WO2011064077A1 - Laser-modul und verfahren zum betreiben eines laser-moduls - Google Patents

Laser-modul und verfahren zum betreiben eines laser-moduls Download PDF

Info

Publication number
WO2011064077A1
WO2011064077A1 PCT/EP2010/066881 EP2010066881W WO2011064077A1 WO 2011064077 A1 WO2011064077 A1 WO 2011064077A1 EP 2010066881 W EP2010066881 W EP 2010066881W WO 2011064077 A1 WO2011064077 A1 WO 2011064077A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
input
laser
output
coupled
laser module
Prior art date
Application number
PCT/EP2010/066881
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Gammer
Jens Richter
Original Assignee
Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung filed Critical Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung
Publication of WO2011064077A1 publication Critical patent/WO2011064077A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3141—Constructional details thereof
    • H04N9/315—Modulator illumination systems
    • H04N9/3155—Modulator illumination systems for controlling the light source
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/068—Stabilisation of laser output parameters
    • H01S5/0683—Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3129—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] scanning a light beam on the display screen
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3141—Constructional details thereof
    • H04N9/315—Modulator illumination systems
    • H04N9/3164—Modulator illumination systems using multiple light sources
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/20—Controlling the colour of the light
    • H05B45/22—Controlling the colour of the light using optical feedback

Definitions

  • the present invention relates to a laser module for projection applications comprising a drive device having an input for coupling to a source of data organized in frames comprising payload data to be projected, one frame comprising a plurality of pixels, a subframe comprising a selection of Pixel of a frame, and at least one first output for providing a setpoint value of the brightness of at least one predeterminable color for at least one pixel of the payload to be projected, a laser driver device having a first input coupled to the first output of the drive device, at least one output gear for providing a driving signal for Minim ⁇ least a first laser diode and a second input for setting a first amplification factor of the laser drive device, at least one laser diode, an output of the laser driver device coupled to the at least at least one Photodi ode with an off ⁇ gear for providing an actual value of the brightness, wherein the photodiode is arranged to the at least one La ⁇ serdiode that at least a first portion of the light emitted from
  • the light emitted by the laser diode light is superimposed on an opti ⁇ cal combiner such that the output to a deflection output signal of additi ⁇ ven and weighted superposition of the individual spectra corresponds.
  • the weighting takes place via the setting of the amplification factor when controlling the respective laser diode. This is achieved by appropriate variation of the respective laser diode stimulating cross-current ⁇ .
  • the present invention therefore has the object to provide a generic laser module such further ⁇ zusenten that allow the projection of useful data in particular with white picture contents of high quality without the need of the projection enables an additional reference line. Moreover, a match of the ⁇ method of operating a laser module tractge ⁇ is to be.
  • the present invention is based on several findings:
  • the amplification factor of the laser driver device is temperature-dependent.
  • the temperature can change in such a way already within a floristzei ⁇ constricting image that disturbing dyes o- difference of brightness depending on the number of the laser diodes of different colors used in the laser module yield. This is particularly evident in the projection of white pixels, that is a pixel in the upper area of an image may appear warm white, while a pixel in the un ⁇ direct area of an image appear cool white, although the related data provided by the source concern one and the same color. More detailed investigations have shown that the heating of a laser diode leads to wavelength changes.
  • the shift is about 0.25 to 0.3 nm / K, with the maximum of the radiation shifts when heated by reducing the band gap to longer wavelengths.
  • This problem will be the more dominant the higher the degree of integration of the Applika ⁇ tion, as this the one power loss can be dissipated less well and on the other hand there is a strong coupling of the laser diodes with each other.
  • This means that the transmission properties of the respective laser diode are correlated with the control of the other laser diodes as well as the own laser diode and this in a time range that can be in the range of the projection of a line.
  • An optimal strategy for avoiding these drawbacks which also has the advantage that no reference line is projected, is according to the invention is to design the out ⁇ values device such that it within a subframe, in particular adaptively controls the gain of the laser driver device.
  • ⁇ taking fluctuations of operating parameters, particularly temperature changes which affect the gain of the laser drive device can be taken into account already within an image to be projected, in particular corrected.
  • the source of the image data need not be expan ⁇ tert for displaying a reference line. As a result, can achieve a significantly higher efficiency than in the prior art with a contemporary fiction, ⁇ laser module, as no energy for displaying the reference line or the Erzeu ⁇ supply the reference line needs to be spent.
  • the laser driver device within a subframe can be analog or digital or partially analog and partly digital.
  • the pixels evaluated for the control are user data to be projected and not data from reference pixels or reference lines transmitted in addition to the user data.
  • the subframes are adaptively controlled.
  • the evaluation device is designed to perform the control time discretely by evaluating a first pixel of a subframe for setting the first gain of the laser tracer device for the projection of at least one indirectly or immediately subsequent pixel of the subframe.
  • the Lasertreibervorrich ⁇ tung is designed particularly advantageous to maintain the first gain during the projection of a pixel constant. This influences ⁇ be measures to n control, in particular to determine the newly set first Verstärkungsfak- tors, the display of the current pixel not.
  • the laser ⁇ driving device to this end comprises at least a first and a second sample and hold device, wherein the laser drive apparatus is adapted to one of the sampling and holding devices in the scan mode to operate, while the On the other re sampling and holding device is operated in the hold mode.
  • This is a particularly low-maintenance Realisie ⁇ tion to achieve the aforementioned advantage.
  • the laser driver device comprises a first mixing device, wherein the first mixing device comprises a first, a second and a third input, the first input being coupled to the first input of the laser driver device, the second input being coupled to the second input. coupled to the output of the laser driver device, wherein the third input is coupled to a source for taking into account at least the threshold current of the at least one laser diode.
  • the signal from the source can have no DC component for taking into account the threshold current of the laser. A preparation of the user data by the source can thus be omitted.
  • the first mixing device is configured to form the product of the first input and the signal provided at the second input and then to form the sum of the product and on drit ⁇ th input signal provided.
  • the signal from the source is first multiplied by the first Verstär ⁇ blocking factor and then the Minim ⁇ least added to the fraction to take account of at least the threshold current of a laser diode.
  • generated ⁇ Sig nal that is, the result signal of the summation to ⁇ least a sample and hold device.
  • generated ⁇ Sig nal that is, the result signal of the summation to ⁇ least a sample and hold device.
  • particularly preferred is the already For example, it was envisioned to provide a first and a second sample and hold apparatus operable as described above.
  • the laser driver means comprises an amplifier device comprising a control, that is no regulation, includes its output ⁇ current.
  • Typical amplifier devices for operating a laser diode use a feedback operational amplifier.
  • amplifier devices can also be used in a laser module according to the invention.
  • these have the disadvantage that they require the provision of a shunt resistor for the feedback, which is traversed by the cross-flow, which also flows through the laser diode.
  • the continuously converted in the shunt resistor Ver ⁇ power loss has a negative effect on the efficiency of an amplifier provided with such a device laser module.
  • such an amplifier device without feedback of the output current comprises a current mirror device.
  • the gain can be about the geometry parameters of the input transistor, and the mirroring transistor easily Adjustab ⁇ len.
  • the use of a Stromspie ⁇ gel allows a low-impedance connection of the output transistor, which also has a relatively high capacitance due to its relatively high gate area.
  • the current mirror device comprises the parallel connection of at least two output transistors.
  • the scaling of the gain factor is carried out on the number of specular réelletransis ⁇ tors.
