20可以是，例如可用于在視覺上監(jiān)視諸如用戶18的一個或多個用戶從而可以捕捉、分析并跟蹤一個或多個用戶所執(zhí)行的姿勢和/或移動，來執(zhí)行應(yīng)用中的一個或多個控制命令或動作和/或動畫化化身或屏上角色的照相機(jī)。根據(jù)一實施例，跟蹤系統(tǒng)10可連接到可向諸如用戶18等的用戶提供游戲或應(yīng)用視覺和/或音頻的音頻/視覺設(shè)備16，如電視機(jī)、監(jiān)視器、高清電視機(jī)(HDTV)等。例如，計算系統(tǒng)12可包括諸如圖形卡等視頻適配器和/或諸如聲卡等音頻適配器，這些適配器可提供與游戲應(yīng)用、非游戲應(yīng)用等相關(guān)聯(lián)的音頻/視覺信號。音頻/視覺設(shè)備16可從計算系統(tǒng) 12接收音頻/視覺信號，然后可向用戶18輸出與該音頻/視覺信號相關(guān)聯(lián)的游戲或應(yīng)用視覺和/或音頻。根據(jù)一實施例，音頻/視覺設(shè)備16可經(jīng)由例如，S-視頻電纜、同軸電纜、 HDMI電纜、DVI電纜、VGA電纜、分量視頻電纜等連接到計算系統(tǒng)12。如圖8和9所示，跟蹤系統(tǒng)10可用于識別、分析和/或跟蹤諸如用戶18等的人類目標(biāo)。例如，可使用捕捉設(shè)備20來跟蹤用戶18，從而可以捕捉用戶18的姿勢和/或移動來動畫化化身或屏幕上人物，和/或可將用戶18的姿勢和/或移動解釋為可用于影響計算機(jī)環(huán)境12所執(zhí)行的應(yīng)用的控制命令。因此，根據(jù)一實施例，用戶18可移動他的或她的身體來控制應(yīng)用和/或動畫化化身或屏幕上人物。類似地，跟蹤系統(tǒng)10可用于識別、分析和/或跟蹤正在觀看用戶18玩游戲的人，使得這些正在觀看用戶18玩游戲的人的移動將在顯示在音頻/視覺設(shè)備16上的拳擊游戲上控制觀眾中的移動化身。在圖8和9中描繪的示例中，在計算系統(tǒng)12上執(zhí)行的應(yīng)用可以是用戶18正在玩的拳擊游戲。計算系統(tǒng)12可使用音頻/視覺設(shè)備16來向用戶18提供拳擊對手22的視覺表示。計算系統(tǒng)12還可使用音頻/視覺設(shè)備16來提供用戶18可用他或她的移動來控制的用戶化身24的視覺表示。例如，如圖9所示，用戶18可在物理空間中揮拳猛擊來使得用戶化身24在游戲空間中揮拳猛擊。因此，根據(jù)一示例實施例，計算系統(tǒng)12和捕捉設(shè)備20 識別并分析物理空間中用戶18的重拳從而使得該重拳可被解釋為對游戲空間中的用戶化身24的游戲控制和/或該重拳的運動可用于動畫化游戲空間中的用戶化身24。用戶18的其他移動也可被解釋為其他控制命令或動作，和/或用于動畫化用戶化身，如上下快速擺動、閃避、滑步、封堵、用拳猛擊或揮動各種不同力量的重拳的控制命令。 此外，某些移動可被解釋為可對應(yīng)于除控制用戶化身24之外的動作的控制命令。例如，在一實施例中，用戶可使用移動來結(jié)束、暫停或保存游戲、選擇級別、查看高分、與朋友交流等。根據(jù)另一實施例，用戶可使用移動來從主用戶界面選擇游戲或其他應(yīng)用。因此，在一個示例中，用戶18的全范圍運動可以用任何合適的方式來獲得、使用并分析以與應(yīng)用進(jìn)行交互。在一個示例中，諸如用戶18等的人類目標(biāo)可具有一物體。在這些實施例中，電子游戲的用戶可手持物體從而可以使用用戶和物體的運動來調(diào)整和/或控制游戲的參數(shù)。例如，可以跟蹤并利用用戶手持球拍的運動來控制電子運動游戲中的屏幕上球拍。在另一示例實施例中，可以跟蹤并利用用戶手持物體的運動來控制電子格斗游戲中的屏幕上武器。 用戶沒有手持的物體也可被跟蹤，如該用戶(或一不同用戶)扔出、推出或滾出的物體或自推進(jìn)的物體。除拳擊之外，也可實現(xiàn)其他游戲。根據(jù)其他示例，跟蹤系統(tǒng)10還可用于將目標(biāo)移動解釋為游戲領(lǐng)域之外的操作系統(tǒng)和/或應(yīng)用控制命令。例如，事實上操作系統(tǒng)和/或應(yīng)用的任何可控方面可由諸如用戶 18等目標(biāo)的移動來控制。圖10示出可在跟蹤系統(tǒng)10中使用的捕捉設(shè)備20的示例。根據(jù)一個示例，捕捉設(shè)備20可被配置成經(jīng)由任何合適的技術(shù)，包括例如飛行時間、結(jié)構(gòu)化光、立體圖像等來捕捉包括深度圖像的帶有深度信息的視頻，該深度圖像可包括深度值。根據(jù)一實施例，捕捉設(shè)備 20可將深度信息組織為“Z層”，即可與Z軸正交的從深度相機(jī)沿著其視線延伸的層。
