DE102017220831A1

DE102017220831A1 - Laserprojektionsvorrichtung

Info

Publication number: DE102017220831A1
Application number: DE102017220831.7A
Authority: DE
Inventors: Christoph Delfs; Alexander Ehlert
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-11-22
Filing date: 2017-11-22
Publication date: 2019-05-23
Also published as: WO2019101404A1

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Laserprojektionsvorrichtung mit zumindest einer Laserdiode (26) zu einer Projektion zumindest eines farbigen Laserstrahls (20), welche eine Nichtlinearität zwischen einem Strom und einer optischen Ausgangsleistung aufweist, mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit (30) zur Ansteuerung der Laserdiode (26).
Es wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit (30) dazu eingerichtet ist, zumindest einen Korrekturkoeffizienten zu einer Korrektur einer Nichtlinearität zwischen einem Strom und einer optischen Ausgangsleistung der Laserdiode (26) zu berechnen.

Description

Stand der Technik
Es ist bereits eine Laserprojektionsvorrichtung mit zumindest einer Laserdiode zu einer Projektion zumindest eines farbigen Laserstrahls, welche eine Nichtlinearität zwischen einem Strom und einer optischen Ausgangsleistung aufweist, mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit zur Ansteuerung der Laserdiode, vorgeschlagen worden.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einer Laserprojektionsvorrichtung mit zumindest einer Laserdiode zu einer Projektion zumindest eines farbigen Laserstrahls, welche eine Nichtlinearität zwischen einem Strom und einer optischen Ausgangsleistung aufweist, mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit zur Ansteuerung der Laserdiode.
Es wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu eingerichtet ist, zumindest einen Korrekturkoeffizienten zu einer Korrektur einer Nichtlinearität zwischen einem Strom und einer optischen Ausgangsleistung der Laserdiode zu berechnen.
Unter einem „farbigen Laserstrahl“ soll insbesondere ein Laserstrahl mit einer Frequenz aus einem für ein menschliches Auge sichtbaren Bereich eines elektromagnetischen Frequenzspektrums verstanden werden. Der farbige Laserstrahl kann bevorzugt insbesondere eine Frequenz aus einem roten, einem grünen oder einem blauen Spektralbereich aufweisen. Unter einer „Nichtlinearität zwischen einem Strom und einer optischen Ausgangsleistung“ soll insbesondere verstanden werden, dass zwischen dem Strom und der optischen Ausgansleistung ein Zusammenhang besteht, welcher nichtlinear ist. Der Strom ist vorzugsweise der elektrische Strom, der bei Anlegen einer elektrischen Spannung, insbesondere einer elektrischen Vorwärtsspannung, an die Laserdiode durch die Laserdiode fließt. Wird an die Laserdiode eine elektrische Vorwärtsspannung angelegt, erzeugt die Laserdiode vorzugsweise einen Laserstrahl. Eine Leistung des Laserstrahls entspricht insbesondere der optischen Ausgangsleistung der Laserdiode. Unter einer „Steuer- und/oder Regeleinheit“ soll insbesondere eine Einheit mit zumindest einer Steuerelektronik verstanden werden. Unter einer „Steuerelektronik“ soll insbesondere eine Einheit mit einer Prozessoreinheit und mit einer Speichereinheit sowie mit einem in der Speichereinheit gespeicherten Betriebsprogramm verstanden werden.
Bevorzugt weist die Laserprojektionsvorrichtung eine einzige Laserdiode zur Projektion eines farbigen Laserstrahls auf. Alternativ ist vorstellbar, dass die Laserprojektionsvorrichtung eine Vielzahl an Laserdioden zur Projektion eines farbigen Laserstrahls aufweist. Vorzugsweise ist, insbesondere in einer alternativen Ausgestaltung der Laserprojektionsvorrichtung, vorstellbar, dass die Laserprojektionsvorrichtung genau drei Laserdioden aufweist, wobei eine erste der Laserdioden einen Laserstrahl mit einer Frequenz aus einem roten Spektralbereich projiziert, eine zweite der Laserdioden einen Laserstrahl mit einer Frequenz aus einem grünen Spektralbereich projiziert und eine dritte der Laserdioden einen Laserstrahl mit einer Frequenz aus einem blauen Spektralbereich projiziert.
