DE19909137A1 - Laser diode controller, especially for laser treatment device, has microcontroller that compares actual signal output from monitor diode with demand signal to derive regulated drive - Google Patents

Laser diode controller, especially for laser treatment device, has microcontroller that compares actual signal output from monitor diode with demand signal to derive regulated drive

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DE19909137A1
DE19909137A1 DE19909137A DE19909137A DE19909137A1 DE 19909137 A1 DE19909137 A1 DE 19909137A1 DE 19909137 A DE19909137 A DE 19909137A DE 19909137 A DE19909137 A DE 19909137A DE 19909137 A1 DE19909137 A1 DE 19909137A1
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laser diode
microcontroller
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monitor
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Peter Schiekofer
Herbert Oswald
Andreas Hammel
Peter Buckel
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MICRON ELECTRONIC DEVICES GmbH
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Abstract

The controller has at least one laser diode (11) with at least one associated monitor diode (13) for monitoring the optical output of the laser diode and a drive circuit for the laser diode. The drive circuit is a microcontroller (2) that forms part of a closed control loop with the laser and monitor diodes for regulating the optical laser power, whereby the monitor or actual signal output by the monitor diode is compared with a demand signal by the microcontroller to derive a regulated drive signal (8) determining the laser diode power.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Laserdiodenansteuerung, Laserdiodenansteuerung, beispielsweise Laserbehandlungsgerät.The invention relates to a laser diode control, laser diode control, for example laser treatment device.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gerät aufzuzeigen, welches bei der Möglichkeit einer preiswerten Herstellung u. a. ein erhöhtes Maß an Sicherheit bietet und somit auch im häuslichen Bereich durch einen Patienten selbst angewendet werden kann.The object of the invention is to demonstrate a device which, with the possibility of a inexpensive manufacture u. a. offers an increased level of security and therefore also in home area can be applied by a patient himself.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Laserdiodenansteuerung entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet.To solve this problem is a laser diode control according to the Claim 1 trained.

Die erfindungsgemäße Laserdiodenansteuerung ist beispielsweise ein Laserbehandlungsgerät, welches beispielsweise im häuslichen Bereich durch den jeweiligen Patienten selbst Anwendung findet und dazu dient, durch biostimulatives Laserlicht Hautzellen zu aktivieren. Durch die erhöhte Photonendichte des Lasergerätes werden die Mitochondrien der jeweiligen Zelle angeregt, was durch einen entsprechenden Reiz u. a. zu einer erhöhten Produktion des Zellbrennstoffes ATP führt. Hiermit steigt die Regenerationskraft der Zelle an. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung, insbesondere auch durch die Regelung der Laserleistung werden Schädigungen durch Überdosierung usw. verhindert.The laser diode control according to the invention is, for example, a Laser treatment device, which, for example, in the domestic area by the each patient finds application and is used by biostimulatives Laser light to activate skin cells. Due to the increased photon density of the The mitochondria of the respective cell are excited by a laser device, which is caused by a corresponding stimulus u. a. leads to an increased production of the cell fuel ATP. This increases the cell's regenerative power. By the invention Training, especially by regulating the laser power Damage caused by overdosing etc. is prevented.

Bei einer Ausführungsform eines solchen Gerätes wird eine GaAlAs-Laserdiode verwendet, wobei die optische Leistung auf einen vorgegebenen Wert, beispielsweise auf einen Wert zwischen etwa 5-7 mW geregelt ist und die Wellenlänge des Laserlichtes in einem vorgegebenen oder vorgewählten Bereich, z. B. im Bereich zwischen 650 und 663 nm liegt. Zusammen mit der Laserdiode wird eine Optik verwendet, die den Laserstrahl der Diode bei einem vorgegebenen oder vorgewählten Abstand, beispielsweise bei einem Abstand von 100 mm mit einer Strahlform 10.28 mm oder bei einem Abstand von 20 mm mit einer Strahlform von 4.10 mm abbildet. Als Mikrocontroller wird beispielsweise ein 8-bit RISC-Typ-Controller verwendet.In one embodiment of such a device, a GaAlAs laser diode used, the optical power to a predetermined value, for example is regulated to a value between about 5-7 mW and the wavelength of the Laser light in a predetermined or preselected area, e.g. B. in the area is between 650 and 663 nm. Together with the laser diode, it becomes an optic used the laser beam of the diode at a given or preselected Distance, for example at a distance of 100 mm with a beam shape 10.28  mm or at a distance of 20 mm with a beam shape of 4.10 mm. For example, an 8-bit RISC type controller is used as the microcontroller.

Die Anwendungen der erfindungsgemäßen Laserdiodenansteuerung sind vielseitig, wobei dann die technischen Details, Merkmale usw. der Laserdiodenansteuerung der jeweiligen Anwendung angepaßt sind.The applications of the laser diode control according to the invention are versatile, then the technical details, features etc. of the laser diode control of the are adapted to the respective application.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:Developments of the invention are the subject of the dependent claims. The invention is explained in more detail below with reference to the figures using an exemplary embodiment. Show it:

Fig. 1 ein vereinfachtes Block- bzw. Funktionsdiagramm eines Laser- Behandlungsgerätes mit der erfindungsgemäßen Laserdiodenansteuerung; Fig. 1 is a simplified block or functional diagram of a laser treatment apparatus with the inventive laser diode driving;

Fig. 2 den zeitlichen Verlauf der Laser-Leistung nach dem Einschalten der Laserdiodenansteuerung. Fig. 2 shows the time course of the laser power after switching on the laser diode control.