  • the evaluation device comprises at least one comparison device for comparing the actual value with the desired value of the brightness, wherein the at least one comparison device is designed, depending on the result of the comparison, the first gain by a positive or negative Amount of a predetermined step size to modify. Therefore, the comparison device provides only a binary value at its output and thus allows a particularly fast control. Extensive and ⁇ -consuming measures for difference, as is the case for an alternative scheme can be eliminated. By using multiple comparison devices leaves to realize a multi-stage comparison, which allows, especially when using different increments, a particularly precise and fast control.
  • the evaluation device may alternatively also include a subtraction device to form the difference between the actual value of the brightness and the desired value of the brightness, the subtraction device being designed as a function of the difference, the first amplification factor by a positive or negative value of a predefinable Step size to modify.
  • the evaluation device may be adapted to vary the predetermined step size as a function of the amount of Dif ⁇ conference. This also makes it possible to realize a particularly precise control.
  • the evaluation device comprises a second mixing device, wherein the second mixing device comprises a first, a second and a third input, wherein the first input is coupled to the output of the photodiode, wherein the second input with a source for taking into account at least the threshold current of the min ⁇ at least one laser diode is coupled, wherein the third input is coupled to a source for providing a second gain factor.
  • the source coupled to the second input can also take into account the dark current of the photodiode.
  • Preference is given to the second mixing device is adapted to form the difference from the first input and the signal provided at the second input and then to multiply the Diffe ⁇ ence with the provided on the third input signal.
  • the signal provided at the output of the second mixing device therefore reflects the signal which is responsible for the actual laser effect.
  • the evaluation device is therefore preferably further configured to provide the result signal of the multiplication as the actual value of the brightness of the at least one comparison device or the subtraction device.
  • the comparison device or the subtraction device thus receive input signals which are reduced to the essentials and thus enable particularly fast and precise control.
  • a delay device is coupled between the second input of the evaluation device and a desired signal input of the at least one comparison device or the subtraction device. This makes it possible to take into account the transit times of the laser driver, the laser diode and parts of the evaluation device, in particular the second mixing device, when combining the actual value and the setpoint value of the brightness.
  • the evaluation device comprises a counting device whose input is coupled to the at least one comparison device or the subtraction device in order to supply a signal which causes the counting device to count upwards or downwards from a current output value, in particular one correlated with the current step size Amount, wherein the current count of the counting device is correlated with the current, to be set at the laser driver device first gain factor.
  • This measure also contributes to a particularly fast regulation, since no absolute values have to be transmitted, but only one of two possible pulses, the are designed to cause an upward or downward counting.
  • a D / A converter is coupled between the output of the counting device and the second input of the laser driver device. Characterized the digital From ⁇ output signal of the counter is converted into an analog signal, with the then present at the first input of the laser driver device signal is multiplied.
  • the evaluation is excluded sets to modify the current output value of the counting device in response to the signal at the first input of the evaluation ⁇ device.
  • a calibration ⁇ signal as the signal at the first input of Ausretevorrich- tung correction factors for the respective input signal.
  • a calibration signal for example, a constant amplitude value can be used with which only one laser diode of the laser module is driven, that is, the remaining laser diodes are not active. The correction value that occurs after a predefinable period of time can then be used for the counting device in actual operation.
  • the evaluation device comprises a storage device, in this context, wherein the storage device to the first input of the evaluation device on the one hand and the counter on the other hand ge ⁇ coupled, wherein a decoding device coupled between the first input of the evaluation device and the storage device, which is designed as a function of the signal at the first input of the evaluation direction read a value correlated therewith from the memory device, wherein the sum of the current output value and the from the storage device becamele ⁇ Senen value at the output of the counting device is provided.
  • the decoding device serves to address a specific memory cell of the memory device by means of the signal applied to the first input of the evaluation device. Different input signals can address one and the same memory cell. By this procedure, particularly high demands can be made on the stability of the control.
  • the evaluation determined in a calibration value pairs for a signal at the first input of the evaluation device and the autogenous correlated after a predetermined period of time at the counter count may be oriented ⁇ loaded, entered into the storage device, and there to overwrite stored values.
  • the laser drive apparatus Received on the first input to the laser driver device provided data of a digital nature, the laser drive apparatus is adapted, on receipt of a predetermined signal sequence at its output a disabling signal to the at least one laser diode provide convenientlyzu ⁇ are preferred. Is the target value of the brightness of only one zero signal also causes the Ausretevor ⁇ direction or counting apparatus, the disconnection of the source (s) to take account of at least the threshold ⁇ current of the at least one laser diode in the first and / or the second mixing device. This can be achieved a further energy savings.
  • the drive device has a second output for providing position information for the at least one pixel
  • the laser module further comprises a deflection unit having a first input, at which the deflection unit, a second portion of the light emitted by the laser diode during operation is supplied, and a second input which is coupled to the second output of the drive device.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an embodiment of a laser module according to the invention
  • Fig. 2 shows an embodiment of an inventive
  • Laser driver apparatus including laser diode; 3 shows a first embodiment of a arranged in the La ⁇ sertreibervorraum amplifier device.
  • FIG. 4 shows a second embodiment of an amplifier device arranged in the laser driver device
  • Fig. 5 shows an embodiment of an inventive
  • Evaluation device including photodiode
  • FIG. 6 is a block diagram of an embodiment of the coupling between the laser driver device and the evaluation device
  • Fig. 9 shows the time course of various signals from
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a laser module 10 according to the invention. It comprises a drive device 12, which is coupled on the input side to a source 14 for data organized in frames. These include data to be projected useful ⁇ data.
  • a frame comprises a plurality of pixels and a subframe a selection of pixels of a frame.
  • the driving device 12 includes an output to which a position information signal PS is at least one pi xel ⁇ is provided to a deflection unit sixteenth At ei ⁇ nem further output, the drive device 12 provides a target value SH of the brightness of a predeterminable color for at least one pixel of the user data to be projected.
  • This last-mentioned signal SH is fed to a laser driver device 18, which provides at its output drive signals for the presently three laser diodes 20a to 20c, wherein the laser diode 20a is designed, red light, the laser diode 20b is designed, blue light and the laser diode 20c designed is to emit green light.
  • the light emitted from the laser diodes 20a to 20c is supplied to an optical combiner 22.
  • a small proportion of the output signal of the optical combination ⁇ niervorraum 22 is photodiodes 24a to 24c performs conces-.
  • Its output signal RS is correlated with the respective actual value of the brightness of the associated color red, blue, green and is supplied to an evaluation device 26. This is for supplying the target value SH of the brightness of the respective colors as well as the laser driver device 18 with the drive device 12 coupled.
  • the evaluation device 26 is coupled to the laser driver device 18 to adjust the gain VF1 of the laser driver device 18.
  • the predominant part of the output signal of the optical combiner 22 is the deflection unit 16 leads ⁇ which projected the evaluation of the supplied from the Anticianvor- 12 position information signal PS, the predetermined by the source 14 user data on a projection surface 28 ⁇ .
  • Fig. 2 shows in a more detailed representation of the laser drive device 18 including a laser diode 20.
  • a mixing device 30 in the first, the target value signal SH is multiplied by ⁇ the brightness with the gain VFl. Subsequently, an offset signal OS1 is added in order to take into account the threshold current of the respective laser diode 20.
  • the result of the summation is provided to a sample and hold device 32 ready ⁇ which presently comprises a first 34a and a second sample and hold circuit 34b.