Die Laserprojektionsvorrichtung ist vorzugsweise dazu eingerichtet, zumindest ein Bild auf eine Projektionsfläche zu projizieren. Unter „eingerichtet“ soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion eingerichtet ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt. Der Laserdiode wird vorzugsweise zumindest ein Helligkeitswert eines Bilds als Strom zugeführt. Zu einer Darstellung eines kompletten Bildes werden der Laserdiode vorzugsweise eine Vielzahl von Helligkeitswerten des Bilds als Ströme zugeführt. Eine Zuführung eines Helligkeitswerts eines Bilds als Strom erfolgt vorzugsweise durch eine Bildverarbeitungseinheit der Laserprojektionsvorrichtung über die Steuer- und/oder Regeleinheit. Die Bildverarbeitungseinheit kann bevorzugt als eine Bildverarbeitungskette mit zumindest einem Bildprozessor ausgebildet sein. Der Strom durch die Laserdiode und die optische Ausgangsleistung der Laserdiode weisen einen nichtlinearen Zusammenhang auf. Die optische Ausgangsleistung der Laserdiode ist vorzugsweise proportional zu der auf der Projektionsfläche dargestellten Helligkeit. Aufgrund der Nichtlinearität der Laserdiode weicht die auf der Projektionsfläche dargestellte Helligkeit insbesondere von dem ursprünglichen Helligkeitswert des Bildes ab, der der Laserdiode als Strom zugeführt worden ist. Das Bild wird auf der Projektionsfläche insbesondere verfälscht dargestellt.
Die Steuer- und/oder Regeleinheit ist vorzugsweise dazu eingerichtet, zumindest einen Korrekturkoeffizienten zur Korrektur der Nichtlinearität zwischen dem Strom und der optischen Ausgangsleistung der Laserdiode zu berechnen. Insbesondere ist die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu eingerichtet, pro einem Helligkeitswert, welcher der Laserdiode als Strom zugeführt wird, zumindest einen Korrekturkoeffizienten zu berechnen. Bevorzugt ist die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu eingerichtet, einen einzelnen Korrekturkoeffizienten zu berechnen. Alternativ ist vorstellbar, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit insbesondere dazu eingerichtet ist, eine Vielzahl von Korrekturkoeffizienten zu berechnen. Die Berechnung erfolgt bevorzugt in der Prozessoreinheit der Steuer- und/oder Regeleinheit mittels eines in der Speichereinheit der Steuer- und/oder Regeleinheit hinterlegten Berechnungsprogramms. Mittels des Korrekturkoeffizienten passt die Steuer- und/oder Regeleinheit den der Laserdiode zugeführten Strom vorzugsweise derart an, dass ein linearer Zusammenhang zwischen dem Strom durch die Laserdiode und der optischen Ausgangsleistung entsteht. Die auf der Projektionsfläche dargestellte Helligkeit entspricht vorzugsweise dem ursprünglichen Helligkeitswert des Bildes, der der Laserdiode als mittels des Korrekturkoeffizienten angepasster Strom zugeführt worden ist. Das Bild wird auf der Projektionsfläche insbesondere unverfälscht dargestellt.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Laserprojektionsvorrichtung kann vorteilhaft die Nichtlinearität zwischen dem Strom durch die Laserdiode und der optischen Ausgangsleistung der Laserdiode korrigiert werden. Insbesondere kann ein linearer Zusammenhang zwischen dem Strom durch die Laserdiode und der optischen Ausgangsleistung der Laserdiode hergestellt werden. Vorteilhaft kann die Helligkeit eines Bilds korrekt wiedergegeben werden. Insbesondere kann die Helligkeit eines Bilds vorteilhaft korrekt wiedergegeben werden ohne eine Einführung zusätzlicher Bauteile wie beispielsweise Blenden oder Filter. Die Laserprojektionsvorrichtung kann vorteilhaft kostengünstig hergestellt werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu eingerichtet ist, den zumindest einen Korrekturkoeffizienten zumindest bei einer Veränderung einer Betriebstemperatur, der Laserdiode neu zu berechnen. Zusätzlich zu einer Neuberechnung des Korrekturkoeffizienten bei einer Veränderung der Betriebstemperatur der Laserdiode ist insbesondere denkbar, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu eingerichtet ist, den Korrekturkoeffizienten unabhängig von einer Änderung der Betriebstemperatur der Laserdiode neu zu berechnen. Vorzugsweise ist vorstellbar, dass eine Neuberechnung des Korrekturkoeffizienten in festgelegten Zeitintervallen erfolgt.