如圖10所示，捕捉設(shè)備20可包括圖像相機(jī)組件23。根據(jù)一個示例，圖像相機(jī)組件 23可以是可捕捉場景的深度圖像的深度相機(jī)。深度圖像可包括所捕捉的場景的二維(2-D) 像素區(qū)域，其中2-D像素區(qū)域中的每一像素可表示深度值，諸如例如以厘米、毫米等計的、 所捕捉的場景中的物體距相機(jī)的距離。如圖10所示，根據(jù)一個示例，圖像相機(jī)組件23可包括可用于捕捉場景的深度圖像的紅外(IR)光組件25、三維(3-D)相機(jī)26、和RGB相機(jī)28。例如，在飛行時間分析中，捕捉設(shè)備20的IR光組件25能以預(yù)定波長將紅外光發(fā)射到場景上來照亮該場景以及該場景中的一個或多個目標(biāo)和物體。然后使用傳感器(未示出)，使用例如3-D相機(jī)26和/或RGB 相機(jī)28，來檢測來自該場景中的一個或多個目標(biāo)和物體的表面的反向散射光。在某些實施例中，可以使用脈沖式紅外光從而可以測量出射光脈沖和相應(yīng)的入射光脈沖之間的時間差并將其用于確定從捕捉設(shè)備20到場景中的目標(biāo)或?qū)ο笊系奶囟ㄎ恢玫奈锢砭嚯x。另外，在其他示例中，可將出射光波的相位與入射光波的相位進(jìn)行比較來確定相移。然后可以使用相移來確定從捕捉設(shè)備到對象或目標(biāo)上的特定位置的距離。根據(jù)另一示例，可使用飛行時間分析，通過經(jīng)由包括例如快門式光脈沖成像的各種技術(shù)來分析反射光束隨時間的強(qiáng)度變化以間接地確定從捕捉設(shè)備20到目標(biāo)或?qū)ο笊系奶囟ㄎ恢玫奈锢砭嚯x。在另一示例中，捕捉設(shè)備20可使用結(jié)構(gòu)化光來捕捉深度信息。在這樣的分析中， 圖案化光(即，被顯示為諸如網(wǎng)格圖案、條紋圖案等已知圖案或不同圖案的光)可經(jīng)由例如IR光組件25被投影到場景上。在撞擊到場景中的一個或多個目標(biāo)或?qū)ο蟮谋砻鏁r，作為響應(yīng)，圖案可變形。圖案的這種變形可由例如3-D相機(jī)26和/或RGB相機(jī)28 (和/或其他傳感器)來捕捉，然后可被分析以確定從捕捉設(shè)備到目標(biāo)或物體上的特定位置的物理距離。在一些實現(xiàn)中，IR光組件25與相機(jī)24和26分開，使得可以使用三角測量來確定距相機(jī)26和28的距離。在一些實現(xiàn)中，捕捉設(shè)備20將包括傳感IR光的專用IR傳感器或具有 IR濾波器的傳感器。在一個實施例中，紅外(IR)光組件25可包括用于生成并發(fā)射紅外光的至少一個激光二極管封裝。在利用這一 IR光組件的跟蹤應(yīng)用中，與其他應(yīng)用相比，激光二極管的工作精度可越來越重要。在這些情況下，激光二極管的發(fā)射可需要被保持在恒定的波長。由于二極管發(fā)射的波長將隨著溫度變化，所以調(diào)節(jié)二極管封裝的溫度呈現(xiàn)出重要性。因此，在一個實施例中，通過利用以上詳細(xì)描述的結(jié)溫度計算來將激光二極管IR光組件25維持在目標(biāo)工作溫度，使得二極管的發(fā)射波長被保持恒定或基本恒定。此外，由于制造商可構(gòu)建多個跟蹤系統(tǒng)，其中各個二極管封裝具有獨特的工作特性，因此用于不同器件的驅(qū)動電流電平可如上所述地變化。因此，對低電平基準(zhǔn)電流的使用使得能以不同的驅(qū)動電流電平來制造多個器件，同時能夠使用標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動電路來完成溫度計算。