  • a changeover switch 36 serves to couple in the hold mode be ⁇ -sensitive sample and hold stage 34a or 34b with an amplifier device 38, which in turn drives the laser diode 20th This procedure is available for processing at least one clock period of the Pi ⁇ xeltaktes clock. High requirements with regard to resolution and other transient properties with regard to the edge steepness of the output current I a provided to the laser diode 20 can therefore be taken into account by suitably designing only the amplifier device 38.
  • a variation in the brightness of the projected image can be achieved by way of the signal OS1 if the value for the signal OS1 is equally changed during the activation of all the laser diodes 20a to 20c.
  • FIG. 3 shows a first embodiment of a ver ⁇ stronger device 38.
  • This is realized without control of the output current, that is, it operates on the principle of control. This makes it possible to keep the power loss in the output path extremely low.
  • no element is provided in order to regulate the output current I from ⁇ a.
  • the amplifier device 38 operates on the principle of a current mirror. Thereby, the input current I e using the transistors Tl, T2 is converted into a much stronger output current I a .
  • a driver device 40 may be provided between the transistors Tl and T2.
  • a second embodiment of a Ver ⁇ amplifier device 38 is shown.
  • the current mirror device comprises the parallel connection of at least two output transistors T2a to T2n.
  • Fig. 5 shows an embodiment of a erfindungsge ⁇ MAESSEN evaluation device 26, including photodiode 24. This comprises a mixer 40, supplied by the photodiode 24 is supplied by an amplifier device 42 amplified signal RS.
  • an offset signal OS2 is subtracted to account for the portion of the optical output of the laser at the threshold and the dark current of the Pho ⁇ todiode 24th
  • the result of the subtraction is multiplied by a gain factor VF2.
  • the resulting product is fed as the actual value IH of the brightness ⁇ a comparison device 44. This 1, but this is delayed using a delay device 46 to take into account the transit times of the forward path, see FIG. 2, and the reverse path, see FIG. 5. This ensures that in each case related values of the desired value and the actual value SH IH brightness with ⁇ each other are compared.
  • the comparison device 44 provides at its output a counting signal ZS, which is supplied to a counting device 48.
  • the count signal ZS is implemented as a binary signal, counting up or down according to a signal.
  • the counter 48 is initiated by a aktuel ⁇ len output value up or down to count out, especially one with a current increment kor ⁇ rel investigating amount.
  • the counter 48 provides at its output the current gain factor VFl, which is correlated with the current count of the counter 48.
  • Fig. 6 shows a schematic representation of a more detailed section of Fig. 1, wherein from Fig. 6 shows a further embodiment of the in Fig. 5 shown in more detail evaluation device 26. This comprises a memory device 50, to which the signal SH is supplied via a decoding device 52.
  • the De ⁇ coding device 52 is used to read in dependence of a k ⁇ tual signal SH so that a correlated value from the storage device 50 and provide to the counting device 48th
  • the counting device is excluded sets, ready determine a value ⁇ at its output as a signal VFl that the sum of the current output value and the value read from the storage device 50.
  • the storage device 50 can be filled in advance in a calibration mode with pairs of values, ie with values for the signal SH and the associated correlated counter readings which occur at the counting device 48 after a predeterminable period of time.
  • a signal SH can be applied to the laser module 10, with which only one laser diode 20a to 20c with a constant amplitude value is driven while the other laser diodes are not active.
  • FIG. 7 shows, as a curve a), the real dependence of the optical power P opt of a laser diode on the current I a flowing through it, while curve b) shows this dependence in a linearized form, as seen in FIG achieve corresponding entries in the storage device 50.
  • FIG. 8 shows, by way of example, the value W stored in the storage apparatus 50 for the respective current I a .
  • the iteration time of the time ⁇ discrete regulation falls within the image to be projected at a low spatial frequency, and the control error at high spatial frequency because it workspaces quickly wech ⁇ clauses than that an iterative OFF control completely, he could ⁇ follow.
  • Fig. 9 shows a schematic representation of the time course of the clock signal Clock (curve a), the target ⁇ value SH and the actual value IH of the brightness (curve b), the count signal ZS (curve c), the Verstär ⁇ kung factor VF1 ( Curve d) and the error Err (curve e).
  • the actual value IH of the brightness is below the setpoint SH of the brightness.
  • Loading ⁇ support of the error Err is 25%.
  • the output signal ZS of the comparator 44 of the Ausensevorrich ⁇ device 26 corresponds to logic zero. This leads to a counting up and thus to an increase of the amplification factor VF1 by a predetermined step size.
  • the increase in the United ⁇ amplification factor VF1 leads to an increase of the actual value IH of the brightness in the time domain 2. This reduces however, since the actual value IH of the brightness is still below the setpoint SH of the brightness, the count signal ZS remains at logic zero, whereby the amplification factor VF1 is again increased for the pixel to be displayed in the third time range. In the time domain 3, the actual value IH of the brightness is now above the setpoint SH. As a result, the count signal ZS changes to logic one. The gain VF1 is lowered for the pixel to be displayed in the fourth time range.
  • the error Err increases in the fourth time range again somewhat, since the target value of HH to be displayed for the fourth time domain pixel another gain VF1 needed as the the third time range to be displayed Pi xel ⁇ .
  • it is regulated continuously by ascertaining the gain for the time range n + 1 by comparing the actual value IH with the desired value SH of the brightness in an n-th time range.
  • FIG. 10 shows a schematic representation of the time course of various signals in connection with the transmission of a switch-off signal to the laser driver device 16.
  • Curve a) shows the time profile of the clock signal clock
  • curve b) of the output of the Laserdio ⁇ de optical power P op tist and the ent ⁇ speaking optical target power P op tsoii / curve c) of the switch-off signal AS curve d) of the red component SH R (without offset) of the signal SH
  • the values of the actual optical power P op tist and the corresponding desired optical power P op tsoii can be calculated from the parameters of the arrangement, in particular taking into account the values for SH, IH, VF1, VF2, OS1, OS2 and the transfer functions of the participating amplifiers, Driver, laser diode and photodiode.
  • SH R , SH B , SH G As soon as all input signals SH R , SH B , SH G are simultaneously at zero, it is checked whether the difference between Poptist and Poptsoii is below a predefinable threshold value. If this is the case, then this is evaluated as the switch-off signal for the laser driver device 16.
  • the OFF ⁇ signal AS is generated and permanently ge to logic one puts ⁇ .
  • the counting signal ZS can also be evaluated.
  • the time domain is apparent 3 et seq.
  • the count signal alternates ZS when the Diffe ⁇ rence between the signal IH and the signal SH, entspre ⁇ accordingly a difference between P op Tis and P op TSoll , is below a certain threshold.
  • a laser module 10 it is not necessary for the control in egg ⁇ nem a laser module 10 according to the invention to provide an evaluation for each laser diode 20a to 20c. It would also be possible to carry out a control via fewer photodiodes, for example while observing the respective sum signal, the gain factor belonging to the respective laser diode being determined by calculation.
  • the step size of the described counting ⁇ device could be designed dynamically. In this connection, a subtracting device may be used to form the difference between the actual value IH of the brightness and the setpoint value SH of the brightness. Depending on the difference, the step size can be set. Thus, a substantial increase in Regelgeschwindig ⁇ ness could be achieved.
  • a color resolution of 8 bits could (bearing in mind that deviate ⁇ deviation between cross-current I a and optical Output power P op t / see Fig. 7, alone already 1, 56% ⁇ , which corresponds to a 6-bit resolution), a smallest pulse width of 9 ns, rise and fall times of the current I a (10% - 90%, 90% - 10%) of less than 2 ns and an efficiency of 85 "6.