Eine Veränderung der Betriebstemperatur der Laserdiode kann insbesondere den Zusammenhang zwischen dem Strom durch die Laserdiode und der optischen Ausgangsleistung der Laserdiode verändern. Insbesondere kann eine Veränderung der Betriebstemperatur der Laserdiode einen Mindeststrom, welcher nötig ist, um den Laserstrahl zu erzeugen, verändern. Eine Einberechnung des Korrekturkoeffizienten in den der Laserdiode zugeführten Strom kann insbesondere höchstens bei einem Teil der möglichen Betriebstemperaturen der Laserdiode einen linearen Zusammenhang zwischen dem Strom durch die Laserdiode und der optischen Ausgangsleistung der Laserdiode herstellen. Weist die Laserdiode eine Betriebstemperatur auf, bei der durch die Einberechnung des Korrekturkoeffizienten in den der Laserdiode zugeführten Strom der Zusammenhang zwischen dem Strom durch die Laserdiode und der optischen Ausgangsleistung der Laserdiode nichtlinear bleibt, wird das Bild auf der Projektionsfläche insbesondere trotz des Korrekturkoeffizienten verfälscht dargestellt. Ändert sich die Betriebstemperatur der Laserdiode, berechnet die Steuer- und/oder Regeleinheit vorzugsweise einen neuen, bei der neuen Betriebstemperatur der Laserdiode gültigen Korrekturkoeffizienten. Das Bild wird insbesondere auch bei der neuen Betriebstemperatur der Laserdiode unverfälscht auf der Projektionsfläche dargestellt. Es wird vorteilhaft eine korrekte Helligkeitswiedergabe eines Bilds bei unterschiedlichen Betriebstemperaturen der Laserdiode erreicht.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu eingerichtet ist, den neu berechneten zumindest einen Korrekturkoeffizienten zwischen zwei Projektionszyklen zu einer Ansteuerung der Laserdiode zu übernehmen. Ein Projektionszyklus entspricht bevorzugt der Wiedergabe eines Bilds. Ein typischer Film wird beispielsweise vorzugsweise mit 24 Bildern pro Sekunde dargestellt. Die Laserprojektionsvorrichtung durchläuft vorzugsweise 24 Projektionszyklen in einer Sekunde. Hat die Steuer- und/oder Regeleinheit den neuen Korrekturkoeffizienten berechnet, kann die Steuer- und/oder Regeleinheit vor einer Übernahme des neuen Korrekturkoeffizienten vorzugsweise warten bis zumindest der aktuelle Projektionszyklus abgeschlossen ist. Insbesondere ist vorstellbar, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit zwischen der Berechnung und der Übernahme des neuen Korrekturkoeffizienten weitere Berechnungen durchführt. Die Helligkeit eines Bilds kann bevorzugt geändert werden, nachdem das Bild vollständig aufgebaut ist. Vorteilhaft wird insbesondere eine flüssige Wiedergabe von Bildmaterial bei einer gleichzeitig korrekten Helligkeitsdarstellung der Laserprojektionsvorrichtung erreicht.
Zudem geht die Erfindung aus von einem Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Laserprojektionsvorrichtung.
