DE102010031217A1 - Laser module for projection applications and method for operating such a laser module - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Laser-Modul für Projektionsanwendungen mit mehreren Kanälen, wobei zur Regelung der Laserleistung für jeden Kanal ein Regelkreis vorgesehen ist. Dem jeweiligen Regelkreis wird einerseits ein Sollwert der Helligkeit des jeweiligen Kanals zugeführt, sowie andererseits ein Istwert der Helligkeit, der mit dem Signal korreliert ist, das von einer Photodiode (PDR) ausgegeben wird, die dem jeweiligen Kanal (R) zugeordnet ist. Zur Kompensation des Kanalübersprechens eines Kanals (R) auf elektrischem Wege wird entweder der dem Regelkreis zugeführte Sollwert (VoriR) der Helligkeit oder der dem Regelkreis zugeführte Istwert (RKmodR) der Helligkeit durch mindestens ein Koppelsignal (KGR) modifiziert, das von einem der anderen Kanäle (G) stammt. Die Erfindung betrifft überdies ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Laser-Moduls.The present invention relates to a laser module for projection applications with several channels, a control circuit being provided for controlling the laser power for each channel. On the one hand, a setpoint value of the brightness of the respective channel is fed to the respective control circuit, and on the other hand an actual value of the brightness, which is correlated with the signal which is output by a photodiode (PDR) which is assigned to the respective channel (R). To compensate for the channel crosstalk of a channel (R) by electrical means, either the setpoint (VoriR) of the brightness supplied to the control loop or the actual value (RKmodR) of the brightness supplied to the control loop is modified by at least one coupling signal (KGR) that is from one of the other channels (G) comes. The invention also relates to a method for operating such a laser module.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Laser-Modul für Projektionsanwendungen umfassend eine Ansteuervorrichtung mit einem Eingang zum Koppeln mit einer Quelle für zu projizierende Nutzdaten, wobei die zu projizierenden Nutzdaten mindestens einen ersten Anteil einer ersten Wellenlänge und einen zweiten Anteil einer zweiten Wellenlänge umfassen, mindestens einem ersten Ausgang zur Bereitstellung eines Sollwerts der Helligkeit der ersten Wellenlänge, und mindestens einem zweiten Ausgang zur Bereitstellung eines Sollwerts der Helligkeit der zweiten Wellenlänge. Das Laser-Modul umfasst weiterhin mindestens eine Laserdiode zur Abgabe von Strahlung der ersten Wellenlänge und mindestens eine zweite Laserdiode zur Abgabe von Strahlung der zweiten Wellenlänge, mindestens eine erste Photodiode mit einem Ausgang zur Bereitstellung eines Istwerts der Helligkeit, wobei die erste Photodiode derart zu der ersten Laserdiode angeordnet ist, dass zumindest ein Anteil der von der ersten Laserdiode im Betrieb emittierten Strahlung von der ersten Photodiode erfassbar ist, und mindestens eine zweite Photodiode mit einem Ausgang zur Bereitstellung eines Istwerts der Helligkeit, wobei die zweite Photodiode derart zu der zweiten Laserdiode angeordnet ist, dass zumindest ein Anteil der von der zweiten Laserdiode im Betrieb emittierten Strahlung von der zweiten Photodiode erfassbar ist, mindestens eine der ersten Wellenlänge zugeordnete erste und einer der zweiten Wellenlänge zugeordnete zweite Lasertreibervorrichtung, wobei jede Lasertreibervorrichtung Folgendes umfasst: einen ersten Eingang, der mit dem zugehörigen Ausgang der Ansteuervorrichtung gekoppelt ist, einen zweiten Eingang, der mit dem Ausgang der zugehörigen Photodiode gekoppelt ist, einen Ausgang zur Bereitstellung eines Ansteuersignals für die zugehörige Laserdiode, eine Verstärkungsvorrichtung mit einem variablen Verstärkungsfaktor, die zwischen den ersten Eingang und den Ausgang der jeweiligen Lasertreibervorrichtung gekoppelt ist, und eine Auswertevorrichtung mit einem ersten Eingang, der zur Zuführung eines Sollwerts der Helligkeit mit dem ersten Eingang der Lasertreibervorrichtung gekoppelt ist, einem zweiten Eingang, der zur Zuführung eines Istwerts der Helligkeit mit dem zweiten Eingang der Lasertreibervorrichtung gekoppelt ist, und einem Ausgang zum Einstellen des Verstärkungsfaktors der zugehörigen Verstärkungsvorrichtung, wobei die Auswertevorrichtung ausgelegt ist, den Verstärkungsfaktor für die zugehörige Verstärkungsvorrichtung zu ermitteln, wobei die Auswertevorrichtung weiterhin ausgelegt ist, bei der