在其中使用全驅(qū)動電流來確定結(jié)溫度的替換技術(shù)中，需要維護(hù)各個參數(shù)，包括驅(qū)動電流電平，使得能夠計算結(jié)溫度。捕捉設(shè)備20還可包括話筒30。話筒30可包括可接收聲音并將其轉(zhuǎn)換成電信號的變換器或傳感器。根據(jù)一個實施例，話筒30可用于減少目標(biāo)識別、分析和跟蹤系統(tǒng)10中的捕捉設(shè)備20與計算系統(tǒng)12之間的反饋。另外，話筒30可用于接收也可被提供給計算系統(tǒng) 12的音頻信號。在一示例中，捕捉設(shè)備20還可包括可與圖像相機(jī)組件23進(jìn)行通信的處理器32。處理器32可包括可執(zhí)行指令的標(biāo)準(zhǔn)處理器、專用處理器、微處理器等，這些指令包括用于接收深度圖像、生成適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)格式(例如，幀)并將該數(shù)據(jù)傳送到計算系統(tǒng)12的指令。捕捉設(shè)備20還可包括存儲器組件34，存儲器組件34可存儲由處理器32執(zhí)行的指令、3-D相機(jī)和/或RGB相機(jī)所捕捉的圖像或圖像的幀、或任何其他合適的信息、圖像等等。 根據(jù)一示例實施例，存儲器組件34可包括隨機(jī)存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、高速緩存、閃存、硬盤、或任何其他合適的存儲組件。如圖10所示，在一個實施例中，存儲器組件 34可以是與圖像捕捉組件23和處理器32進(jìn)行通信的單獨的組件。根據(jù)另一實施例，存儲器組件34可被集成到處理器32和/或圖像捕捉組件23中。如圖10所示，捕捉設(shè)備20可經(jīng)由通信鏈路36與計算系統(tǒng)12進(jìn)行通信。通信鏈路36可以是包括例如USB連接、火線連接、以太網(wǎng)電纜連接等的有線連接和/或諸如無線 802. lib,802. llg、802. Ila或802. Iln連接等無線連接。根據(jù)一個實施例，計算系統(tǒng)12可經(jīng)由通信鏈路36向捕捉設(shè)備20提供可用于確定例如何時捕捉場景的時鐘。另外，捕捉設(shè)備20將由例如3-D相機(jī)26和/或RGB相機(jī)28捕捉的深度信息和視覺(例如，RGB)圖像經(jīng)由通信鏈路36提供給計算系統(tǒng)12。在一個實施例中，深度圖像和視覺圖像以每秒30幀的速率傳送。計算系統(tǒng)12然后可使用該模型、深度信息、以及所捕捉的圖像來例如控制諸如游戲或文字處理程序等的應(yīng)用和/或動畫化化身或屏上人物。計算系統(tǒng)12包括深度圖像處理和骨架跟蹤模塊50，該模塊使用深度圖像來跟蹤可由深度相機(jī)檢測的一個或多個人。深度圖像處理和骨架跟蹤模塊50向應(yīng)用52提供跟蹤信息，該應(yīng)用可以是視頻游戲、生產(chǎn)性引用、通信應(yīng)用或其他軟件應(yīng)用等。音頻數(shù)據(jù)和視覺圖像數(shù)據(jù)也被提供給應(yīng)用52和深度圖像處理和骨架跟蹤模塊50。應(yīng)用52將跟蹤信息、音頻數(shù)據(jù)和視覺圖像數(shù)據(jù)提供給識別器引擎54。在另一實施例中，識別器引擎54從深度圖像處理和骨架跟蹤模塊50直接接收跟蹤信息，并從捕捉設(shè)備20直接接收音頻數(shù)據(jù)和視覺圖像數(shù)據(jù)。識別器引擎54與過濾器60、62、64、……、66的集合相關(guān)聯(lián)，每一過濾器包括關(guān)于可由捕捉設(shè)備20可檢測的任何人或?qū)ο髨?zhí)行的姿勢或其他動作或事件。例如，來自捕捉設(shè)備20的數(shù)據(jù)可由過濾器60、62、64、……、66來處理，以便標(biāo)識一個用戶或一組用戶何時執(zhí)行了一個或多個姿勢或其他動作。那些姿勢可與應(yīng)用52的各種控制、對象或狀況相關(guān)聯(lián)。 