Es wird vorgeschlagen, dass, insbesondere in zumindest einem Verfahrensschritt, zumindest ein Korrekturkoeffizient zu einer Korrektur einer Nichtlinearität zwischen einem Strom und einer optischen Ausgangsleistung der Laserdiode berechnet wird. Vorteilhaft kann insbesondere ein linearer Zusammenhang zwischen dem Strom durch die Laserdiode und der optischen Ausgangsleistung der Laserdiode hergestellt werden und es kann die Helligkeit eines Bilds korrekt wiedergegeben werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass, insbesondere in zumindest einem Verfahrensschritt, eine Nichtlinearität der Laserdiode mittels eines Polynoms korrigiert wird. Unter einem „Polynom“ soll insbesondere eine mathematische Funktion verstanden werden, in der Vielfache von Potenzen einer Variablen summiert werden. Insbesondere wird der Korrekturkoeffizient zur Korrektur der Nichtlinearität zwischen dem Strom und der optischen Ausgangsleistung der Laserdiode vorzugsweise durch ein Polynom genähert. Der Korrekturkoeffizient kann durch ein Polynom insbesondere beliebig genau genähert werden. Das Polynom kann insbesondere ein Polynom beliebiger Ordnung, bevorzugt einer einem Fachmann als sinnvoll erscheinender Ordnung sein. Die Ordnung des Polynoms entspricht insbesondere der höchsten in dem Polynom vorkommenden Potenz. Ist die höchste vorkommende Potenz in dem Polynom beispielsweise die fünfte Potenz, handelt es sich um ein Polynom fünfter Ordnung. Das Polynom entspricht bevorzugt näherungsweise dem Korrekturkoeffizienten, kann aber, insbesondere mittels der Steuer- und/oder Regeleinheit schneller und effizienter berechnet werden als ein exakter Wert des Korrekturkoeffizienten. Es wird zur Berechnung des Polynoms vorteilhafterweise ein weniger leistungsstarker Prozessor als zur Berechnung des exakten Werts des Korrekturkoeffizienten benötigt. Vorteilhaft kann das Verfahren kostengünstig und energieeffizient durchgeführt werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass, insbesondere in zumindest einem Verfahrensschritt, der nichtlineare Zusammenhang zwischen einem Strom und einer optischen Ausgangsleistung der Laserdiode mittels eines Polynoms dritter Ordnung korrigiert wird. Das Polynom dritter Ordnung weist vorzugsweise eine folgende mathematische Form auf: $f (x) = l_{0} x^{3} + l_{1} x^{2} + l_{2} x + l_{3},$
wobei f (x) insbesondere das Polynom ist. l₀, l₁, l₂ und l₃ sind vorzugsweise die Vielfachen und x ist bevorzugt die Variable des Polynoms. Durch die Korrektur des nichtlinearen Zusammenhangs zwischen dem Strom und der optischen Ausgangsleistung der Laserdiode mittels eines Polynoms dritter Ordnung kann insbesondere ein vorteilhaftes Verhältnis von einem Berechnungsaufwand der Korrektur zur Genauigkeit der Korrektur erreicht werden.
Zudem wird vorgeschlagen, dass, insbesondere in zumindest einem Verfahrensschritt, der zumindest eine Korrekturkoeffizient zumindest bei einer Veränderung einer Betriebstemperatur, der Laserdiode neu berechnet wird. Es wird vorteilhaft eine korrekte Helligkeitswiedergabe eines Bilds bei unterschiedlichen Betriebstemperaturen der Laserdiode erreicht.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass, insbesondere in zumindest einem Verfahrensschritt, die Betriebstemperatur der Laserdiode anhand einer Vorwärtsspannung der Laserdiode ermittelt wird. Insbesondere besteht zwischen der Vorwärtsspannung der Laserdiode und der Betriebstemperatur der Laserdiode ein Zusammenhang. Insbesondere ist die Vorwärtsspannung der Laserdiode eine monoton fallende Funktion der Betriebstemperatur der Laserdiode. Die Betriebstemperatur der Laserdiode kann vorzugsweise entsprechend anhand der Vorwärtsspannung der Laserdiode ermittelt werden. Zu einer Ermittlung der Betriebstemperatur der Laserdiode kann vorzugsweise eine Kennlinie, welche den Zusammenhang zwischen der Vorwärtsspannung der Laserdiode und der Betriebstemperatur der Laserdiode beschreibt, in der Speichereinheit der Steuer- und/oder Regeleinheit hinterlegt werden. Da die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu eingerichtet ist, die Laserdiode mit einer Vorwärtsspannung anzusteuern, ist vorzugsweise bekannt, welche Vorwärtsspannung an der Laserdiode angelegt ist. Vorzugsweise kann durch einen Vergleich der angelegten Vorwärtsspannung mit der Kennlinie die Betriebstemperatur der Laserdiode ermittelt werden. Vorteilhaft kann auf einen zusätzlichen Temperatursensor verzichtet werden. Vorteilhaft ist eine Messung der Vorwärtsspannung der Laserdiode bevorzugt schneller und genauer als die Messung der Betriebstemperatur der Laserdiode mit einem Temperatursensor.