  • the transverse current required for a laser diode 20 was below 0, 5 A.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Laser-Modul (10) für Projektionsanwendungen umfassend: eine Ansteuervorrichtung (12) mit einem Eingang zum Koppeln mit einer Quelle (14) für in Frames organisierte Daten, die zu projizierende Nutzdaten umfassen, wobei ein Frame eine Vielzahl von Pixeln umfasst, wobei ein Subframe eine Auswahl von Pixeln eines Frames umfasst, und mindestens einem ersten Ausgang zur Bereitstellung eines Sollwerts (SH) der Helligkeit mindestens einer vorgebbaren Farbe für mindestens ein Pixel der zu projizierenden Nutzdaten; eine Lasertreibervorrichtung (18) mit einem ersten Eingang, der mit dem ersten Ausgang (SH) der Ansteuervorrichtung (12) gekoppelt ist, mindestens einem Ausgang zur Bereitstellung eines Ansteuersignals für mindestens eine erste Laserdiode (20) und einem zweiten Eingang zum Einstellen eines ersten Verstärkungsfaktors (VFl) der Lasertreibervorrichtung; mindestens eine Laserdiode (20), die mit dem mindestens einen Ausgang der Lasertreibervorrichtung (18) gekoppelt ist; mindestens eine Photodiode (24) mit einem Ausgang zur Bereitstellung eines Istwerts (IH) der Helligkeit, wobei die Photodiode (24) derart zu der mindestens einen Laserdiode (20) angeordnet ist, dass zumindest ein erster Anteil des von der Laserdiode (20) im Betrieb emittierten Lichts von der Photodiode (24) erfassbar ist; und eine Auswertevorrichtung (26) mit einem ersten Eingang, der zur Zuführung eines Istwerts (IH) der Helligkeit mit dem Ausgang der mindestens einen Photodiode (24) gekoppelt ist, einem zweiten Eingang, der zur Zuführung eines Sollwerts (SH) der Helligkeit mit dem zweiten Ausgang der Ansteuervorrichtung (12) gekoppelt ist, und einem Ausgang, der zum Einstellen des ersten Verstärkungsfaktors (VF1) der Lasertreibervorrichtung (18) mit dem zweiten Eingang der Lasertreibervorrichtung (18) gekoppelt ist; wobei die Auswertevorrichtung (26) ausgelegt ist, den ersten Verstärkungsfaktor (VF1) der Lasertreibervorrichtung (18) innerhalb eines Subframes zu regeln. Sie betrifft überdies ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben eines Laser-Moduls (10).

Description

Beschreibung
Laser-Modul und Verfahren zum Betreiben eines Laser- Moduls
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Laser-Modul für Projektionsanwendungen umfassend eine Ansteuervorrichtung mit einem Eingang zum Koppeln mit einer Quelle für in Frames organisierte Daten, die zu projizierende Nutzdaten umfassen, wobei ein Frame eine Vielzahl von Pixeln um- fasst, wobei ein Subframe eine Auswahl von Pixeln eines Frames umfasst, und mindestens einem ersten Ausgang zur Bereitstellung eines Sollwerts der Helligkeit mindestens einer vorgebbaren Farbe für mindestens ein Pixel der zu projizierenden Nutzdaten, eine Lasertreibervorrichtung mit einem ersten Eingang, der mit dem ersten Ausgang der Ansteuervorrichtung gekoppelt ist, mindestens einem Aus- gang zur Bereitstellung eines Ansteuersignais für mindes¬ tens eine erste Laserdiode und einem zweiten Eingang zum Einstellen eines ersten Verstärkungsfaktors der Lasertreibervorrichtung, mindestens eine Laserdiode, die mit dem mindestens einen Ausgang der Lasertreibervorrichtung gekoppelt ist, mindestens eine Photodiode mit einem Aus¬ gang zur Bereitstellung eines Istwerts der Helligkeit, wobei die Photodiode derart zu der mindestens einen La¬ serdiode angeordnet ist, dass zumindest ein erster Anteil des von der Laserdiode im Betrieb emittierten Lichts von der Photodiode erfassbar ist, und eine Auswertevorrichtung mit einem ersten Eingang, der zur Zuführung eines Istwerts der Helligkeit mit dem Ausgang der mindestens einen Photodiode gekoppelt ist, einem zweiten Eingang, der zur Zuführung eines Sollwerts der Helligkeit mit dem zweiten Ausgang der Ansteuervorrichtung gekoppelt ist, und einem Ausgang, der zum Einstellen des ersten Verstärkungsfaktors der Lasertreibervorrichtung mit dem zweiten Eingang der Lasertreibervorrichtung gekoppelt ist. Sie betrifft überdies ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben eines derartigen Laser-Moduls.
Stand der Technik
Wenngleich die nachfolgenden Ausführungen ihrer praktischen Bedeutung wegen auf ein Lasersystem mit den drei Grundfarben Rot, Grün und Blau bezogen sind, so ist, wie für den Fachmann offensichtlich, die vorliegende Erfindung auch auf Lasersysteme mit weniger oder mehr Farben anwendbar .
Bei der der Erfindung zugrunde liegenden Problematik wird das von den Laserdioden abgegebene Licht über eine opti¬ sche Kombiniervorrichtung derart überlagert, dass das an eine Ablenkeinheit abgegebene Ausgangssignal der additi¬ ven und gewichteten Überlagerung der Einzelspektren entspricht. Die Gewichtung erfolgt über die Einstellung des Verstärkungsfaktors bei der Ansteuerung der jeweiligen Laserdiode. Dies wird durch entsprechende Variation des die jeweilige Laserdiode stimulierenden Querstroms er¬ reicht .
Bei einem aus dem Stand der Technik bekannten, gattungsgemäßen Laser-Modul der Firma Motorola wird zur Berück- sichtigung insbesondere der Temperaturabhängigkeit ver¬ schiedener Eigenschaften eines derartigen Laser-Moduls eine Zeile außerhalb des zu projizierenden Nutzdatenfra¬ mes als Referenzzeile übertragen und zusätzlich zum Nutz- datenframe angezeigt. Durch Vergleich des Sollwerts der Helligkeit mit dem Istwert der Helligkeit wird über meh¬ rere Pixel der Referenzzeile hinweg eine Kalibrierung des Laser-Moduls, insbesondere durch Einstellung des Verstär- kungsfaktors der Lasertreibervorrichtung, vorgenommen. Der durch Auswertung der Referenzzeile ermittelte Parame¬ tersatz wird anschließend für die Anzeige des gesamten Frames verwendet.
Daraus ergibt sich einerseits der Nachteil, dass die Quelle für die zu projizierenden Nutzdaten ausgelegt sein muss, ein derartiges Referenzsignal zu erzeugen. Zum an¬ deren wird die Referenzeile zusätzlich zu den Nutzdaten projiziert, was zu einer unerwünschten Störung des proji¬ zierten Gesamtbildes führt. Eine mechanische Abschattung der Referenzzeile ist äußerst schwierig. Dies wird beson¬ ders deutlich, wenn man sich vor Augen hält, dass bei einem Bild nach dem XGA (Extended Graphics Array) -Standard das anzuzeigende Bild eine Auflösung von 1024 X 768 Pixel umfasst. Demnach müsste genau eine von 769 Zeilen (768 Zeilen Nutzdaten plus eine Referenzzeile) abgedeckt wer¬ den, was technisch mit vertretbarem Aufwand unmöglich ist. Weiterhin ist die Qualität des mit einem Laser-Modul nach dem Stand der Technik projizierten Bildes, insbesondere bei weißen Bildinhalten, unbefriedigend. Abhängig von der Position des Pixels innerhalb des projizierten Bildes können sich unerwünschte Farbunterschiede ergeben. Ähnliche Systeme sind bekannt von den Firmen Microvision und Symbol. Darstellung der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Laser-Modul derart weiter¬ zubilden, dass damit die Projektion von Nutzdaten insbesondere mit weißen Bildinhalten, von hoher Qualität, ohne die Notwendigkeit der Projektion einer zusätzlichen Referenzzeile ermöglicht wird. Überdies soll ein entsprechen¬ des Verfahren zum Betreiben eines Laser-Moduls bereitge¬ stellt werden.