由此，計算環(huán)境12可借助過濾器使用識別器引擎54來解釋移動。圖10的捕捉設(shè)備20向計算系統(tǒng)12提供RGB圖像(或其他格式或色彩空間的視覺圖像)和深度圖像。深度圖像可以是多個觀測到的像素，其中每個觀測到的像素具有觀測到的深度值。例如，深度圖像可包括所捕捉的場景的二維(2-D)像素區(qū)域，其中2-D像素區(qū)域中的每一像素可具有深度值，如所捕捉的場景中的對象距捕捉設(shè)備的距離。系統(tǒng)將使用RGB圖像和深度圖像來跟蹤用戶的移動。例如，系統(tǒng)將使用深度圖像來跟蹤人的骨架。可以使用許多方法來使用深度圖像跟蹤人的骨架。使用深度圖像來跟蹤骨架的一個合適的示例在2009年10月21日提交的美國專利申請12/603,437 "Pose Tracking Pipeline (姿勢跟蹤流水線)”(以下稱為’ 437申請)中提供，該申請通過整體引用合并于此。‘437申請的過程包括獲取深度圖像，對數(shù)據(jù)進(jìn)行降采樣，移除和/或平滑高變度噪聲數(shù)據(jù)，標(biāo)識并移除背景，以及將前景像素中的每一個分配給身體的不同部位。基于這些步驟，系統(tǒng)將使使用該數(shù)據(jù)來擬合一模型并創(chuàng)建骨架。該骨架將包括一組關(guān)節(jié)和這些關(guān)節(jié)之間的連接。合適的跟蹤技術(shù)也在以下專利申請中公開2009年5月29日提交的美國專利申請 12/475，308 “Device for Identifying and Tracking Multiple Humans Over Time (用于隨時間標(biāo)識并跟蹤多個人的設(shè)備)”，該申請通過整體引用合并于此；2010 年1月29日提交的美國專利申請12/696，282“Visual Based Identity Tracking(基于視覺的身份跟蹤)”，該申請通過整體引用合并于此；2009年12月18日提交的美國專利申請 12/641, 788 "Motion Detection Using Depth Images (使用深度圖像的運動檢測)”，該申請通過整體引用結(jié)合于此；以及2009年10月7日提交的美國專利申請12/575，388"Human Tracking SyStem(人類跟蹤系統(tǒng))”，該申請通過整體引用合并于此。(圖2所示的計算系統(tǒng)12的)姿勢識別器引擎54與多個過濾器60、62、64、……、 66相關(guān)聯(lián)來標(biāo)識姿勢或動作。過濾器包括定義姿勢、動作或狀況以及該姿勢、動作或狀況的參數(shù)或元數(shù)據(jù)的信息。例如，包括一只手從身體背后到身體前方的運動的投擲可被實現(xiàn)為包括表示用戶的一只手從身體背后到身體前方的運動的信息的姿勢，該移動將由深度相機(jī)來捕捉。然后可為該姿勢設(shè)定參數(shù)。在姿勢是投擲的情況下，參數(shù)可以是該手必須達(dá)到的閾值速度、該手必須行進(jìn)的距離(絕對的，或相對于用戶的整體大小)、以及識別器引擎對發(fā)生了該姿勢的置信評級。用于姿勢的這些參數(shù)可以隨著時間在各應(yīng)用之間、在單個應(yīng)用的各上下文之間、或在一個應(yīng)用的一個上下文內(nèi)變化。在一個實施例中，過濾器具有多個輸入和多個輸出。過濾器可以是模塊化或可互換的，使得第一過濾器可用具有與第一過濾器相同數(shù)量和類型的輸入和輸出的第二過濾器來替換而不更改識別器引擎體系結(jié)構(gòu)的任何其他方面。例如，可以有用于駕駛的第一過濾器，該第一過濾器取骨架數(shù)據(jù)作為輸入并輸出與該過濾器相關(guān)聯(lián)的姿勢正在發(fā)生的置信度以及轉(zhuǎn)向角。在希望用第二駕駛過濾器來替換該第一駕駛過濾器的情況下——這可能是因為第二駕駛過濾器更高效且需要更少的處理資源——則可以通過簡單地用第二過濾器替換第一過濾器來這樣做，只要第二過濾器具有相同的輸入和輸出一骨架數(shù)據(jù)類型的一個輸入，以及置信度類型和角度類型的兩個輸出。過濾器不需要具有參數(shù)。