Die in der Fig. 1 dargestellten und allgemein mit 1 bezeichnete Laserdiodenansteuerung umfaßt u. a. einen Mikrocontroller 2, dem u. a. folgende Funktionen bzw. Funktionselemente unmittelbar zugeordnet sind:
Schreib- und Lesespeicher 3 (RAM),
in-circuit programmierbarer Speicher 4 (ROM),
Eingang 5 mit Analog-Digital-Wandler,
Eingang 6,
Ausgang 7.The laser diode control shown in FIG. 1 and generally designated 1 includes, among other things, a microcontroller 2 , to which the following functions or functional elements are directly assigned:
Read and write memory 3 (RAM),
in-circuit programmable memory 4 (ROM),
Input 5 with analog-digital converter,
Entrance 6 ,
Exit 7 .

Am Ausgang 7 liefert der Mikrocontroller 2 ein Steuersignal, d. h. bei der dargestellten Ausführungsform ein Impulssignal 8 mit Pulsweiten-Modulation. Dieses Signal wird einem an den Ausgang 7 angeschlossenen Integrator 9 zugeführt, der aus dem Impulssignal 8 eine der Pulsweiten-Modulation entsprechende Gleichspannung an seinem Ausgang liefert, die dann zur Ansteuerung einer Treiberstufe bzw. Spannung- Strom-Umsetzung 10 dient, über die die Laserdiode 11 angesteuert wird, so daß die Leistung des Laserstrahles 12, d. h. die optische Leistung der Laserdiode 11 in Abhängigkeit von dem Impulssignal 8 steuerbar bzw. regelbar sind, wie dies nachstehend noch näher beschrieben wird.At the output 7 , the microcontroller 2 supplies a control signal, ie in the embodiment shown a pulse signal 8 with pulse width modulation. This signal is supplied to a connected to the output 7 integrator 9, which supplies from the pulse signal 8 is a pulse-width modulation corresponding DC voltage at its output, which then serves to drive a driver stage and voltage-current conversion 10 through which the laser diode 11 is controlled so that the power of the laser beam 12 , ie the optical power of the laser diode 11 can be controlled or regulated as a function of the pulse signal 8 , as will be described in more detail below.

Der Laserdiode 11 ist eine Monitor-Diode 13 zugeordnet, auf die ein Teil des von der Laserdiode 11 austretenden Laserlichtes 12 auftritt und die an ihrem Ausgang ein von der Leistung der Laserdiode 11 abhängiges Monitorsignal liefert, welches über ein Interface 14 dem Eingang 5 zugeführt wird. Im Mikrocontroller 2 erfolgt dann die Auswertung des rückgekoppelten Signals der Monitor-Diode 13 nach einem vorgegebenen, im Speicher 4 gespeicherten Programm insbesondere u. a. derart, daß für den Diodenlaser 11 eine vorgegebene Leistung eingehalten wird. Durch die Ansteuerung der Laserdiode 12 mit dem vom Integrator 9 gelieferten Signal wird ein kontinuierlicher, d. h. nicht getakteter, allerdings in der Leistung geregelter Betrieb der Laserdiode 11 erreicht.The laser diode 11 is associated with a monitor diode 13, to which a part of the emergent from the laser diode 11 laser light 12 occurs and the a 11 supplies dependent Monitor signal at its output from the power of the laser diode, which is supplied via an interface 14 to the input 5 . The feedback signal of the monitor diode 13 is then evaluated in the microcontroller 2 in accordance with a predetermined program stored in the memory 4 , in particular in such a way that a predetermined power is maintained for the diode laser 11 . By actuating the laser diode 12 with the signal supplied by the integrator 9 , a continuous, ie non-clocked, but regulated in performance the laser diode 11 is achieved.

An den Eingang 6 ist eine Eingabeeinrichtung angeschlossen, die bei der dargestellten Ausführungsform von einer Taste 15 gebildet ist. Für die Generierung der benötigten Zeiten verfügt der Controller 2 weiterhin über einen internen Counter bzw. Timer, der in der Fig. 1 mit dem Block 16 angedeutet ist. Die Generierung des Reset und des Systemtaktes erfolgt über eine interne oder externe Beschaltung.An input device is connected to the input 6 , which is formed by a key 15 in the embodiment shown. To generate the required times, controller 2 also has an internal counter or timer, which is indicated by block 16 in FIG. 1. The reset and the system clock are generated via an internal or external circuit.

Mit 17 ist schematisch die Spannungsversorgung für die Laserdiodenansteuerung wiedergegeben, die bei der dargestellten Ausführungsform von zwei in eine nicht dargestellte Batterie-Aufnahme einsetzbaren Batterien gebildet ist. 17 schematically shows the voltage supply for the laser diode control, which in the embodiment shown is formed by two batteries which can be inserted into a battery receptacle (not shown).