Ermittlung des Verstärkungsfaktors ein zweites Auswertesignal von einem ersten Auswertesignal zu subtrahieren, wobei das erste Auswertesignal das Signal am ersten Eingang der Auswertevorrichtung umfasst, wobei das zweite Auswertesignal das Signal am zweiten Eingang der Auswertevorrichtung umfasst. Die Erfindung betrifft überdies ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Laser-Moduls.The present invention relates to a laser module for projection applications, comprising a drive device with an input for coupling to a source of useful data to be projected, wherein the payload to be projected comprise at least a first portion of a first wavelength and a second portion of a second wavelength, at least a first An output for providing a setpoint brightness of the first wavelength, and at least a second output for providing a setpoint brightness of the second wavelength. The laser module further comprises at least one laser diode for emitting radiation of the first wavelength and at least one second laser diode for emitting radiation of the second wavelength, at least one first photodiode having an output for providing an actual value of the brightness, wherein the first photodiode so to the the first laser diode is arranged such that at least a portion of the radiation emitted by the first laser diode during operation is detectable by the first photodiode, and at least one second photodiode having an output for providing an actual value of the brightness, wherein the second photodiode so arranged to the second laser diode in that at least a portion of the radiation emitted by the second laser diode during operation is detectable by the second photodiode, at least one second laser driver device associated with the first wavelength and associated with the second wavelength, each laser driver device following s comprises: a first input coupled to the associated output of the drive device, a second input coupled to the output of the associated photodiode, an output for providing a drive signal to the associated laser diode, a variable gain amplification device is coupled between the first input and the output of the respective laser driver device, and an evaluation device having a first input, which is coupled for supplying a desired value of the brightness with the first input of the laser driver device, a second input, which is for supplying an actual value of the brightness with the coupled to the second input of the laser driver device, and an output for adjusting the gain of the associated amplifying device, wherein the evaluation device is designed to determine the amplification factor for the associated amplifying device, wherein the di e evaluation device is further designed to subtract a second evaluation signal from a first evaluation signal in the determination of the gain factor, wherein the first evaluation signal comprises the signal at the first input of the evaluation device, wherein the second evaluation signal comprises the signal at the second input of the evaluation device. The invention also relates to a method for operating such a laser module.
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung wird im Nachfolgenden am Beispiel eines Rot-Grün-Blau(RGB)-Laser-Moduls beschrieben, das heißt einem Laser-Modul, bei dem drei Laserdioden zusammenwirken und durch Abgabe jeweils eines Laserstrahls im roten, grünen und blauen Wellenlängenbereich einen resultierenden Gesamtstrahl mit nahezu beliebig einstellbarem Farbton erzeugen. Unabhängig davon ist die vorliegende Erfindung auch einsetzbar in anderen Laser-Modulen, beispielsweise einem Laser-Modul, das lediglich zwei Laser umfasst, die Strahlung in einem unterschiedlichen Wellenlängenbereich abgeben. Der Wellenlängenbereich kann nicht nur im sichtbaren Bereich liegen, sondern beispielsweise auch im infraroten oder ultravioletten Bereich.The present invention is described below using the example of a red-green-blue (RGB) laser module, that is, a laser module in which cooperate three laser diodes and a resulting by emitting a laser beam in the red, green and blue wavelength range Generate overall jet with almost arbitrary adjustable hue. Independently of this, the present invention can also be used in other laser modules, for example a laser module, which comprises only two lasers which emit radiation in a different wavelength range. The wavelength range can not only be in the visible range, but also, for example, in the infrared or ultraviolet range.