例如，返回用戶的高度的“用戶高度”過濾器可能不允許任何可調(diào)節(jié)的參數(shù)。替換的“用戶高度”過濾器可具有可調(diào)節(jié)參數(shù)，如在確定用戶的高度時是否考慮用戶的鞋、發(fā)型、頭飾以及體態(tài)。對過濾器的輸入可包括諸如關(guān)于用戶的關(guān)節(jié)位置的關(guān)節(jié)數(shù)據(jù)，像在關(guān)節(jié)處相交的骨所形成的角度、來自場景的RGB色彩數(shù)據(jù)、以及用戶的某一方面的變化速率等內(nèi)容。來自過濾器的輸出可包括諸如正作出給定姿勢的置信度、作出姿勢運動的速度、以及作出姿勢運動的時間等內(nèi)容。姿勢識別器引擎54向過濾器提供功能。在一實施例中，識別器引擎54實現(xiàn)的功能包括跟蹤所識別的姿勢和其他輸入的隨時間輸入(input-over-time)存檔、隱馬爾可夫模型實現(xiàn)(其中模型化系統(tǒng)被假定為馬爾可夫過程-其中當(dāng)前狀態(tài)封裝了確定將來狀態(tài)所需的任何過去狀態(tài)信息，因此不必為此目的而維護(hù)任何其他過去狀態(tài)信息的過程_該過程具有未知參數(shù)，并且隱藏參數(shù)是從可觀察數(shù)據(jù)來確定的)、以及求解姿勢識別的特定實例的其他功能。過濾器60、62、64、……、66在識別器引擎54之上加載并實現(xiàn)，并且可利用識別器引擎54提供給所有過濾器60、62、64、……、66的服務(wù)。在一個實施例中，識別器引擎54 接收數(shù)據(jù)來確定該數(shù)據(jù)是否滿足任何過濾器60、62、64、……、66的要求。由于這些諸如解析輸入等所提供的服務(wù)是由識別器引擎54 —次性提供而非由每一過濾器60、62、64、……、 66提供的，因此這一服務(wù)在一段時間內(nèi)只需被處理一次而不是對該時間段對每一過濾器處理一次，因此減少了確定姿勢的處理。應(yīng)用52可使用識別器引擎54所提供的過濾器60、62、64、……、66，或者它可提供其自己的、插入到識別器引擎54的過濾器。在一實施例中，所有過濾器具有啟用該插入特性的通用接口。此外，所有過濾器可利用參數(shù)，因此可使用以下單個姿勢工具來診斷并調(diào)節(jié)整個過濾器系統(tǒng)。關(guān)于識別器引擎54的更多信息可在2009年4月13日提交的美國專利申請 12/422, 661 "Gesture Recognizer System Architecture (姿勢識別器系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu))，，中找到，該申請通過整體引用合并于此。關(guān)于識別姿勢的更多信息可在2009年2月23日提交的美國專利申請12/391，150“Standard Gestures (標(biāo)準(zhǔn)姿勢)”；以及2009年5月29日提交的美國專利申請12/474，655 "Gesture Tool (姿勢工具)”中找到。這兩個申請都通過整體引用合并于此。盡管用結(jié)構(gòu)特征和/或方法動作專用的語言描述了本主題，但可以理解，所附權(quán)利要求書中定義的主題不必限于上述具體特征或動作。相反，上述具體特征和動作是作為實現(xiàn)權(quán)利要求的示例形式公開的。本發(fā)明的范圍旨在由所附權(quán)利要求書來定義。
權(quán)利要求
1.一種操作發(fā)射二極管來進(jìn)行結(jié)溫度確定的方法，包括以足以使所述發(fā)射二極管能夠發(fā)射的電平將驅(qū)動電流施加到所述發(fā)射二極管(302)； 從所述發(fā)射二極管中去除所述驅(qū)動電流(304)；在從所述發(fā)射二極管去除了所述驅(qū)動電流之后，以小于所述驅(qū)動電流電平的電平向所述發(fā)射二極管提供基準(zhǔn)電流(308)；在施加了所述基準(zhǔn)電流的情況下確定所述發(fā)射二極管的正向電壓電平(310)；以及基于所述正向電壓電平來控制所述發(fā)射二極管的工作溫度(314)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，控制所述發(fā)射二極管的工作溫度包括 將所述發(fā)射二極管的正向電壓電平與對應(yīng)于用于所述發(fā)射二極管的目標(biāo)工作溫度的基準(zhǔn)電壓電平進(jìn)行比較；如果所述發(fā)射二極管的正向電壓電平高于所述基準(zhǔn)電壓電平，則加熱所述發(fā)射二極管；以及如果所述發(fā)射二極管的正向電壓電平低于所述基準(zhǔn)電壓電平，則冷卻所述發(fā)射二極管。