Die Laserdiodenansteuerung 1 besitzt u. a. folgende Funktionen:The laser diode control 1 has the following functions, among others:

1. Power-Up Modus1. Power-up mode

Nach dem Einsetzen der Batterien 17 in die Laserdiodenansteuerung, d. h. nach dem Aktivieren der Spannungsversorgung durchläuft der Mikrocontroller 2 gesteuert durch ein im Speicher 4 abgelegtes Betriebsprogramm den sogenannten Power-Up-Modus, in dem sich der Mikrocontroller 2 initialisiert und dann anschließend selbsttätig in den Stand-by- oder Sleep-Modus übergeht. In diesem Sleep-Modus ist die Laserdiodenansteuerung 1 betriebsbereit.After inserting the batteries 17 into the laser diode control, i.e. after activating the voltage supply, the microcontroller 2 runs through the so-called power-up mode, controlled by an operating program stored in the memory 4 , in which the microcontroller 2 initializes and then then automatically switches to the stand -by or sleep mode. In this sleep mode, the laser diode control 1 is ready for operation.

Der Sleep-Modus wird generell im Aus-Zustand der Laserdiodenansteuerung 1, d. h. auch nach einem Ausschalten der Ansteuerung eingenommen. Alle Variablen und Speicherinhalte bleiben während dieses Modus bestehen.The sleep mode is generally assumed when the laser diode control 1 is in the off state, ie even after the control has been switched off. All variables and memory contents remain during this mode.

2. Ein- und Ausschalten der Laserdiodenansteuerung2. Switching the laser diode control on and off

Das Einschalten und Ausschalten erfolgt jeweils durch einmaliges, kurzzeitiges Drücken der Taste 15 oder durch Doppelklick (kundenspezifisches Timing). Die Taste 15 ist softwaremäßig, d. h. durch einen speziellen Softwarealgorithmus entprellt. Bei nicht korrektem Drücken der Taste 16 verbleibt die Laserdiodenansteuerung 1 in dem jeweils aktuellen Modus.Switching on and off is done by pressing the key 15 briefly once or by double-clicking (customer-specific timing). The key 15 is software-based, ie debounced by a special software algorithm. If the button 16 is not pressed correctly, the laser diode control 1 remains in the current mode.

3. Regelalgorithmus3. Control algorithm

Die Fig. 2 zeigt den Verlauf der Laserleistung Popt in Abhängigkeit von der Zeit t. Wie dargestellt, umfaßt der Regelalgorithmus zwei Bereiche, nämlich die Anlaufphase 18, in der die Leistung kontinuierlich nach dem Einschalten ansteigt und die beispielsweise 100 µs beträgt, und den anschließenden Regelbereich 19, in welchem die Laserleistung von dem Mikrocontroller 2 aufgrund des rückgeführten Signals der Monitor-Diode 14, d. h. durch Vergleich der Größe dieses rückgeführten Monitorsignals mit einem vorgegebenen bzw. eingestellten und im Mikrocontroller 2 abgespeicherten Sollwert geregelt wird, so daß die Ausgangsleistung des Lasers 11 dann zwischen einer unteren Grenze Pmin und einer oberen Grenze Pmax liegt. Während der Anlaufphase wird ein schonendes Hochfahren der Laserleistung erreicht, insbesondere wird durch dieses schonende Hochfahren auch ein Überschwingen und damit ein Überschreiten der Obergrenze Pmax der Laserleistung verhindert. Fig. 2 shows the variation of the laser power P opt in function of time t. As shown, the control algorithm comprises two areas, namely the start-up phase 18 , in which the power increases continuously after switching on and which is, for example, 100 microseconds, and the subsequent control area 19 , in which the laser power from the microcontroller 2 due to the feedback signal from the monitor -Diode 14 , that is, by comparing the size of this returned monitor signal with a predetermined or set and stored in the microcontroller 2 setpoint is regulated so that the output power of the laser 11 is then between a lower limit P min and an upper limit P max . During the start-up phase, the laser power is gently ramped up. In particular, this gentle ramp-up also prevents overshoot and thus the upper limit P max of the laser power is not exceeded.

Während der Anlaufphase 18 wird von dem Mikrocontroller 2 ein Ausgangs- oder Impulssignal 8 erzeugt, bei dem das Pulsweiten-Modulations-Verhältnis mit der Zeit kontinuierlich zunimmt. Gleichzeitig wird aber während der Anlaufphase 18 selbstverständlich über das rückgekoppelte Monitorsignal der Monitor-Diode 13 die tatsächliche Leistung der Laserdiode überwacht.During the start-up phase 18 , an output or pulse signal 8 is generated by the microcontroller 2 , in which the pulse width modulation ratio increases continuously over time. At the same time, however, the actual power of the laser diode is of course monitored during the start-up phase 18 via the feedback monitor signal from the monitor diode 13 .

4. Abgleich4. Alignment

Zumindest nach der Fertigstellung der Laserdiodenansteuerung erfolgt ein Abgleich der optischen Leistung, mit dem insbesondere auch Toleranzen der Bauelemente und dabei speziell auch der Laserdiode 11 und der Monitor-Diode 13 ausgeglichen werden.At least after the completion of the laser diode control, the optical power is compared, with which in particular also tolerances of the components and in particular also of the laser diode 11 and the monitor diode 13 are compensated for.