Es ist bekannt, bei einem derartigen Laser-Modul zur Stabilisierung der jeweiligen Laserleistung, beziehungsweise des Farborts des resultierenden Strahls, Photodetektoren zu verwenden.
Das Innenleben einer derartigen Lasertreibervorrichtung ist der Übersichtlichkeit halber nur für die Lasertreibervorrichtung
Die drei Lasertreibervorrichtungen
Der bereits erwähnten Auswertevorrichtung
Wie aus
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, das eingangs genannte Laser-Modul sowie das eingangs genannte Verfahren derart weiterzubilden, dass Farbortverschiebungen weitgehend verhindert werden können.The object of the present invention is therefore to further develop the laser module mentioned at the outset as well as the method mentioned at the beginning in such a way that chromaticity shifts can be largely prevented.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Laser-Modul mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Patentanspruch 14.This object is achieved by a laser module having the features of
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Farbortverschiebung darauf basiert, dass sich die drei Regelkreise untereinander beeinflussen. Beispielsweise wird das von der Photodiode PDR, die zur Erfassung von Strahlung ausgelegt ist, die im roten Wellenlängenbereich liegt, von der Leistung beeinflusst, die von den beiden Laserdioden LDG, LDB emittiert wird, die Strahlung im grünen beziehungsweise blauen Wellenlängenbereich abgegeben. Diese Beeinflussung wird als Kanalübersprechen bezeichnet, wobei zwischen optischem und elektronischem Übersprechen unterschieden werden kann.The present invention is based on the finding that the color locus shift is based on the fact that the three control circuits influence one another. For example, that of the photodiode PD R , which is designed to detect radiation that is in the red wavelength range, influenced by the power emitted by the two laser diodes LD G , LD B , the radiation in the green or blue wavelength range delivered. This influence is referred to as channel crosstalk, whereby a distinction can be made between optical and electronic crosstalk.
Die zu dieser Erkenntnis führenden Überlegungen werden im Nachfolgenden ausführlicher dargestellt, wobei LPR, LPG, LPB die Laserleistung der von der roten, der grünen und der blauen Laserdiode auf die jeweilige Photodiode emittierte optische Ausgangsleistung bezeichnen. LPR, LPG, LPB werden prozentual auf den jeweiligen maximalen Ausgangspegel bezogen. UPDR, UPDG, UPDB bezeichnet den von der jeweiligen Photodiode gemessenen Signalpegel.The considerations leading to this realization will be described in more detail below, where LPR, LPG, LPB denote the laser power of the optical output power emitted by the red, the green and the blue laser diode to the respective photodiode. LPR, LPG, LPB are expressed as a percentage of the respective maximum output level. UPDR, UPDG, UPDB denotes the signal level measured by the respective photodiode.
Folgende Gleichungen beschreiben den allgemeinen Fall, dass sich die drei Kanäle gegenseitig beeinflussen:
Dabei bedeuten die Faktoren (= Crosstalk-Koeffizienten) Folgendes:
- XT_GR:
- der prozentuale Anteil der Leistung LPG, welcher auf die Photodiode des roten Kanals fällt,
- XT_BR:
- der prozentuale Anteil der Leistung LPB, welcher auf die Photodiode des blauen Kanals fällt,
- XT_RG, XT_BG,
- ... entsprechend.
- XT_GR:
- the percentage of power LPG falling on the photodiode of the red channel
- XT_BR:
- the percentage of power LPB falling on the photodiode of the blue channel,
- XT_RG, XT_BG,
- ... corresponding.
Die obenstehende Gleichung kann als Matrix-Gleichung dargestellt werden: The above equation can be represented as a matrix equation:
Beispielhafte, typische Werte für die Crosstalk-Koeffizienten sind: Exemplary typical values for the crosstalk coefficients are:
Wie Messungen ergeben haben, liegt der maximal zu erwartende Wert für die Crosstalk-Koeffizienten bei ca. 10%.As measurements have shown, the maximum expected value for the crosstalk coefficients is approximately 10%.