Ferner wird vorgeschlagen, dass, insbesondere in zumindest einem Verfahrensschritt, der neu berechnete zumindest eine Korrekturkoeffizient temporär in einem Speicher abgelegt wird. Vorzugsweise wird der neu berechnete Korrekturkoeffizient temporär in der Speichereinheit der Steuer- und/oder Regeleinheit abgelegt. Alternativ ist vorstellbar, dass der neu berechnete Korrekturkoeffizient temporär in einem externen Speicher außerhalb der Steuer- und/oder Regeleinheit abgelegt wird. Vorzugsweise verbleibt der neu berechnete Korrekturkoeffizient solange in dem Speicher bis ein weiterer Korrekturkoeffizient neu berechnet wird und den neu berechneten Korrekturkoeffizienten ersetzt. Insbesondere ist eine Neuberechnung des Korrekturkoeffizienten, solange sich die Betriebstemperatur der Laserdiode nicht ändert, vorteilhafterweise nicht erforderlich, um den nichtlinearen Zusammenhang zwischen dem Strom und der optischen Ausgangsleistung der Laserdiode zu korrigieren. Stattdessen kann zu einer Korrektur des nichtlinearen Zusammenhangs vorteilhaft auf den in dem Speicher abgelegten Korrekturkoeffizienten zugegriffen werden. Vorteilhaft können in dem Verfahren Berechnungsressourcen eingespart werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass, insbesondere in zumindest einem Verfahrensschritt, der neu berechnete zumindest eine Korrekturkoeffizient zwischen zwei Projektionszyklen zu einer Ansteuerung der Laserdiode übernommen wird. Vorteilhaft wird insbesondere eine flüssige Wiedergabe von Bildmaterial bei einer gleichzeitig korrekten Helligkeitsdarstellung erreicht.
Die erfindungsgemäße Laserprojektionsvorrichtung und/oder das erfindungsgemäße Verfahren soll/sollen hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Laserprojektionsvorrichtung und/oder das erfindungsgemäße Verfahren zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten sowie Verfahrensschritten abweichende Anzahl aufweisen. Zudem sollen bei den in dieser Offenbarung angegebenen Wertebereichen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als offenbart und als beliebig einsetzbar gelten.
Figurenliste
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:

1 eine erfindungsgemäße Laserprojektionsvorrichtung in einer schematischen Darstellung,
2 ein erfindungsgemäßes Verfahren in einem Blockschaltbild und
3 ein Zusammenhang zwischen einem Strom und einer optischen Ausgangsleistung einer Laserdiode in einer schematischen Darstellung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels
1 zeigt eine erfindungsgemäße Laserprojektionsvorrichtung 10 in einer schematischen Darstellung. Die Laserprojektionsvorrichtung 10 umfasst ein erstes Spiegelelement 12 und ein zweites Spiegelelement 14. Das erste Spiegelelement 12 ist als ein Vertikalspiegel ausgebildet und um eine erste Drehachse 16 bewegbar gelagert. Das zweite Spiegelelement 14 ist als ein Horizontalspiegel ausgebildet und um eine zweite Drehachse 18 bewegbar gelagert. Die erste Drehachse 16 und die zweite Drehachse 18 sind im Wesentlichen senkrecht zueinander ausgerichtet. Der Ausdruck „im Wesentlichen senkrecht“ soll hier insbesondere eine Ausrichtung der ersten Drehachse 16 relativ zu der zweiten Drehachse 18 definieren, wobei die erste Drehachse 16 und die zweite Drehachse 18, insbesondere in einer Ebene betrachtet, einen Winkel von 90° einschließen und der Winkel eine maximale Abweichung von insbesondere kleiner als 8°, vorteilhaft kleiner als 5° und besonders vorteilhaft kleiner als 2° aufweist.
Die beiden Spiegelelemente 12, 14 weisen auf ihren Oberflächen jeweils eine für elektromagnetische Strahlung reflektive Beschichtung auf. Die reflektive Beschichtung ist aus einem Gold gebildet. Alternativ kann die reflektive Beschichtung auch aus einem Silber, einem Silizium oder aus einem anderen, einem Fachmann sinnvoll erscheinenden, elektromagnetische Strahlung reflektierenden Material gebildet sein. Die Oberflächen der beiden Spiegelelemente 12, 14 sind für einen hohen Reflexionsgrad jeweils hochglanzpoliert.