Für diesen Abgleich besitzt der Mikrocontroller 2 eine Schnittstelle 20, über die der Controller mit einem externen Gerät 21, beispielsweise mit einem PC verbunden werden kann. Der Leistungsabgleich erfolgt dann über diese Schnittstelle 20 mittels einer speziellen Kommunikation mit dem externen Gerät 21 oder PC. Für den Abgleich wird der Mikrocontroller 2 auf eine definierte optische Ausgangsleistung der Laserdiode 11 eingestellt, die (Leistung) mit einem Meßgerät 22 gemessen wird, das ebenfalls Teil der externen Abgleicheinrichtung ist.For this adjustment, the microcontroller 2 has an interface 20 , via which the controller can be connected to an external device 21 , for example a PC. The performance comparison then takes place via this interface 20 by means of a special communication with the external device 21 or PC. For the adjustment, the microcontroller 2 is set to a defined optical output power of the laser diode 11 , which (power) is measured with a measuring device 22 , which is also part of the external adjustment device.

Hierbei wird vom PC 21 ein Korrekturfaktor ermittelt, der im Speicher 4 des Mikrocontrollers 2 abgelegt und mit dem dann im tatsächlichen Betrieb der Laserdiodenansteuerung 1 das rückgeführte Signal der Monitor-Diode 13 (Ist-Signal) und/oder der im Mikrocontroller 2 für die jeweils gewünschte Leistung abgelegte Soll- oder Vergleichswert derart bearbeitet werden, daß im tatsächlichen Betrieb der Laserdiodenansteuerung durch die Regelung im geschlossenen Regelkreis die gewünschte optische Ausgangsleistung der Laserdiode 11 erreicht wird. Nach dem Einlesen des Korrekturfaktors erfolgt während des Abgleichs eine nochmalige Überprüfung dieser optischen Ausgangsleistung, die dann bereits unter Berücksichtigung des ermittelten Korrekturfaktors eingeregelt wurde.In this case, the PC 21 determines a correction factor, which is stored in the memory 4 of the microcontroller 2 and with which the feedback signal from the monitor diode 13 (actual signal) and / or that in the microcontroller 2 for the respective one in actual operation of the laser diode control 1 desired power stored reference or comparison value are processed such that the desired optical output power of the laser diode 11 is achieved in the actual operation of the laser diode control by the closed-loop control. After the correction factor has been read in, this optical output power is checked again during the adjustment, which was then already adjusted taking into account the determined correction factor.

Ein besonderer Vorteil dieses, die Laserleistung regelnden Regelkreises besteht zum einen in einer exakten Einhaltung der jeweils festgelegten optischen Laserleistung sowie insbesondere auch darin, daß der Abgleich rein softwaremäßig erfolgt, ein besonderes Abgleichbauelement also nicht erforderlich ist.A particular advantage of this control circuit regulating the laser power is that one in exact compliance with the optical laser power specified in each case  and in particular also in the fact that the adjustment is carried out purely in software special adjustment component is therefore not required.

Der Sollwert, mit dem das Monitorsignal (Istwert-Signal) verglichen wird, ist vorzugsweise nicht durch eine Vergleichsspannung definiert, sondern durch einen im Speicher 4 abgelegten Wert.The setpoint value with which the monitor signal (actual value signal) is compared is preferably not defined by a comparison voltage, but by a value stored in the memory 4 .

Desweiteren ist ein Mehrfachabgleich, z. B. nach einem Austausch der Laserdiode möglich. Hierbei wird der Korrekturwert auf eine weitere Speicherstelle zusätzlich geschrieben. Dieser Vorgang ist mehrfach wiederholbar.Furthermore, a multiple adjustment, e.g. B. after an exchange of the laser diode possible. Here, the correction value is added to a further storage location written. This process can be repeated several times.

5. Unter/Überspannungsabschaltung5. Under / overvoltage shutdown

Fällt die Batterie- oder Versorgungsspannung unter einen vorgegebenen Schwellwert, beispielsweise unter einen Schwellwert von z. B. 2,55 V, so erfolgt über den Mikrocontroller 2 automatisch ein Abschalten der Laserdiodenansteuerung, d. h. ein Umschalten der Ansteuerung in den Sleep-Modus.If the battery or supply voltage falls below a predetermined threshold, for example below a threshold of z. B. 2.55 V, the microcontroller 2 automatically switches off the laser diode control, that is, switches the control into sleep mode.

Zusätzlich zu den vorstehend genannten Grundfunktionen sind weitere Funktionen möglich:In addition to the basic functions mentioned above, there are other functions possible:

6. Timer-Behandlungszeit6. Timer treatment time

Bei dieser Funktion wird nach dem Einschalten der Laserdiodenansteuerung 1 über die Taste 15 der interne Timer des Mikrocontrollers 2 aktiviert, wobei dann über diesen Timer zunächst die Laserdiode 11 über die Anlaufphase 18 auf die eingestellte Leistung hochgefahren wird und entsprechend der eingestellten bzw. im Mikrocontroller 2 abgelegten Timer-Laufzeit TBD auf der konstanten Leistung 19 gehalten wird. Nach Erreichen der Timerbehandlungszeit TBD erfolgt dann über den Mikrocontroller 2 das selbsttätige Abschalten der Laserdiode 11. Durch erneutes Drücken der Taste 15 ist ein Wiedereinschalten für eine erneute Timerbehandlungszeit möglgich. With this function, the internal timer of the microcontroller 2 is activated via the button 15 after the laser diode control 1 has been switched on, the laser diode 11 then first being ramped up to the set power via the start-up phase 18 and in accordance with the set or in the microcontroller 2 stored timer runtime TBD is kept at the constant power 19 . After the timer treatment time TBD has been reached, the laser diode 11 is automatically switched off via the microcontroller 2 . By pressing the button 15 again, it can be switched on again for a new timer treatment time.