Diese Aufgaben werden gelöst mit einem Laser-Modul mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Patentanspruch 26.
Der vorliegenden Erfindung liegen mehrere Erkenntnisse zugrunde: Der Verstärkungsfaktor der Lasertreibervorrichtung ist temperaturabhängig. Wie Versuche gezeigt haben, kann sich die Temperatur bereits innerhalb eines anzuzei¬ genden Bildes derart ändern, dass sich störende Färb- o- der Helligkeitsunterschiede, je nach Anzahl der im Laser- Modul verwendeten Laserdioden unterschiedlicher Farbe, ergeben. Besonders deutlich wird dies bei der Projektion weißer Pixel, das heißt ein Pixel im oberen Bereich eines Bildes kann warmweiß erscheinen, während ein Pixel im un¬ teren Bereich eines Bildes kaltweiß erscheint, obwohl die zugehörigen von der Quelle bereitgestellten Daten ein und dieselbe Farbe betreffen. Genauere Untersuchungen haben ergeben, dass die Erwärmung einer Laserdiode zu Wellenlängenänderungen führt. Die Verschiebung beträgt etwa 0,25 bis 0,3 nm/K, wobei sich das Maximum der Strahlung bei Erwärmung durch Verringerung des Bandabstandes hin zu längeren Wellenlängen verschiebt. Dieses Problem wird um- so dominanter, je höher der Integrationsgrad der Applika¬ tion ist, da dadurch zum einen die Verlustleistung weniger gut abgeführt werden kann und zum anderen eine stärke Kopplung der Laserdioden untereinander vorliegt. Dies be- deutet, dass die Übertragungseigenschaften der jeweiligen Laserdiode mit der Ansteuerung der jeweils anderen Laserdioden als auch der eigenen Laserdiode korreliert sind und dies in einem Zeitbereich, der im Bereich der Projektion einer Zeile liegen kann. Eine optimale Strategie zur Vermeidung dieser Nachteile, die überdies den Vorteil bietet, dass keine Referenzzeile projiziert wird, besteht erfindungsgemäß darin, die Aus¬ wertevorrichtung derart auszulegen, dass sie den Verstärkungsfaktor der Lasertreibervorrichtung innerhalb eines Subframes, insbesondere adaptiv, regelt. Durch diese Ma߬ nahme können Schwankungen von Betriebsparametern, insbesondere Temperaturänderungen, die den Verstärkungsfaktor der Lasertreibervorrichtung beeinflussen, bereits innerhalb eines zu projizierenden Bildes berücksichtigt, ins- besondere korrigiert werden. Die Quelle der Bilddaten braucht nicht für die Anzeige einer Referenzzeile erwei¬ tert werden. Im Ergebnis lässt sich mit einem erfindungs¬ gemäßen Laser-Modul ein deutlich höherer Wirkungsgrad erzielen als beim Stand der Technik, da keine Energie für die Anzeige der Referenzzeile beziehungsweise die Erzeu¬ gung der Referenzzeile aufgewendet werden braucht. Dies ist insbesondere bei mobilen Anwendungen eines derartigen Laser-Moduls, beispielsweise in einem Mobiltelefon, einem PDA oder dergleichen, die sich durch einen begrenzten E- nergievorrat auszeichnen, von Vorteil. Durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise kann eine besonders hohe Färb- auflösung bereitgestellt werden. Die Regelung des Verstärkungsfaktors der Lasertreibervorrichtung innerhalb eines Subframes kann analog oder digital oder teilweise analog und teilweise digital erfolgen. Zur Klarstellung sei nochmals darauf hingewiesen: Die für die Regelung ausgewerteten Pixel sind zu projizierende Nutzdaten und nicht Daten von zusätzlich zu den Nutzdaten übertragenen Referenzpixeln bzw. Referenzzeilen. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird innerhalb der Subframes adaptiv geregelt.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Auswertevorrichtung ausgelegt, die Regelung zeitdiskret durch Auswertung eines ersten Pixels eines Subframes zur Einstellung des ersten Verstärkungsfaktors der Lasertrei- bervorrichtung für die Projektion mindestens eines mittelbar oder unmittelbar nachfolgenden Pixels des Subframes durchzuführen. Je dichter das auszuwertende Pixel und das nachfolgende Pixel zusammen liegen, umso höher ist die dadurch erzielbare Bildqualität. Besonders vorteilhaft ist dabei die Lasertreibervorrich¬ tung ausgelegt, den ersten Verstärkungsfaktor während der Projektion eines Pixels konstant zu halten. Dadurch be¬ einflussen Maßnahmen zur n Regelung, insbesondere zur Ermittlung des neu einzustellenden ersten Verstärkungsfak- tors, die Anzeige des aktuellen Pixels nicht.
Besonders bevorzugt umfasst zu diesem Zweck die Laser¬ treibervorrichtung zumindest eine erste und eine zweite Abtast- und Haltevorrichtung, wobei die Lasertreibervorrichtung ausgelegt ist, eine der Abtast- und Haltevor- richtungen im Abtastmodus zu betreiben, während die ande- re Abtast- und Haltevorrichtung im Haltemodus betrieben wird. Dies stellt eine besonders aufwandsarme Realisie¬ rung zur Erzielung des erwähnten Vorteils dar.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung umfasst die Laser- treibervorrichtung eine erste Mischvorrichtung, wobei die erste Mischvorrichtung einen ersten, einen zweiten und einen dritten Eingang umfasst, wobei der erste Eingang mit dem ersten Eingang der Lasertreibervorrichtung gekoppelt ist, wobei der zweite Eingang mit dem zweiten Ein- gang der Lasertreibervorrichtung gekoppelt ist, wobei der dritte Eingang mit einer Quelle zur Berücksichtigung zumindest des Schwellstroms der mindestens einen Laserdiode gekoppelt ist. Durch das Vorsehen einer derartigen Mischvorrichtung kann das Signal von der Quelle keinen Gleich- anteil zur Berücksichtigung des Schwellstroms des Lasers aufweisen. Eine Aufbereitung der Nutzdaten seitens der Quelle kann somit entfallen.
Bevorzugt ist dabei die erste Mischvorrichtung ausgelegt, das Produkt aus dem am ersten Eingang und dem am zweiten Eingang bereitgestellten Signal zu bilden und anschließend die Summe zu bilden aus dem Produkt und dem am drit¬ ten Eingang bereitgestellten Signal. Dadurch wird zunächst das Signal von der Quelle mit dem ersten Verstär¬ kungsfaktor multipliziert und anschließend der Anteil zur Berücksichtigung zumindest des Schwellstroms der mindes¬ tens einen Laserdiode hinzuaddiert.