Das erste Spiegelelement 12 ist dazu eingerichtet, einen Laserstrahl 20 in eine vertikale Richtung abzulenken. Unter einer vertikalen Richtung soll hier insbesondere eine zu der ersten Drehachse 16 zumindest im Wesentlichen senkrechte Richtung verstanden werden. Das zweite Spiegelelement 14 ist dazu eingerichtet, den von dem ersten Spiegelelement 12 abgelenkten Laserstrahl 20 in eine horizontale Richtung abzulenken. Zu einer klaren Darstellung einer Funktionsweise des zweiten Spiegelelements 14, ist das zweite Spiegelelement 14 teiltransparent dargestellt. Unter einer horizontalen Richtung soll hier insbesondere eine zu der zweiten Drehachse 18 zumindest im Wesentlichen senkrechte Richtung verstanden werden. Mit dem von den beiden Spiegelelementen 12, 14 abgelenkten farbigen Laserstrahl 20 projiziert die Laserprojektionsvorrichtung 10 ein Bild 22 auf eine Projektionsfläche 24. Der farbige Laserstrahl 20 wird von einer Laserdiode 26 erzeugt.
Die Laserdiode 26 weist eine Nichtlinearität zwischen einem Strom, welcher durch die Laserdiode 26 fließt und einer optischen Ausgangsleistung der Laserdiode 26 auf. Die Laserdiode 26 ist über eine elektrische Leitung 28 mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit 30 der Laserprojektionsvorrichtung 10 verbunden. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 30 ist dazu eingerichtet, die Laserdiode 26 anzusteuern. Zu einer Ansteuerung der Laserdiode 26 führt die Steuer- und/oder Regeleinheit 30 der Laserdiode 26 über die elektrische Leitung 28 Helligkeitswerte als elektrische Ströme zu.
Die Helligkeitswerte erhält die Steuer- und/oder Regeleinheit 30 über eine elektrische Leitung 32 von einer Bildverarbeitungseinheit 34 der Laserprojektionsvorrichtung 10. Die Bildverarbeitungseinheit 34 ist als eine Bildverarbeitungskette mit einem Bildprozessor ausgebildet. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 30 ist dazu eingerichtet, einen Korrekturkoeffizienten zu einer Korrektur der Nichtlinearität zwischen dem Strom und der optischen Ausgangsleistung der Laserdiode 26 zu berechnen. Alternativ ist auch vorstellbar, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit 30 dazu eingerichtet ist, eine Vielzahl von Korrekturkoeffizienten zu berechnen. Den Korrekturkoeffizienten rechnet die Steuer- und/oder Regeleinheit 30 in die von der Bildverarbeitungseinheit 34 erhaltenen Helligkeitswerte ein. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 30 kann der Laserdiode 26 dann korrigierte elektrische Ströme zuführen. Die Laserdiode 26 strahlt mit der korrekten optischen Ausgangsleistung den Laserstrahl 20 aus.
Ändert sich eine Betriebstemperatur der Laserdiode 26, kann sich auch der Zusammenhang zwischen dem Strom und der optischen Ausgangsleistung der Laserdiode 26 ändern. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 30 ist dazu eingerichtet, den Korrekturkoeffizienten bei einer Veränderung der Betriebstemperatur der Laserdiode 26 neu zu berechnen. Bei der Berechnung des neuen Korrekturkoeffizienten berücksichtigt die Steuer- und/oder Regeleinheit 30 die neue Betriebstemperatur der Laserdiode 26. Die Betriebstemperatur der Laserdiode 26 berechnet die Steuer- und/oder Regeleinheit 30 aus einer Vorwärtsspannung der Laserdiode 26. In der Steuer- und/oder Regeleinheit 30, insbesondere in einer nicht weiter dargestellten Speichereinheit der Steuer- und/oder Regeleinheit 30 ist eine Kennlinie hinterlegt, die den Zusammenhang zwischen der Vorwärtsspannung und der Betriebstemperatur der Laserdiode 26 beschreibt. Die Vorwärtsspannung der Laserdiode 26 ist bekannt, da die Steuer- und/oder Regeleinheit 30 die Laserdiode 26 mit der Vorwärtsspannung ansteuert. Anhand eines Vergleichs der Vorwärtsspannung der Laserdiode 26 mit der Kennlinie kann die Steuer- und/oder Regeleinheit 30 die Betriebstemperatur der Laserdiode 26 ermitteln. Bei einer Änderung der Betriebstemperatur berechnet die Steuer- und/oder Regeleinheit 30 den Korrekturkoeffizienten neu.
Die Steuer- und/oder Regeleinheit 30 ist dazu eingerichtet, den neu berechneten Korrekturkoeffizienten zwischen zwei Projektionszyklen zur Ansteuerung der Laserdiode 26 zu übernehmen. Ein Projektionszyklus entspricht einem kompletten auf der Projektionsfläche 24 dargestellten Bild 22. Ein Projektionszyklus entspricht einer kompletten Auslenkung des ersten Spiegelelements 12 von einem ersten Umkehrpunkt des ersten Spiegelelements 12 zu einem zweiten Umkehrpunkt des ersten Spiegelelements 12 und wieder zurück zum ersten Umkehrpunkt des ersten Spiegelelements 12.