7. Signalisierung von Betriebszuständen usw.7. Signaling of operating states etc.

Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, durch einen akustischen Signalgeber, der von dem Mikrocontroller 2 angesteuert wird, die ordnungsgemäße Betätigung der Taste 15 zu bestätigen sowie verschiedene Betriebszustände (z. B. Unterspannung, Ankündigung des Endes der Timerbehandlungszeit, Tastenbetätigungsquittierung) anzudeuten. Auch eine optische Anzeige ist beispielsweise dadurch möglich, daß die Laserdiode 11 von ihrem kontinuierlichen Arbeitsmodus in einem Blinkmodus übergeht, beispielsweise beim Abfallen der Versorgungs- oder Batteriespannung unter einen vorgegebenen Schwellwert und/oder kurz vor Erreichen des Endes der Behandlungszeit.Basically, there is the possibility of confirming the correct actuation of the button 15 by means of an acoustic signal transmitter, which is controlled by the microcontroller 2 , and of indicating various operating states (e.g. undervoltage, announcement of the end of the timer treatment time, button actuation acknowledgment). An optical display is also possible, for example, in that the laser diode 11 changes from its continuous working mode to a flashing mode, for example when the supply or battery voltage drops below a predetermined threshold value and / or shortly before the end of the treatment time.

8. Diagnosefunktion8. Diagnostic function

Die vorstehend beschriebene Regelung der Laserleistung stellt u. a. auch sicher, daß die tatsächlich abgegebene Leistung der Laserdiode einen vorgegebenen maximalen Wert nicht überschreitet. Dies stellt insbesondere bei Verwendung der Laserdiodenansteuerung 1 als Gerät für die Laserbehandlung im häuslichen Bereich durch den jeweiligen Patienten einen wichtigen Sicherheitsaspekt dar. Aus diesem Grunde ist der Mikrocontroller 2 derart programmiert, daß zumindest nach dem Einlegen der Batterie 17 während des Power-Up-Modus zugleich auch eine Diagnosefunktion durchgeführt wird. Hierbei wird die Laserdiode 11 so angesteuert, daß sie im LED-Modus arbeitet und ein in einer bestimmten Form moduliertes LED- Licht-Signal, beispielsweise mit einer Blinkfrequenz von einem Hz. aussendet (Ausblinken z. B. der SW Version: 3 mal Blinken ⇒ Version). Dieses Signal wird dann von der Monitordiode 13 empfangen und über des Interface 14 als Diagnosesignal dem Mikrocontroller 2 zugeführt, der das Diagnose-Signal auswertet. Entspricht dieses einem vorgegebenen Sollwert, so ist dies ein Indiz für die Funktionsfähigkeit des Regelkreises. Die Laserdiodenansteuerung geht dann in den Normalbetriebsmodus, d. h. in den Sleep-Modus über.The regulation of the laser power described above also ensures, among other things, that the power actually emitted by the laser diode does not exceed a predetermined maximum value. This represents an important safety aspect, in particular when the laser diode control 1 is used as a device for laser treatment in the home by the respective patient. For this reason, the microcontroller 2 is programmed such that at least after the battery 17 has been inserted during the power-up mode a diagnostic function is also carried out at the same time. Here, the laser diode 11 is controlled so that it works in LED mode and emits a modulated LED light signal, for example with a flashing frequency of one Hz. (Flashing, for example, the SW version: 3 flashes ⇒ version). This signal is then received by the monitor diode 13 and supplied via the interface 14 as a diagnostic signal to the microcontroller 2 , which evaluates the diagnostic signal. If this corresponds to a specified target value, this is an indication of the functionality of the control loop. The laser diode control then goes into the normal operating mode, ie into the sleep mode.

Über die Laserdiode 11 und die Monitor-Diode 13 besteht weiterhin die Möglichkeit einer optischen bidirektionalen Kommunikation zwischen der Laserdiodenansteuerung 1 und einem externen Gerät. Hierbei dient die Laserdiode 11 als Sender und die Monitor-Diode 13 als Empfänger. Durch Einkoppeln eines entsprechend codierten optischen Signals in die Monitor-Diode 13 wird unter Verwendung eines optischen Interface 24 eines externen Gerätes über die Monitor-Diode 13 der Mikrocontroller 2 in einen Diagnosemodus versetzt. Hierbei ist es dann möglich Betriebsparameter, z. B. Betriebszeit, Softwareversion usw. über die im LED-Modus arbeitende Laserdiode 11 auszulesen. In umgekehrter Richtung ist es über das optische Interface 24 auch möglich Betriebs- oder Geräteparameter, z. B. Timer-Behandlungszeit, Laserleistung usw. von außen durch den Service im Mikrocontroller zu programmieren oder zu ändern.Via the laser diode 11 and the monitor diode 13 there is also the possibility of optical bidirectional communication between the laser diode control 1 and an external device. Here, the laser diode 11 serves as a transmitter and the monitor diode 13 as a receiver. By coupling an appropriately coded optical signal into the monitor diode 13 , the microcontroller 2 is put into a diagnostic mode using an optical interface 24 of an external device via the monitor diode 13 . It is then possible to operate parameters such. B. Read out operating time, software version, etc. via the laser diode 11 operating in LED mode. In the opposite direction, it is also possible to use the optical interface 24 for operating or device parameters, e.g. B. program or change the timer treatment time, laser power etc. from the outside by the service in the microcontroller.