Das Laser-Modul gemäß
Im Nachfolgenden soll nun der Fall untersucht werden, dass die von der Ansteuervorrichtung
Durch Umstellen der Matrixgleichung (linksseitige Multiplikation mit der inversen Matrix) ergeben sich die resultierenden Laserleistungen zu: By converting the matrix equation (left-sided multiplication with the inverse matrix), the resulting laser powers result in:
Für den oben beispielhaft angegebenen, typischen Fall der Crosstalk-Koeffizienten ergibt sich demnach: For the typical case of the crosstalk coefficients given above by way of example:
Gegenüber den Sollwerten ergibt sich somit im Mittel eine Absenkung des emittierten Lichtflusses und eine relative Veränderung der Leistungen LPR, LPG, LPB zueinander. Mit anderen Worten reduziert die Regelung aufgrund des Übersprechens das eigentliche Ansteuersignal. Dies führt dazu, dass die jeweiligen Ansteuerpegel fälschlich zu weit abgesenkt werden und daher zu wenig Leistung bei der entsprechenden Laserdiode ankommt.Opposite the nominal values Thus, on average, there is a lowering of the emitted light flux and a relative change in the powers LPR, LPG, LPB relative to one another. In other words, the control reduces the actual drive signal due to crosstalk. As a result, the respective drive levels are falsely lowered too far and therefore too little power arrives at the corresponding laser diode.
Da die drei Laserstrahlen im Laser-Modul zu einem Strahl kombiniert werden, führt die Veränderung der relativen Laserleistungen zu einer Farbortdrift der resultierenden, kombinierten Strahlung. Dies führt zu den Unterschieden zwischen dem Istwert OI und dem Sollwert OS des Farborts, wie in
Daraus folgt die Erkenntnis, dass bei einem aus dem Stand der Technik bekannten Laser-Modul gemäß
Erfindungsgemäß wird das Kanalübersprechen durch gewichtete Kopplung der Farbkanäle in der Regelelektronik kompensiert. Die Gewichtung der wechselseitigen Zumischung wird so gewählt, dass sie quantitativ dem Übersprechen der Kanäle entspricht. Die Faktoren der Gewichtung werden für jedes Laser-Modul bestimmt. Die Module werden entsprechend dieser Gewichtung konfiguriert.According to the invention, the channel crosstalk is compensated by weighted coupling of the color channels in the control electronics. The weighting of the mutual admixture is chosen so that it quantitatively corresponds to the crosstalk of the channels. The factors of weighting are determined for each laser module. The modules are configured according to this weighting.
Erfindungsgemäß ist deshalb die Auswertevorrichtung der ersten Lasertreibervorrichtung zur Zuführung mindestens eines Koppelsignals mit zumindest der zweiten Lasertreibervorrichtung gekoppelt, wobei die Auswertevorrichtung in der ersten Lasertreibervorrichtung ausgelegt ist, den Verstärkungsfaktor für die erste Verstärkungsvorrichtung unter Berücksichtigung weiterhin des mindestens einen Koppelsignals zu ermitteln.According to the invention, the evaluation device of the first laser driver device for supplying at least one coupling signal is therefore coupled to at least the second laser driver device, wherein the evaluation device in the first laser driver device is designed to determine the amplification factor for the first amplifying device, taking into account furthermore the at least one coupling signal.
Auf diese Weise werden die der Auswertevorrichtung zugeführten Größen derart beeinflusst, dass der Effekt des Kanalübersprechens sich nicht mehr auf die Stellgröße, das heißt, das die jeweilige Laserdiode LDR, LDG, LDB ansteuernde Signal, auswirkt.In this way, the variables supplied to the evaluation device are influenced in such a way that the effect of channel crosstalk no longer affects the manipulated variable, that is, the signal driving the respective laser diode LD R , LD G , LD B.