2 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb der Laserprojektionsvorrichtung 10 in einem Blockschaltbild. In dem Blockschaltbild dargestellt sind die Bildverarbeitungseinheit 34, die Laserdiode 26 mit dem Laserstrahl 20 und die Steuer- und/oder Regeleinheit 30 der Laserprojektionsvorrichtung 10.
In einem Verfahrensschritt wird der Korrekturkoeffizient zu einer Korrektur einer Nichtlinearität zwischen dem Strom und der optischen Ausgangsleistung der Laserdiode 26 berechnet. Alternativ ist vorstellbar, dass eine Vielzahl von Korrekturkoeffizienten berechnet wird. Der Korrekturkoeffizient wird mittels einer nicht weiter dargestellten Prozessoreinheit der Steuer- und/oder Regeleinheit 30 und mittels eines in einer nicht weiter dargestellten Speichereinheit der Steuer- und/oder Regeleinheit 30 hinterlegten Berechnungsprogramms berechnet. Die Helligkeitswerte der Bildverarbeitungseinheit 34 werden der Laserdiode 26 mittels der Steuer- und/oder Regeleinheit 30 als korrigierte elektrische Ströme zugeführt. Mittels der Laserdiode 26 wird ein Laserstrahl 20 mit einer den ursprünglichen Helligkeitswerten entsprechenden Leistung erzeugt.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird die Nichtlinearität der Laserdiode 26 mittels eines Polynoms korrigiert. Der Korrekturkoeffizient wird mittels eines Polynoms genähert. Das Polynom wird mittels der Prozessoreinheit der Steuer- und/oder Regeleinheit 30 und mittels eines in der Speichereinheit der Steuer- und/oder Regeleinheit 30 hinterlegten Berechnungsprogramms berechnet. Mittels des Polynoms werden die der Laserdiode 26 zuzuführenden elektrischen Ströme korrigiert.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird der nichtlineare Zusammenhang zwischen dem Strom und der optischen Ausgangsleistung der Laserdiode 26 mittels eines Polynoms dritter Ordnung korrigiert. Der Korrekturkoeffizient wird mittels eines Polynoms dritter Ordnung genähert. Das Polynom dritter Ordnung wird mittels der Prozessoreinheit der Steuer- und/oder Regeleinheit 30 und mittels eines in der Speichereinheit der Steuer- und/oder Regeleinheit 30 hinterlegten Berechnungsprogramms berechnet. Mittels des Polynoms dritter Ordnung werden die der Laserdiode 26 zuzuführenden elektrischen Ströme korrigiert.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird der Korrekturkoeffizient bei einer Veränderung der Betriebstemperatur der Laserdiode 26 neu berechnet. Der Korrekturkoeffizient ist nur bei der Betriebstemperatur der Laserdiode 26 sinnvoll einzusetzen, für die er berechnet wurde. Ändert sich die Betriebstemperatur der Laserdiode 26, wird der Korrekturkoeffizient neu berechnet. Alternativ kann der Korrekturkoeffizient auch mittels eines Polynoms neu genähert werden.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird die Betriebstemperatur der Laserdiode 26 anhand der Vorwärtsspannung der Laserdiode 26 ermittelt. In der Speichereinheit der Steuer- und/oder Regeleinheit 30 wird eine Kennlinie hinterlegt, welche den Zusammenhang zwischen der Vorwärtsspannung und der Betriebstemperatur der Laserdiode 26 beschreibt. Mittels der Steuer- und/oder Regeleinheit 30 wird erfasst, mit welcher Vorwärtsspannung die Laserdiode 26 angesteuert wird. Die Vorwärtsspannung wird mit der Kennlinie verglichen und anhand des Vergleichs wird die Betriebstemperatur der Laserdiode 26 ermittelt.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird der neu berechnete Korrekturkoeffizient temporär in einem Speicher abgelegt. Der neu berechnete Korrekturkoeffizient wird in der Speichereinheit der Steuer- und/oder Regeleinheit 30 temporär abgelegt. Der neu berechnete Korrekturkoeffizient verbleibt solange in dem Speicher bis ein weiterer Korrekturkoeffizient neu berechnet wird. Dann wird der neu berechnete Korrekturkoeffizient aus dem Speicher gelöscht und durch den weiteren neu berechneten Korrekturkoeffizienten ersetzt.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird der neu berechnete Korrekturkoeffizient zwischen zwei Projektionszyklen zu einer Ansteuerung der Laserdiode 26 übernommen. Der neu berechnete Korrekturkoeffizient wird nicht unmittelbar nach der Berechnung übernommen, sondern erst, wenn ein Projektionszyklus abgeschlossen ist. Der neu berechnete Korrekturkoeffizient wird mittels der Steuer- und/oder Regeleinheit 30 übernommen.