9. Einstellung der Behandlungsdauer9. Setting the duration of treatment

Über die Taste 15 kann der Benutzer nach dem Einlegen der Batterien 17 die Behandlungsdauer einstellen, und zwar dadurch, daß die Taste 15 unmittelbar nach dem Einlegen der Batterien ein oder mehrmals betätigt wird. Die Einstellung der Behandlungszeit erfolgt dabei in Schritten, und zwar ausgehend von einem Grund- oder Startwert, der beispielsweise zwei Minuten beträgt. Mit jeder Tastenbetätigung erfolgt eine Erhöhung der Behandlungsdauer um einen Schritt, beispielsweise um eine Minute. Die maximal programmierbare Behandlungsdauer ist begrenzt und beträgt beispielsweise neun Minuten. Nach Ablauf eines Zeitfensters, innerhalb dessen nach dem Einlegen der Batterien 17 die Einstellung der Behandlungsdauer abgeschlossen sein muß, erfolgt die Anzeige der eingestellten Behandlungsdauer durch Blinken der im LED-Modus betriebenen Laserdiode 11 mit einer vorgegebenen Taktfrequenz, wobei die Anzahl der Leuchtphasern der Diode 11 der eingestellten Behandlungszeit entspricht. Erfolgt innerhalb des vorgegebenen Zeitfensters für die Programmierung keine Einstellung der Behandlungszeit, so wird ein vorgegebener Wert, beispielsweise ein Wert von drei Minuten automatisch eingestellt. Die eingestellte Behandlungszeit gilt für die weitere Verwendung der Laserdiodenansteuerung und kann erst bei einem erneuten Batteriewechsel neu erfolgen. The button 15 allows the user to set the duration of treatment after inserting the batteries 17 , namely by pressing the button 15 one or more times immediately after inserting the batteries. The treatment time is set in steps, starting from a basic or start value, which is, for example, two minutes. Each time the button is pressed, the treatment time increases by one step, for example by one minute. The maximum programmable duration of treatment is limited and is, for example, nine minutes. After the expiry of a time window within which the setting of the treatment duration must be completed after the batteries 17 have been inserted, the set treatment duration is indicated by the laser diode 11 operated in LED mode flashing at a predetermined clock frequency, the number of light emitting phases of the diode 11 corresponds to the set treatment time. If the treatment time is not set within the predefined time window for programming, a predefined value, for example a value of three minutes, is set automatically. The set treatment time applies to the further use of the laser diode control and can only be repeated when the battery is changed again.

10. Sicherheitsbeschaltung10. Safety circuit

Mit 23 ist in der Fig. 1 noch eine berührungslos arbeitende Entfernungs- oder Abstandsmeßeinrichtung, beispielsweise in Form einer Infrarot-Reflexions-Lichtschranke bezeichnet, die in unmittelbarer Nähe des Lichtaustritts der Laserdiode 11 angeordnet ist. Über das Ausgangssignal dieser Einrichtung 23, die bei der dargestellten Ausführungsform mit dem Eingang 6 des Mikrocontrollers 2 verbunden ist, folgt eine Steuerung der Leistung der Laserdiode 11 derart, daß dann, wenn der Abstand der Einrichtung 23 und damit der Laseraustrittsöffnung der Laserdiode 11 zu einer Hautfläche einen vorgegebenen Mindestabstand TBD überschreitet, eine Reduzierung der Laserleistung auf einen vorgegebenen Minimal-Wert erfolgt. Bei einer Annäherung der Laseraustrittsöffnung an eine Fläche, beispielsweise Hautoberfläche erfolgt dann automatisch eine Erhöhung der Laserleistung oder ein Wiedereinschalten der Laserdiode 11.In FIG. 1, 23 also denotes a non-contact distance or distance measuring device, for example in the form of an infrared reflection light barrier, which is arranged in the immediate vicinity of the light exit of the laser diode 11 . Via the output signal of this device 23 , which in the embodiment shown is connected to the input 6 of the microcontroller 2 , the power of the laser diode 11 is controlled in such a way that when the distance between the device 23 and thus the laser exit opening of the laser diode 11 is one Skin area exceeds a predetermined minimum distance TBD, the laser power is reduced to a predetermined minimum value. When the laser exit opening approaches a surface, for example the surface of the skin, the laser power is increased automatically or the laser diode 11 is switched on again .

Mit dieser Steuerung werden wirksam Verletzungen im Auge bzw. an der Netzhaut des Auges durch Laserstrahlung vermieden. Dieser Sicherheitsschaltung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß das menschliche Auge erst ab einem bestimmten Betrachtungsabstand in der Lage ist, einen Gegenstand oder eine Lichtquelle zu fokussieren, was dann bei der für das Behandlungsgerät vorgegebenen optischen Ausgangsleistung durchaus bei unsachgemäßer Handhabung zu Schäden führen könnte.With this control injuries in the eye or on the retina of the Avoided by laser radiation. The knowledge lies in this safety circuit based on the fact that the human eye only from a certain viewing distance is able to focus on an object or a light source, which then at the optical output power specified for the treatment device improper handling could lead to damage.