In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, dass Verfahren bekannt sind, das Kanalübersprechen zu unterbinden beziehungsweise zu vermeiden. Beispielsweise wird zu diesem Zweck der Abstand der jeweiligen emittierenden Elemente vergrößert. Damit ist es zwar möglich, den Effekt zu reduzieren, da die optische Leistung des jeweils einkoppelnden Elements durch den erhöhten Abstand abnimmt. Jedoch eignet sich dieses Verfahren nur bedingt zur Kompensation des Effekts einerseits und wirkt andererseits dem Bedarf nach einer zunehmenden Integration entgegen. Ein weiterer Ansatz, das Übersprechen zu verhindern, besteht darin, die Photodetektoren durch den Einsatz optischer Elemente, beispielsweise dielektrisch beschichteter Gläser, vom Licht der jeweils anderen Kanäle abzuschotten. Die Filter sind dabei so ausgeführt, dass Licht der dem Detektor zugeordneten Laserdiode passieren kann (hohe Transmission), dass Licht mit der Wellenlänge der Nachbarkanäle hingegen geblockt wird (hohe Reflexion beziehungsweise hohe Absorption). Eine derartige Beschichtung kann beispielsweise auch auf den Photodioden selbst aufgebracht werden. Dieser Ansatz hat jedoch den Nachteil, dass drei weitere optische Elemente in den Aufbau integriert werden müssen. Der Ansatz, die Photodetektoren selbst mit einer Filterschicht zu beschichten hat den Nachteil, dass dann die Photodetektoren nicht mehr austauschbar sind, das heißt der Logistikaufwand bei der Produktion stiegt, da immer Photodetektoren jeden Wellenlängenbereichs auf Lager gehalten werden müssen.In this context, it should be mentioned that methods are known to prevent or avoid channel crosstalk. For example, for this purpose, the distance of the respective emitting elements is increased. Thus, it is possible to reduce the effect, since the optical power of each coupling element decreases by the increased distance. However, this method is only conditionally suitable for compensating the effect on the one hand and, on the other hand, counteracts the need for increasing integration. Another approach to prevent crosstalk is to isolate the photodetectors from the light of the other channels by the use of optical elements, such as dielectrically coated glasses. The filters are designed so that the light of the detector associated laser diode can happen (high transmission) that light with the wavelength of the adjacent channels, however, blocked (high reflection or high absorption). Such a coating can for example also be applied to the photodiodes themselves. However, this approach has the disadvantage that three further optical elements must be integrated into the structure. The approach to coat the photodetectors themselves with a filter layer has the disadvantage that then the photodetectors are no longer interchangeable, that is, the logistical effort in production stalls, as always photodetectors each wavelength range must be kept in stock.
Erfindungsgemäß erfolgt demnach die Kompensation des Kanalübersprechens auf elektronischem Wege. Damit sind keine mechanischen Maßnahmen notwendig, wodurch sich die Baugröße eines erfindungsgemäßen Laser-Moduls reduziert. Weiterhin kann durch die vorliegende Erfindung eine vollständige Kompensation erreicht werden, wohingegen mechanische Maßnahmen lediglich zu einer Reduktion des genannten Effekts führen.According to the invention, the compensation of the channel crosstalk therefore takes place electronically. Thus, no mechanical measures are necessary, which reduces the size of a laser module according to the invention. Furthermore, by the present invention, a complete compensation can be achieved, whereas mechanical measures only lead to a reduction of said effect.
Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass hier die Lasertreibervorrichtung eine D/A-Wandlervorrichtung umfasst, die zwischen den zugehörigen Ausgang der Ansteuervorrichtung und die zugehörige Verstärkungsvorrichtung gekoppelt ist. Diese D/A-Wandlervorrichtung kann nicht nur ausgebildet sein, eine einfache D/A-Wandlung vorzunehmen, sondern auch eine entsprechende Vorverarbeitung, beispielsweise um aus den Signalen am Eingang der D/A-Wandlervorrichtung den Offset zu bestimmen, der den am Ausgang der D/A-Wandlervorrichtung analog vorliegenden Bilddaten nach deren Verstärkung zur Berücksichtigung der Laserschwelle hinzuzuaddieren ist.A preferred embodiment is characterized in that here the laser driver device comprises a D / A converter device which is coupled between the associated output of the drive device and the associated amplification device. This D / A converter device can be designed not only to perform a simple D / A conversion, but also a corresponding preprocessing, for example, to determine from the signals at the input of the D / A converter device, the offset that at the output of the D / A converter device analog present image data after the gain is added to take into account the laser threshold.