Bevorzugt wird das, wie zuvor beschrieben, erzeugte Sig¬ nal, das heißt das Ergebnissignal der Summenbildung, zu¬ mindest einer Abtast- und Haltevorrichtung bereitge- stellt. Besonders bevorzugt ist jedoch das bereits er- wähnte Vorsehen einer ersten und einer zweiten Abtast- und Haltevorrichtung, die, wie oben beschrieben, betrieben werden.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung umfasst die Lasertreibervorrichtung eine Verstärkervorrichtung, die eine Steuerung, das heißt keine Regelung, ihres Ausgangs¬ stroms umfasst. Typische Verstärkervorrichtungen zum Betreiben einer Laserdiode verwenden einen rückgekoppelten Operationsverstärker. Selbstverständlich können der- artige Verstärkervorrichtungen ebenfalls in einem erfindungsgemäßen Laser-Modul verwendet werden. Diese haben jedoch den Nachteil, dass sie für die Rückkopplung das Vorsehen eines Shunt-Widerstands benötigen, der vom Querstrom, der auch die Laserdiode durchfließt, durchflössen wird. Die fortwährend im Shunt-Widerstand umgesetzte Ver¬ lustleistung wirkt sich jedoch negativ auf den Wirkungsgrad eines mit einer derartigen Verstärkervorrichtung versehenen Laser-Moduls aus. In dem eingangs erwähnten Stand der Technik ist jedoch zur Erzielung einer halbwegs brauchbaren Bildqualität eine derartige Regelung des Aus¬ gangsstroms der Lasertreibervorrichtung nötig, da eine Regelung der optischen Ausgangsleistung in Abhängigkeit des Eingangssignals ohnehin nur zu Beginn bzw. zum Ende eines jeden Frames vorgenommen wird. Ein erfindungsgemä- ßes Laser-Modul hingegen mit einer Regelung des Verstärkungsfaktors innerhalb von Subframes ermöglicht nun die Verwendung von Verstärkervorrichtungen, bei denen der Ausgangsstrom lediglich gesteuert wird. Dadurch entfällt die Verwendung eines Shunt-Widerstands, wodurch sich der Wirkungsgrad eines derartigen Laser-Moduls signifikant erhöht. Hierdurch wird der Einsatz eines erfindungsgemä¬ ßen Laser-Moduls in mobilen Geräten begünstigt.
Bevorzugt umfasst eine derartige Verstärkervorrichtung ohne Rückkopplung des Ausgangsstroms eine Stromspiegel- Vorrichtung. Der Verstärkungsfaktor lässt sich über die Geometrieparameter des eingangsseitigen Transistors sowie des spiegelnden Transistors auf einfache Weise einstel¬ len. Überdies ermöglicht die Verwendung eines Stromspie¬ gels eine niederohmige Anbindung des Ausgangstransistors, der aufgrund seiner relativ hohen Gatefläche auch eine relativ hohe Kapazität aufweist.
Besonders bevorzugt umfasst die Stromspiegelvorrichtung die Parallelschaltung von mindestens zwei Ausgangstransistoren. Dabei erfolgt die Skalierung des Verstärkungs- faktors über die Anzahl der spiegelnden Ausgangstransis¬ toren .
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Laser-Moduls umfasst die Auswertevorrichtung mindestens eine Vergleichsvorrichtung zum Verglei- chen des Istwerts mit dem Sollwert der Helligkeit, wobei die mindestens eine Vergleichsvorrichtung ausgelegt ist, in Abhängigkeit des Ergebnisses des Vergleichs den ersten Verstärkungsfaktor um einen positiven oder negativen Betrag einer vorgebbaren Schrittweite zu modifizieren. Die Vergleichsvorrichtung stellt daher an ihrem Ausgang lediglich einen binären Wert bereit und ermöglicht damit eine besonders schnelle Regelung. Umfangreiche und auf¬ wändige Maßnahmen zur Differenzbildung, wie dies bei einer alternativen Regelung der Fall ist, können entfallen. Durch Verwendung mehrerer Vergleichsvorrichtungen lässt sich ein mehrstufiger Vergleich realisieren, der, insbesondere bei Verwendung unterschiedlicher Schrittweiten, eine besonders präzise und schnelle Regelung ermöglicht.
Unabhängig davon kann die Auswertevorrichtung alternativ auch eine Subtraktionsvorrichtung umfassen, um die Differenz aus dem Istwert der Helligkeit und dem Sollwert der Helligkeit zu bilden, wobei die Subtraktionsvorrichtung ausgelegt ist, in Abhängigkeit der Differenz den ersten Verstärkungsfaktor um einen positiven oder negativen Be- trag einer vorgebbaren Schrittweite zu modifizieren. Dabei kann die Auswertevorrichtung ausgelegt sein, die vorgebbare Schrittweite in Abhängigkeit des Betrags der Dif¬ ferenz zu variieren. Auch dadurch lässt sich eine besonders präzise Regelung realisieren. Bevorzugt umfasst die Auswertevorrichtung eine zweite Mischvorrichtung, wobei die zweite Mischvorrichtung einen ersten, einen zweiten und einen dritten Eingang umfasst, wobei der erste Eingang mit dem Ausgang der Photodiode gekoppelt ist, wobei der zweite Eingang mit einer Quelle zur Berücksichtigung zumindest des Schwellstroms der min¬ destens einen Laserdiode gekoppelt ist, wobei der dritte Eingang mit einer Quelle zur Bereitstellung eines zweiten Verstärkungsfaktors gekoppelt ist. Die mit dem zweiten Eingang gekoppelte Quelle kann überdies auch den Dunkel- ström der Photodiode berücksichtigen. Bevorzugt ist dabei die zweite Mischvorrichtung ausgelegt, die Differenz aus dem am ersten Eingang und dem am zweiten Eingang bereitgestellten Signal zu bilden und anschließend die Diffe¬ renz mit dem am dritten Eingang bereitgestellten Signal zu multiplizieren. Das am Ausgang der zweiten Mischvorrichtung bereitgestellte Signal spiegelt daher den Sig- nalanteil wider, der für den eigentlichen Lasereffekt verantwortlich ist. Die Auswertevorrichtung ist deshalb bevorzugt weiterhin ausgelegt, das Ergebnissignal der Multiplikation als Istwert der Helligkeit der mindestens einen Vergleichsvorrichtung oder der Subtraktionsvorrichtung bereitzustellen. Die Vergleichsvorrichtung beziehungsweise die Subtraktionsvorrichtung erhalten damit Eingangssignale, die auf das Wesentliche reduziert sind und damit eine besonders schnelle und präzise Regelung ermöglichen.
Bevorzugt ist zwischen den zweiten Eingang der Auswertevorrichtung und einem Sollsignaleingang der mindestens einen Vergleichsvorrichtung oder der Subtraktionsvorrichtung eine Verzögerungsvorrichtung gekoppelt. Damit lassen sich die Laufzeiten des Lasertreibers, der Laserdiode und von Teilen der Auswertevorrichtung, insbesondere der zweiten Mischvorrichtung, bei der Zusammenführung von Istwert und Sollwert der Helligkeit berücksichtigen.
In vorteilhafter Weise umfasst die Auswertevorrichtung eine Zählvorrichtung, deren Eingang mit der mindestens einen Vergleichsvorrichtung oder der Subtraktionsvorrichtung gekoppelt ist, um ein Signal zuzuführen, das die Zählvorrichtung veranlasst, von einem aktuellen Ausgangswert aus aufwärts oder abwärts zu zählen, insbesondere einen mit der aktuellen Schrittweite korrelierten Betrag, wobei der aktuelle Zählerstand der Zählvorrichtung mit dem aktuellen, an der Lasertreibervorrichtung einzustellenden ersten Verstärkungsfaktor korreliert ist. Auch diese Maßnahme trägt zu einer besonders schnellen Rege- lung bei, da keine Absolutwerte übertragen werden müssen, sondern lediglich einer von zwei möglichen Impulsen, die ausgelegt sind ein Aufwärts- oder Abwärtszählen zu veranlassen .