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，控制所述發(fā)射二極管的工作溫度包括 基于所述正向電壓電平和所述基準(zhǔn)電流電平來確定所述發(fā)射二極管的結(jié)溫度； 將所述發(fā)射二極管的結(jié)溫度與用于所述發(fā)射二極管的目標(biāo)工作溫度進(jìn)行比較； 如果所述結(jié)溫度低于所述目標(biāo)工作溫度，則加熱所述發(fā)射二極管；以及如果所述結(jié)溫度高于所述目標(biāo)工作溫度，則冷卻所述發(fā)射二極管。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，確定所述發(fā)射二極管的結(jié)溫度包括 訪問查找表；以及從所述查找表中的包含所測得的正向電壓電平的條目中確定所述結(jié)溫度。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，還包括通過測量所述發(fā)射二極管在以預(yù)定波長產(chǎn)生發(fā)射時的工作溫度來對所述發(fā)射二極管進(jìn)行特性分析；以及將所述目標(biāo)工作溫度設(shè)為等于所測得的工作溫度。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，對所述發(fā)射二極管進(jìn)行特性分析包括 以多個已知溫度來測量所述發(fā)射二極管的正向電壓；以及生成具有包含所測得的正向電壓和對應(yīng)的已知溫度的條目的查找表。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述發(fā)射二極管在具有光電二極管的封裝內(nèi)，所述方法還包括向所述光電二極管提供所述基準(zhǔn)電流；以及在施加了所述基準(zhǔn)電流的情況下確定所述光電二極管的正向電壓電平； 其中控制所述發(fā)射二極管的工作溫度是基于所述發(fā)射二極管的正向電壓電平和所述光電二極管的正向電壓電平。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述驅(qū)動電流是第一驅(qū)動電流，所述方法還包括對所述發(fā)射二極管進(jìn)行特性分析；確定所述第一驅(qū)動電流導(dǎo)致所述發(fā)射二極管以預(yù)定波長來發(fā)射；將所述第一驅(qū)動電流的電平設(shè)為用于所述發(fā)射二極管的第一二極管驅(qū)動電路的輸出；對第二發(fā)射二極管進(jìn)行特性分析；確定第二驅(qū)動電流導(dǎo)致所述第二發(fā)射二極管以所述預(yù)定波長來發(fā)射，所述第二驅(qū)動電流的電平不同于所述第一驅(qū)動電流的電平；將所述第二驅(qū)動電流的電平設(shè)為用于所述第二發(fā)射二極管的第二二極管驅(qū)動電路的輸出；將所述第二驅(qū)動電流提供給所述第二發(fā)射二極管，以使得所述第二發(fā)射二極管以所述預(yù)定波長來發(fā)射；在從所述第二發(fā)射二極管去除了所述第二驅(qū)動電流之后，將所述基準(zhǔn)電流提供給所述發(fā)射二極管；在施加了所述基準(zhǔn)電流的情況下確定所述第二發(fā)射二極管的正向電壓電平；以及基于所述第二發(fā)射二極管的正向電壓電平來控制所述第二發(fā)射二極管的工作溫度。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述基準(zhǔn)電流不足以引起所述發(fā)射二極管的發(fā)射。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述發(fā)射二極管是激光二極管。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述發(fā)射二極管是發(fā)光二極管。