11. Weitere Sicherheitsfeatures11. Other security features

Überwachung der die Laserdiode ansteuernden Endstufe oder eines dortigen Endstufentransistors beispielsweise durch Überwachung des Minimalwertes/Maximalwertes der Kollektor-Emitter-Spannung.
Überwachung der Monitorspannung bzw. der Spannung der Monitor-Diode 13 auf Minimalwert/Maximalwert.
Kontinuierliche Selbstüberwachung von RAM, ROM und EEPROM.
Überwachung der Referenzspannung bzw. des Referenzwertes auf Minimalwert/Maximalwert. Monitoring the output stage driving the laser diode or an output stage transistor there, for example by monitoring the minimum value / maximum value of the collector-emitter voltage.
Monitoring of the monitor voltage or the voltage of the monitor diode 13 for minimum value / maximum value.
Continuous self-monitoring of RAM, ROM and EEPROM.
Monitoring of the reference voltage or the reference value for minimum / maximum value.

Bei Auftreten eines oder mehrerer Fehlerzustände erfolgt dann über den Mikrocontroller ein selbsttätiges Abschalten des Lasers 11.If one or more error states occur, the laser 11 is then automatically switched off via the microcontroller.

12. Zusätzliche Features12. Additional features

LCD-Display für die Benutzerführung für die Einstellung beispielsweise der Behandlungszeit Laserleistung usw.LCD display for user guidance for setting, for example, the Treatment time laser power etc.

13. Akku-Docin-Station13. Battery Docin station

Zum Aufladen der Batterien 17 ist eine externe Ladestation (Akku-Docin-Station) vorgesehen.An external charging station (rechargeable Docin station) is provided for charging the batteries 17 .

Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, daß zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne daß dadurch der der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird. The invention has been described above using an exemplary embodiment. It it goes without saying that numerous changes and modifications are possible without that this leaves the inventive idea on which the invention is based.  

BezugszeichenlisteReference list

11

Laserdiodenansteuerung
Laser diode control

22nd

Controller
Controller

33rd

, ,

44th

Speicher
Storage

55

, ,

66

Eingang
entrance

77

Ausgang
output

88th

Impulssignal
Pulse signal

99

Integrator
Integrator

1010th

Spannungs-Strom-Umsetzung
Voltage-current conversion

1111

Laserdiode
Laser diode

1212th

Laserlicht
Laser light

1313

Monitor-Diode
Monitor diode

1414

Interface
interface

1515

Taste
button

1616

Timer
timer

1717th

Batterie
battery

1818th

Anlaufphase
Start-up phase

1919th

Regelphase
Control phase

2020th

Interface
interface

2121

PC
PC

2222

Photometer bzw. Power-Meter
Photometer or power meter

2323

Reflexionslichtschranke
Retro-reflective sensor

2424th

optische Interface
optical interface

Claims (13)