Bei einer ersten Variante eines erfindungsgemäßen Laser-Moduls stellt das Signal am Eingang der D/A-Wandlervorrichtung der zweiten Lasertreibervorrichtung das mindestens eine Koppelsignal dar. Demnach wird das dem zweiten Wellenlängenbereich zugeordnete Bilddatensignal in seiner digitalen Form der ersten Lasertreibervorrichtung zugeführt.In a first variant of a laser module according to the invention, the signal at the input of the D / A converter device of the second laser driver device represents the at least one coupling signal. Accordingly, the image data signal assigned to the second wavelength range is supplied in its digital form to the first laser driver device.
Bei einer zweiten Variante stellt das Signal am Ausgang der D/A-Wandlervorrichtung der zweiten Lasertreibervorrichtung das mindestens eine Koppelsignal dar. In diesem Fall wird das den Bilddaten des zweiten Wellenlängenbereichs zugeordnete Signal in analoger Form der ersten Lasertreibervorrichtung zugeführt.In a second variant, the signal at the output of the D / A converter device of the second laser driver device represents the at least one coupling signal. In this case, the signal associated with the image data of the second wavelength range is supplied in analog form to the first laser driver device.
Bevorzugt ist bei diesen beiden Varianten die Auswertevorrichtung der ersten Lasertreibervorrichtung ausgelegt, das erste Auswertesignal durch Addition des Signals an ihrem ersten Eingang und des mit einem ersten vorgebbaren Koppelfaktor multiplizierten Koppelsignals zu bilden. Mit anderen Worten werden bei diesen beiden Varianten, einmal auf digitaler, einmal auf analoger Seite, der der Auswertevorrichtung zugeführte Sollwert der Helligkeit modifiziert. Die Auswertevorrichtung vergleicht daher den von der Photodiode gelieferten Istwert der Helligkeit mit einem modifizierten Sollwert der Helligkeit. Durch die Modifikation des Sollwerts der Helligkeit wird dem Kanalübersprechen Rechnung getragen.In these two variants, the evaluation device of the first laser driver device is preferably designed to form the first evaluation signal by adding the signal at its first input and the coupling signal multiplied by a first predefinable coupling factor. In other words, in these two variants, once on digital, once on the analog side, modified the setpoint of the brightness supplied to the evaluation device. The evaluation device therefore compares the actual value of the brightness supplied by the photodiode with a modified setpoint value of the brightness. By modifying the setpoint of the brightness, the channel crosstalk is taken into account.
Bei einer dritten Variante stellt das Signal am zweiten Eingang der Auswertevorrichtung der zweiten Lasertreibervorrichtung das mindestens eine Koppelsignal dar. Das Koppelsignal für die erste Lasertreibervorrichtung wird demnach gebildet von dem Signal, das die zweite Lasertreibervorrichtung von der ihr zugeordneten Photodiode erhält.In a third variant, the signal at the second input of the evaluation device of the second laser driver device represents the at least one coupling signal. The coupling signal for the first laser driver device is thus formed by the signal which the second laser driver device receives from its associated photodiode.
In diesem Zusammenhang ist die Auswertevorrichtung der ersten Lasertreibervorrichtung bevorzugt ausgelegt, das zweite Auswertesignal durch Subtraktion des mit einem zweiten vorgebbaren Koppelfaktor multiplizierten Koppelsignals von dem Signal an ihrem zweiten Eingang zu bilden. In diesem Fall wird demnach von der Auswertevorrichtung der ersten Lasertreibervorrichtung der unmodifizierte Sollwert der Helligkeit mit einem Signal verglichen, bei dem das von der der ersten Lasertreibervorrichtung zugeordneten Photodiode an die Auswertevorrichtung gekoppelte Signal infolge des Signals modifiziert wurde, das der Auswertevorrichtung der zweiten Lasertreibervorrichtung von der ihr zugeordneten Photodiode zugeführt wurde.In this context, the evaluation device of the first laser driver device is preferably designed to form the second evaluation signal by subtracting the coupling signal multiplied by a second predeterminable coupling factor from the signal at its second input. In this case, the evaluation device of the first laser driver device compares the unmodified desired value of the brightness with a signal in which the signal coupled to the evaluation device by the first laser driver device has been modified as a result of the signal supplied to the evaluation device of the second laser driver device by the first laser driver device their associated photodiode was supplied.