12.—種發(fā)射二極管驅(qū)動器，包括至少一個電流源(224)，所述至少一個電流源提供用于耦合到所述發(fā)射二極管驅(qū)動器的發(fā)射二極管(106)的驅(qū)動電流，以及用于具有所述發(fā)射二極管的二極管封裝中的光電二極管(108)的基準(zhǔn)電流；至少一個電壓測量電路(212)，所述至少一個電壓測量電路在所述基準(zhǔn)電流被施加到所述光電二極管時測量所述光電二極管(108)的正向電壓；以及至少一個控制電路(216)，所述控制電路基于所述光電二極管(108)的所測得的正向電壓來調(diào)節(jié)所述二極管封裝的工作溫度。
13.如權(quán)利要求12所述的發(fā)射二極管驅(qū)動器，其特征在于 所述至少一個控制電路包括溫度控制器；所述至少一個控制電路將所述光電二極管的所測得的正向電壓與對應(yīng)于用于所述二極管封裝的目標(biāo)工作溫度的基準(zhǔn)電壓電平進(jìn)行比較；以及如果所述光電二極管的所測得的正向電壓高于所述基準(zhǔn)電壓電平，則所述溫度控制器加熱所述二極管封裝，且如果所述光電二極管的所測得的正向電壓低于所述基準(zhǔn)電壓電平，則所述溫度控制器冷卻所述二極管封裝。
14.如權(quán)利要求12所述的發(fā)射二極管驅(qū)動器，其特征在于 所述至少一個控制電路包括溫度控制器和查找表；所述至少一個控制電路從所述查找表中包含所測得的正向電壓的條目中確定所述發(fā)射二極管的結(jié)溫度，并將所述結(jié)溫度與用于所述二極管封裝的目標(biāo)工作溫度進(jìn)行比較；以及如果所述結(jié)溫度低于所述目標(biāo)工作溫度，則所述溫度控制器加熱所述二極管封裝，且如果所述結(jié)溫度高于所述目標(biāo)工作溫度，則所述溫度控制器冷卻所述二極管封裝。
15.如權(quán)利要求12所述的發(fā)射二極管驅(qū)動器，其特征在于所述至少一個電流源在將所述基準(zhǔn)電流提供給所述光電二極管時從所述發(fā)射二極管去除所述驅(qū)動電流；所述至少一個電流源在去除了所述驅(qū)動電流之后將所述基準(zhǔn)電流提供給所述發(fā)射二極管；所述至少一個電壓測量電路在所述基準(zhǔn)電流被施加到所述發(fā)射二極管時測量所述發(fā)射二極管的正向電壓；以及所述至少一個控制電路基于所述光電二極管的所測得的正向電壓和所述發(fā)射二極管的所測得的正向電壓來控制所述二極管封裝的工作溫度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于激光和發(fā)光二極管的溫度測量和控制方法和系統(tǒng)。使用LED或激光二極管封裝中的現(xiàn)有二極管來測量LED或激光二極管的結(jié)溫度。二極管的光或激光發(fā)射通過去除施加到二極管封裝的工作驅(qū)動電流來關(guān)閉?？梢员裙ぷ黩?qū)動電流低的基準(zhǔn)電流被施加到二極管封裝。二極管的所得的正向電壓使用電壓測量電路來測量。使用二極管的固有的電流-電壓-溫度關(guān)系，可確定二極管的實際結(jié)溫度。所得的正向電壓可以在反饋回路中使用，以便在確定或不確定實際結(jié)溫度的情況下提供對二極管封裝的溫度調(diào)節(jié)。二極管封裝中的光電二極管或發(fā)射二極管的所測得的正向電壓可用于確定發(fā)射二極管的結(jié)溫度。
文檔編號G01K7/00GK102313610SQ20111008704
公開日2012年1月11日 申請日期2011年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月31日
發(fā)明者D·伊, L·D·卡斯蒂略 申請人:微軟公司