Bevorzugt ist dabei zwischen den Ausgang der Zählvorrichtung und den zweiten Eingang der Lasertreibervorrichtung ein D/A-Wandler gekoppelt. Dadurch wird das digitale Aus¬ gangssignal der Zählvorrichtung in ein analoges Signal gewandelt, mit dem dann das am ersten Eingang der Lasertreibervorrichtung anliegende Signal multipliziert wird.
Besonders bevorzugt ist die Auswertevorrichtung ausge- legt, den aktuellen Ausgangswert der Zählvorrichtung in Abhängigkeit des Signals am ersten Eingang der Auswerte¬ vorrichtung zu modifizieren. Dies eröffnet die Möglichkeit, bereits werkseitig durch Verwenden eines Kalibrier¬ signals als Signal am ersten Eingang der Auswertevorrich- tung Korrekturfaktoren für das jeweilige Eingangssignal zu ermitteln. Als Kalibriersignal kann beispielsweise ein konstanter Amplitudenwert verwendet werden, mit dem nur eine Laserdiode des Laser-Moduls angesteuert wird, das heißt die verbleibenden Laserdioden sind nicht aktiv. Der sich nach einer vorgebbaren Zeitdauer einstellende Korrekturwert kann dann für die Zählvorrichtung im tatsächlichen Betrieb verwendet werden.
Bevorzugt umfasst die Auswertevorrichtung in diesem Zusammenhang eine Speichervorrichtung, wobei die Speicher- Vorrichtung mit dem ersten Eingang der Auswertevorrichtung einerseits und der Zählvorrichtung andererseits ge¬ koppelt ist, wobei zwischen den ersten Eingang der Auswertevorrichtung und der Speichervorrichtung eine Dekodiervorrichtung gekoppelt ist, die ausgelegt ist, in Ab- hängigkeit des Signals am ersten Eingang der Auswertevor- richtung einen damit korrelierten Wert aus der Speichervorrichtung auszulesen, wobei die Summe aus dem aktuellen Ausgangswert und dem aus der Speichervorrichtung ausgele¬ senen Wert am Ausgang der Zählvorrichtung bereitgestellt wird. Die Dekodiervorrichtung dient dazu, mittels des am ersten Eingang der Auswertevorrichtung anliegenden Signals eine bestimmte Speicherzelle der Speichervorrichtung anzusprechen. Dabei können verschiedene Eingangssignale ein und dieselbe Speicherzelle adressieren. Durch diese Vorgehensweise lassen sich besonders hohe Anforderungen an die Stabilität der Regelung realisieren.
Wie bereits erwähnt, kann die Auswertevorrichtung ausge¬ legt sein, in einem Kalibriermodus ermittelte Wertepaare für ein Signal am ersten Eingang der Auswertevorrichtung und den sich nach einer vorgebbaren Zeitdauer an der Zählvorrichtung einstellenden korrelierten Zählerstand in die Speichervorrichtung einzutragen und dort abgelegte Werte zu überschreiben.
Bevorzugt sind die am ersten Eingang an die Lasertreiber- Vorrichtung bereitgestellten Daten digitaler Natur, wobei die Lasertreibervorrichtung ausgelegt ist, bei Empfang einer vorgebbaren Signalfolge an seinem Ausgang ein Abschaltsignal an die mindestens eine Laserdiode bereitzu¬ stellen. Besteht der Sollwert der Helligkeit nur noch aus einem Nullsignal, veranlasst überdies die Auswertevor¬ richtung oder die Zählvorrichtung die Abschaltung der Quelle (n) zur Berücksichtigung zumindest des Schwell¬ stroms der mindestens einen Laserdiode in der ersten und/oder der zweiten Mischvorrichtung. Dadurch kann eine weitere Energieersparnis erzielt werden. Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Ansteuervorrichtung einen zweiten Ausgang zur Bereitstellung von Positionsinformation für das mindestens eine Pixel, wobei das Laser-Modul weiterhin eine Ablenkeinheit mit einem ersten Eingang umfasst, an dem der Ablenkeinheit ein zweiter Anteil des von der Laserdiode im Betrieb emittierten Lichts zugeführt wird, und einem zweiten Eingang, der mit dem zweiten Ausgang der Ansteuervorrichtung gekoppelt ist.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Laser-Modul be¬ schriebenen bevorzugten Ausführungsformen und deren Vor- teile gelten entsprechend, soweit anwendbar, für das er¬ findungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Laser- Moduls .
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Nachfolgenden werden nunmehr Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefüg- ten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Laser-Moduls;
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Lasertreibervorrichtung einschließlich Laserdio- de ; Fig. 3 ein erstes Ausführungsbeispiel einer in der La¬ sertreibervorrichtung angeordneten Verstärkervorrichtung;
Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel einer in der La- sertreibervorrichtung angeordneten Verstärkervorrichtung;
Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Auswertevorrichtung einschließlich Photodiode;
Fig. 6 ein Prinzipschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Kopplung zwischen Lasertreibervorrichtung und Auswertevorrichtung;
Fig. 7 für eine Laserdiode den Verlauf der optischen
Leistung Popt über dem Querstrom der Laserdiode ohne (Kurvenzug a) ) und mit (Kurvenzug b) ) Be- rücksichtigung der Krümmung des Verlaufs bei der
Ansteuerung der Lasertreibervorrichtung;
Fig. 8 für das Beispiel von Fig. 7 eine mittels der im
Zusammenhang mit Fig. 6 erwähnten Speichervorrichtung erzielbare Korrektur durch Modifikation des Ausgangswerts der Zählvorrichtung;
Fig. 9 den zeitlichen Verlauf verschiedener Signale von
Fig. 5 und daraus abgeleiteter Signale; und
Fig. 10 den zeitlichen Verlauf verschiedener Signale im
Zusammenhang mit der Übertragung einer vorgebba- ren Signalfolge zur Umsetzung eines Abschaltsig¬ nals für die mindestens eine Laserdiode. Bevorzugte Ausführung der Erfindung
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Laser-Moduls 10. Es umfasst eine Ansteuervorrichtung 12, die eingangsseitig mit einer Quelle 14 für in Frames organisierte Daten ge- koppelt ist. Diese Daten umfassen zu projizierende Nutz¬ daten. Dabei umfasst ein Frame eine Vielzahl von Pixeln und ein Subframe eine Auswahl von Pixeln eines Frames. Die Ansteuervorrichtung 12 umfasst einen Ausgang, mit dem ein Positionsinformationssignal PS für mindestens ein Pi¬ xel an eine Ablenkeinheit 16 bereitgestellt wird. An ei¬ nem weiteren Ausgang stellt die Ansteuervorrichtung 12 einen Sollwert SH der Helligkeit einer vorgebbaren Farbe für mindestens ein Pixel der zu projizierenden Nutzdaten bereit. Dieses zuletzt genannte Signal SH wird einer La- sertreibervorrichtung 18 zugeführt, die an ihrem Ausgang Ansteuersignale für vorliegend drei Laserdioden 20a bis 20c bereitstellt, wobei die Laserdiode 20a ausgelegt ist, rotes Licht, die Laserdiode 20b ausgelegt ist, blaues Licht und die Laserdiode 20c ausgelegt ist, grünes Licht zu emittieren.