Diese dritte Variante lässt sich besonders vorteilhaft realisieren, wenn die Auswertevorrichtungen aller drei Kanäle in einer integrierten Schaltung implementiert werden. Dadurch können die Photoströme auf besonders einfache Weise wechselseitig gemischt werden.This third variant can be implemented particularly advantageously if the evaluation devices of all three channels are implemented in an integrated circuit. As a result, the photocurrents can be mixed alternately in a particularly simple manner.
Bevorzugt umfasst bei dieser dritten Variante die Auswertevorrichtung demnach eine Subtraktionsvorrichtung. Besonders bevorzugt umfasst eine derartige Subtraktionsvorrichtung mindestens eine Stromspiegelvorrichtung, wobei die Stromspiegelvorrichtung mindestens einen ersten Transistor umfasst, der mit dem Signal am zweiten Eingang der Auswertevorrichtung gekoppelt ist, und mindestens einen zweiten Transistor, der mit dem Signal am zweiten Eingang der Auswertevorrichtung der zweiten Lasertreibervorrichtung gekoppelt ist. Durch eine derartige Vorgehensweise kann der zweite vorgebbare Koppelfaktor durch Geometrieparameter des mindestens einen ersten Transistors und des mindestens einen zweiten Transistors festgelegt werden. Dadurch entfällt eine Berechnung unter Verwendung einer digitalen Einheit. Dies resultiert in einer Kostenersparnis einerseits sowie in einem minimalen Raumbedarf und einer hohen Verarbeitungsgeschwindigkeit andererseits. Dadurch lassen sich auf kostengünstige Weise besonders hohe Integrationsstufen erzielen.Accordingly, in this third variant, the evaluation device preferably comprises a subtraction device. Particularly preferably, such a subtraction device comprises at least one current mirror device, wherein the current mirror device comprises at least a first transistor which is coupled to the signal at the second input of the evaluation device, and at least one second transistor which is coupled to the signal at the second input of the evaluation device of the second laser driver device. By adopting such a procedure, the second predefinable coupling factor can be defined by geometry parameters of the at least one first transistor and the at least one second transistor. This eliminates a calculation using a digital unit. This results in a cost savings on the one hand and in a minimum space requirement and a high processing speed on the other. As a result, particularly high levels of integration can be achieved in a cost-effective manner.
Bevorzugt ist dabei der erste Transistor und/oder der zweite Transistor durch ein einstellbares Transistorarray realisiert. Dabei kann jedes Transistorarray eine Vielzahl von Einzeltransistoren umfassen, wobei jedem Einzeltransistor ein elektronischer Schalter zugeordnet ist, um eine vorgebbare Anzahl der Vielzahl von Einzeltransistoren zur Einstellung des zweiten vorgebbaren Koppelfaktors parallel zu schalten. Dabei kann eine so genannte Thermometercodierung zur Anwendung kommen.Preferably, the first transistor and / or the second transistor is realized by an adjustable transistor array. In this case, each transistor array may include a plurality of individual transistors, wherein each individual transistor is associated with an electronic switch to switch a predetermined number of the plurality of individual transistors for setting the second predetermined coupling factor in parallel. In this case, a so-called thermometer coding can be used.
Im Vorhergehenden wurden Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf ein Lasermodul beschrieben, das zwei Kanäle umfasst, einen ersten Kanal für eine erste Wellenlänge und einen zweiten Kanal für eine zweite Wellenlänge. Generell weist ein erfindungsgemäßes Laser-Modul jedoch mindestens zwei, bevorzugt zwei oder drei Lasertreibervorrichtungen auf, wobei jede Lasertreibervorrichtung zur Zuführung eines Koppelsignals/von Koppelsignalen mit der mindestens einen weiteren Lasertreibervorrichtung gekoppelt ist, wobei jede Lasertreibervorrichtung ausgelegt ist, bei der Ermittlung des Verstärkungsfaktors für die ihr zugeordnete Verstärkungsvorrichtung das Koppelsignal/die Koppelsignale der mindestens einen weiteren Lasertreibervorrichtung zu berücksichtigen.In the foregoing, embodiments have been described with reference to a laser module comprising two channels, a first channel for a first wavelength and a second channel for a second wavelength. In general, however, a laser module according to the invention has at least two, preferably two or three laser driver devices, each laser driver device being coupled to the at least one further laser driver device for supplying a coupling signal / coupling signals, each laser driver device being designed to determine the amplification factor for the laser driver device its associated amplification device to take into account the coupling signal / the coupling signals of the at least one further laser driver device.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further preferred embodiments emerge from the subclaims.
Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Laser-Modul vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend, soweit anwendbar, für das erfindungsgemäße Verfahren.The preferred embodiments presented with reference to the laser module according to the invention and their advantages apply correspondingly, as far as applicable, to the method according to the invention.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Im Nachfolgenden werden nunmehr Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. Show it:
Bevorzugte Ausführung der Erfindung Preferred embodiment of the invention
In den unterschiedlichen Zeichnungen werden für gleiche und gleich wirkende Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet. Insbesondere werden die mit Bezug auf
Das in
Im Nachfolgenden werden drei unterschiedliche Varianten beispielhaft näher dargestellt, die diese Koppelsignale zur Berücksichtigung des Kanalübersprechens verarbeiten und bei denen unterschiedliche Koppelsignale Verwendung finden.In the following, three different variants are shown by way of example in more detail, which process these coupling signals to take account of the channel crosstalk and in which different coupling signals are used.
Zunächst wird jedoch auf
Diese kombinierte Vorrichtung
Wie der Darstellung von
Die nachfolgenden Figuren zeigen nunmehr Details der Struktur von
Bei den nachfolgend dargestellten Varianten des in
Auf Basis dieses Zusammenhangs ergibt sich beispielsweise die in
Der Additionsvorrichtung der Auswertevorrichtung
The addition device of the
Anschließend findet eine D/A-Wandlung (DAC) statt, so dass das Signal VmodR der Auswertevorrichtung
Damit vergleicht die Auswertevorrichtung
Bei der in
Wie ohne Weiteres zu erkennen ist, gilt die oben dargestellte Gleichung zur Berechnung des Signals VmodR ebenso für die in
Auch bei der Darstellung von
Diese Variante bietet sich insbesondere an, wenn die Auswertevorrichtungen aller drei Kanäle in einer integrierten Schaltung, insbesondere einem Chip, umgesetzt werden.This variant is particularly suitable if the evaluation devices of all three channels are converted into an integrated circuit, in particular a chip.
Während bei den Varianten von
Bei dem in
Mit Bezug auf
Damit wird der Photostrom einer Photodiode jeweils gewichtet in die anderen Photodiodenzweige gespiegelt, womit der Strom, der durch den eigentlichen, dem Kanal zugeordneten sogenannten Sense-Transistor TSx fließt, entsprechend den Crosstalk-Koeffizienten reduziert wird.Thus, the photocurrent of a photodiode is weighted in each case mirrored in the other photodiode branches, whereby the current flowing through the actual, the channel associated so-called sense transistor T Sx , according to the crosstalk coefficients is reduced.
Wie bereits erwähnt, kann die Gewichtung durch die Geometrie der Transistoren erfolgen. Dadurch ist sie jedoch hardwaremäßig festgelegt. Eine besonders einfache Variante, um die Crosstalk-Koeffizienten hingegen variabel zu halten, wird durch ein mit Bezug auf die
Aus dem eingangs erwähnten, maximal zu erwartenden Übersprechen von ca. 10% zwischen den einzelnen Kanälen, kann eine ungefähre Geometrieabschätzung für ein konfigurierbares Transistorarray abgeleitet werden. Die optische Ausgangsleistung eines jeden Kanals erfolgt mit einer Auflösung von beispielsweise 8 Bit. Damit entspricht die erforderliche Regelgenauigkeit 0,2% (= 0,5 LSB) der maximalen Aussteuerung des jeweiligen Kanals. Aus diesem Zusammenhang ergibt sich eine Auflösung von 6 Bit für das konfigurierbare Transistorenarray (entspricht 64 Grundstufen der in
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