1. Laserdiodenansteuerung, beispielsweise Laserbehandlungsgerät, mit wenigstens einer Laserdiode (11), mit wenigstens einer dieser Laserdiode zugeordneten Monitor-Diode (13) zur Überwachung des optischen Ausgangs der Laserdiode (11) sowie mit einer Ansteuerschaltung zum Ansteuern der Laserdiode (11), dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerschaltung von einem Mikrocontroller (2) gebildet ist, und daß der Mikrocontroller (2), die Laserdiode (11) und die Monitor-Diode (13) Bestandteile eines geschlossenen Regelkreises zum Regeln der optischen Laserleistung sind, wobei das von der Monitor-Diode (13) gelieferte Monitor- oder Istwert-Signal im Mikrocontroller (2) mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen und hieraus im Mikrocontroller ein geregeltes, die Leistung der Laserdiode (11) bestimmendes Ansteuersignal (8) gebildet wird.1. Laser diode control, for example laser treatment device, with at least one laser diode ( 11 ), with at least one associated with this laser diode monitor diode ( 13 ) for monitoring the optical output of the laser diode ( 11 ) and with a control circuit for controlling the laser diode ( 11 ), thereby characterized in that the control circuit is formed by a microcontroller ( 2 ), and that the microcontroller ( 2 ), the laser diode ( 11 ) and the monitor diode ( 13 ) are components of a closed control circuit for regulating the optical laser power, which of the Monitor diode ( 13 ) supplied monitor or actual value signal in the microcontroller ( 2 ) compared with a predetermined target value and a controlled control signal ( 8 ) determining the power of the laser diode ( 11 ) is formed from this in the microcontroller. 2. Laserdiodenansteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrocontroller (2) als Ansteuersignal ein Impulssignal (8) liefert, bei dem die Impulsbreite in Abhängigkeit vom Istwert-Signal und dem Sollwert geregelt ist.2. Laser diode control according to claim 1, characterized in that the microcontroller ( 2 ) as a control signal provides a pulse signal ( 8 ) in which the pulse width is regulated in dependence on the actual value signal and the setpoint. 3. Laserdiodenansteuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Impulssignal (8) in einem Integrator (9) zur Bildung eines in der Amplitude geregelten Gleichspannungssignal integriert wird.3. Laser diode control according to claim 2, characterized in that the pulse signal ( 8 ) in an integrator ( 9 ) is integrated to form a DC voltage signal regulated in amplitude. 4. Laserdiodenansteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Mikrocontroller (2) als Sollwert ein digitaler Wert abgelegt oder gespeichert ist, und daß zur Regelung der Laserleistung das von der Monitor- Diode (13) gelieferte Sollwert-Signal mit diesem Istwert verglichen wird.4. Laser diode control according to one of the preceding claims, characterized in that a digital value is stored or stored in the microcontroller ( 2 ) as a setpoint, and that for regulating the laser power, the setpoint signal supplied by the monitor diode ( 13 ) with this actual value is compared. 5. Laserdiodenansteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Mikrocontroller (2) als Sollwert ein von der Größe der Versorgungsspannung abgeleiteter Wert verwendet wird.5. Laser diode control according to one of the preceding claims, characterized in that a value derived from the size of the supply voltage is used in the microcontroller ( 2 ) as a setpoint. 6. Laserdiodenansteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Laserleistung bzw. der Ansteuerung der Laserdiode (11) durch den Mikrocontroller (2) unter Berücksichtigung des Sollwertes, des von der Monitor-Diode (13) gelieferten Istwert-Signals sowie unter Berücksichtigung eines Korrekturfaktors erfolgt, der bei einem Leistungsabgleich festgelegt und in den Mikrocontroller (2) eingelesen wurde.6. Laser diode control according to one of the preceding claims, characterized in that the control of the laser power or the control of the laser diode ( 11 ) by the microcontroller ( 2 ) taking into account the target value, the actual value signal supplied by the monitor diode ( 13 ) and taking into account a correction factor, which was determined during a power comparison and was read into the microcontroller ( 2 ). 7. Laserdiodenansteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Schnittstelle (20) zum Anschließen des Mikrocontrollers (2) an eine äußere Programmier- und/oder Abgleicheinheit (21).7. Laser diode control according to one of the preceding claims, characterized by an interface ( 20 ) for connecting the microcontroller ( 2 ) to an external programming and / or adjustment unit ( 21 ). 8. Laserdiodenansteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrocontroller derart programmiert ist, daß bei jedem Einschalten des Gerätes zunächst in einem Diagnosemodus über die dabei im LED- Modus betriebene Laserdiode (11) und die Monitor-Diode (13) die Funktionsfähigkeit des Regelkreises für die Steuerung der Laserleistung überprüft wird.8. Laser diode control according to one of the preceding claims, characterized in that the microcontroller is programmed such that each time the device is first switched on in a diagnostic mode via the laser diode ( 11 ) operated in LED mode and the monitor diode ( 13 ) Functionality of the control circuit for controlling the laser power is checked. 9. Laserdiodenansteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Programmier- oder Diagnosemodus über die Monitor-Diode (13) ein Einlesen von Daten und/oder Programmen in den Mikrocontroller und/oder über die dabei im LED-Modus betriebene Laserdiode (11) ein Auslesen von Daten, Programmen und/oder Geräteparametern aus dem Mikrocontroller (2) möglich ist.9. Laser diode control according to one of the preceding claims, characterized in that in a programming or diagnostic mode via the monitor diode ( 13 ) reading data and / or programs into the microcontroller and / or via the laser diode operated in LED mode ( 11 ) it is possible to read out data, programs and / or device parameters from the microcontroller ( 2 ). 10. Laserdiodenansteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen im Mikrocontroller (2) vorgesehenen oder gebildeten Timer zur Erzielung jeweils einer vorgegebenen Behandlungsdauer nach dem Einschalten des Gerätes (1).10. Laser diode control according to one of the preceding claims, characterized by a timer provided or formed in the microcontroller ( 2 ) to achieve a predetermined treatment time after switching on the device ( 1 ). 11. Laserdiodenansteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Einschalten des Gerätes die Laserleistung in einer Anlaufphase (18) durch den Mikrocontroller (2) während einer vorgegebenen Zeitdauer kontinuierlich erhöht wird.11. Laser diode control according to one of the preceding claims, characterized in that after switching on the device, the laser power in a start-up phase ( 18 ) by the microcontroller ( 2 ) is continuously increased for a predetermined period of time. 12. Laserdiodenansteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (23) zur Messung des Abstandes zwischen der Lichtaustrittsöffnung der Laserdiode (11) und einer dieser Lichtaustrittsöffnung gegenüberliegend angeordneten Fläche, wobei die Einrichtung (23) dann, wenn der Abstand einen vorgegebenen Mindestabstand (TBD) überschreitet, ein das Abschalten der Laserdiode oder ein Reduzieren der Laserleistung bewirkendes Signal liefert.12. Laser diode control according to one of the preceding claims, characterized by a device ( 23 ) for measuring the distance between the light exit opening of the laser diode ( 11 ) and a surface arranged opposite this light exit opening, the device ( 23 ) when the distance is a predetermined minimum distance (TBD), provides a signal to turn the laser diode off or reduce the laser power. 13. Laserdiodenansteuerung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsmeßeinrichtung eine zur brührungslosen Abstandsmessung, beispielsweise eine optische Meßeinrichtung, z. B. Reflexionslichtschranke (23), oder eine akustische Meßeinrichtung ist.13. Laser diode control according to claim 12, characterized in that the distance measuring device for non-contact distance measurement, for example an optical measuring device, for. B. reflection light barrier ( 23 ), or an acoustic measuring device.
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