3 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Strom und der optischen Ausgangsleistung der Laserdiode 26 in einer schematischen Darstellung. Dargestellt ist ein zweidimensionales Koordinatensystem 36. Auf einer Abszissenachse 38 des Koordinatensystems 36 ist der Strom durch die Laserdiode 26 angetragen. Auf einer Ordinatenachse 40 des Koordinatensystems 36 ist die optische Ausgangsleistung der Laserdiode 26 angetragen. Die Abszissenachse 38 und die Ordinatenachse 40 sind senkrecht zueinander angeordnet. In dem Koordinatensystem 36 ist eine erste Kurve 42 dargestellt, welche den Zusammenhang zwischen dem Strom und der optischen Ausgangsleistung der Laserdiode 26 ohne die Korrektur der Nichtlinearität zwischen dem Strom und der optischen Ausgangsleistung der Laserdiode 26 beschreibt. Die erste Kurve 42 weist einen nichtlinearen Verlauf auf. Die Laserdiode 26 weist einen nichtlinearen Zusammenhang zwischen dem Strom und der optischen Ausgangsleistung der Laserdiode 26 auf. Ferner ist in dem Koordinatensystem 36 eine zweite Kurve 44 gestrichelt dargestellt, welche den Zusammenhang zwischen dem Strom und der optischen Ausgangsleistung der Laserdiode 26 mit der Korrektur der Nichtlinearität zwischen dem Strom und der optischen Ausgangsleistung der Laserdiode 26 beschreibt. Die zweite Kurve 44 weist einen linearen Verlauf auf. Die Laserdiode 26 weist einen linearen Zusammenhang zwischen dem Strom und der optischen Ausgangsleistung der Laserdiode 26 auf.

Claims

Laserprojektionsvorrichtung mit zumindest einer Laserdiode (26) zu einer Projektion zumindest eines farbigen Laserstrahls (20), welche eine Nichtlinearität zwischen einem Strom und einer optischen Ausgangsleistung aufweist, mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit (30) zur Ansteuerung der Laserdiode (26), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit (30) dazu eingerichtet ist, zumindest einen Korrekturkoeffizienten zu einer Korrektur einer Nichtlinearität zwischen einem Strom und einer optischen Ausgangsleistung der Laserdiode (26) zu berechnen.
Laserprojektionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit (30) dazu eingerichtet ist, den zumindest einen Korrekturkoeffizienten zumindest bei einer Veränderung einer Betriebstemperatur, der Laserdiode (26) neu zu berechnen.
Laserprojektionsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit (30) dazu eingerichtet ist, den neu berechneten zumindest einen Korrekturkoeffizienten zwischen zwei Projektionszyklen zu einer Ansteuerung der Laserdiode (26) zu übernehmen.
Verfahren zum Betrieb einer Laserprojektionsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Korrekturkoeffizient zu einer Korrektur einer Nichtlinearität zwischen einem Strom und einer optischen Ausgangsleistung der Laserdiode (26) berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Nichtlinearität der Laserdiode (26) mittels eines Polynoms korrigiert wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der nichtlineare Zusammenhang zwischen einem Strom und einer optischen Ausgangsleistung der Laserdiode (26) mittels eines Polynoms dritter Ordnung korrigiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Korrekturkoeffizient zumindest bei einer Veränderung einer Betriebstemperatur, der Laserdiode (26) neu berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebstemperatur der Laserdiode (26) anhand einer Vorwärtsspannung der Laserdiode (26) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der neu berechnete zumindest eine Korrekturkoeffizient temporär in einem Speicher abgelegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der neu berechnete zumindest eine Korrekturkoeffizient zwischen zwei Projektionszyklen zu einer Ansteuerung der Laserdiode (26) übernommen wird.