Das von den Laserdioden 20a bis 20c emittierte Licht wird einer optischen Kombiniervorrichtung 22 zugeführt. Ein geringer Anteil des Ausgangssignals der optischen Kombi¬ niervorrichtung 22 wird Photodioden 24a bis 24c zuge- führt. Deren Ausgangssignal RS ist mit dem jeweiligen Istwert der Helligkeit der zugehörigen Farbe Rot, Blau, Grün korreliert und wird einer Auswertevorrichtung 26 zugeführt. Diese ist zur Zuführung des Sollwerts SH der Helligkeit der entsprechenden Farben ebenso wie die La- sertreibervorrichtung 18 mit der Ansteuervorrichtung 12 gekoppelt. Die Auswertevorrichtung 26 ist mit der Lasertreibervorrichtung 18 gekoppelt, um den Verstärkungsfaktor VFl der Lasertreibervorrichtung 18 einzustellen.
Der überwiegende Teil des Ausgangssignals der optischen Kombiniervorrichtung 22 wird der Ablenkeinheit 16 zuge¬ führt, die unter Auswertung des ihr von der Ansteuervor- richtung 12 zugeführten Positionsinformationssignals PS die von der Quelle 14 vorgegebenen Nutzdaten auf eine Projektionsfläche 28 projiziert. Fig. 2 zeigt in detaillierterer Darstellung die Lasertreibervorrichtung 18 samt einer Laserdiode 20. Diese um- fasst eine Mischvorrichtung 30, in der zunächst das Soll¬ wertsignal SH der Helligkeit mit dem Verstärkungsfaktor VFl multipliziert wird. Anschließend wird ein Offsetsig- nal OS1 hinzuaddiert, um den Schwellstrom der jeweiligen Laserdiode 20 zu berücksichtigen. Das Ergebnis der Summa- tion wird an eine Abtast- und Haltevorrichtung 32 bereit¬ gestellt, die vorliegend ein erstes 34a und ein zweites Abtast- und Halteglied 34b umfasst. Dabei wird das Ab- tast- und Halteglied 34a im Abtastmodus betrieben, wäh¬ rend das Abtast- und Halteglied 34b im Haltemodus betrie¬ ben wird und umgekehrt. Durch die Zuführung eines Takt¬ signals clock kann ein Wechsel des Modus der Abtast- und Halteglieder 34a, 34b bei jedem Pixeltakt erreicht wer- den. Dadurch ist es möglich, dass die Laserdiode 20 wäh¬ rend einer vollständigen Taktperiode des Pixeltaktes clock mit einem konstanten Signal angesteuert wird. Ins¬ besondere, wie mit Bezug auf die Auswertevorrichtung 18 noch näher ausgeführt werden wird, ermöglicht diese Vor- gehensweise die Möglichkeit, dass die Auswertevorrichtung 18 eine ganze Taktperiode bereitgestellt erhält, um den für die Anzeige des nächsten Pixels zu verwendenden Verstärkungsfaktor VF1 zu ermitteln.
Ein Umschalter 36 dient dazu, die sich im Haltemodus be¬ findliche Abtast- und Haltestufe 34a oder 34b mit einer Verstärkervorrichtung 38 zu koppeln, die ihrerseits die Laserdiode 20 ansteuert. Durch diese Vorgehensweise steht für die Verarbeitung mindestens eine Taktperiode des Pi¬ xeltaktes clock zur Verfügung. Hohe Anforderungen bezüglich Auflösung und anderer transienter Eigenschaften be- zogen auf die Flankensteilheit des an die Laserdiode 20 bereitgestellten Ausgangsstroms Ia können deshalb durch geeignete Auslegung lediglich der Verstärkervorrichtung 38 berücksichtigt werden.
Über das Signal OSl kann im übrigen eine Variation der Helligkeit des projizierten Bildes erreicht werden, wenn der Wert für das Signal OSl bei der Ansteuerung aller Laserdioden 20a bis 20c gleichermaßen geändert wird.
Fig. 3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Ver¬ stärkervorrichtung 38. Dieses ist ohne Regelung des Aus- gangsstroms realisiert, das heißt sie arbeitet nach dem Prinzip der Steuerung. Damit ist es möglicht, die Verlustleistung im Ausgangspfad äußerst niedrig zu halten. Insbesondere ist kein Element vorgesehen, um den Aus¬ gangsstrom Ia zu regeln. Vielmehr arbeitet die Verstär- kervorrichtung 38 nach dem Prinzip eines Stromspiegels. Dadurch wird der Eingangsstrom Ie unter Verwendung der Transistoren Tl, T2 in einen wesentlich stärkeren Ausgangsstrom Ia gewandelt. Zwischen den Transistoren Tl und T2 kann eine Treibervorrichtung 40 vorgesehen sein. Durch diese Vorgehensweise wird eine niederohmige Anbindung des Ausgangstransistors T2 an die Laserdiode 20 erreicht, da der Ausgangstransistor T2 aufgrund seiner relativ hohen Gatefläche auch eine relativ hohe Kapazität besitzt. Für die Dimensionierung ist zu beachten, dass eine bestimmte Drain-Source-Spannung über dem Transistor T2 abfallen muss, um den Sättigungsbetrieb des Transistors T2 zu ge¬ währleisten. Diese Spannung ist umso niedriger, je geringer die benötigte Gate-Source-Spannung zum Treiben des maximalen Ausgangsstroms Ia ist. Diese ist von der Ga- tefläche des Ausgangstransistors T2 abhängig.
In Fig. 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Ver¬ stärkervorrichtung 38 dargestellt. Bei dieser Realisie¬ rung umfasst die Stromspiegelvorrichtung die Parallelschaltung von mindestens zwei Ausgangstransistoren T2a bis T2n. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 wird die Verstärkung über die Anzahl der spiegelnden Transistoren T2a bis T2n bwz . durch das Verhältnis der Summe der Ga¬ teflächen der Transistoren T2a bis T2n zur Gatefläche des Transistors Tl eingestellt. Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsge¬ mäßen Auswertevorrichtung 26 einschließlich Photodiode 24. Diese umfasst eine Mischstufe 40, der das von der Photodiode 24 gelieferte, von einer Verstärkervorrichtung 42 verstärkte Signal RS zugeführt wird. In einem ersten Verarbeitungsschritt wird hiervon ein Offsetsignal OS2 subtrahiert, um den Teil der optischen Ausgangsleistung des Lasers an der Schwelle sowie den Dunkelstrom der Pho¬ todiode 24 zu berücksichtigen. Das Ergebnis der Subtraktion wird mit einem Verstärkungsfaktor VF2 multipliziert. Das entstehende Produkt wird als Istwert IH der Hellig¬ keit einer Vergleichsvorrichtung 44 zugeführt. Diese er- hält ebenfalls den Sollwert SH der Helligkeit, siehe Fig. 1, zugeführt, wobei dieser jedoch unter Verwendung einer Verzögerungsvorrichtung 46 verzögert wird, um die Laufzeiten des Vorwärtspfads, siehe Fig. 2, sowie des Rückwärtspfads, siehe Fig. 5, zu berücksichtigen. Dadurch ist gewährleistet, dass jeweils zusammengehörige Werte des Sollwerts SH und des Istwerts IH der Helligkeit mit¬ einander verglichen werden. Die Vergleichsvorrichtung 44 stellt an ihrem Ausgang ein Zählsignal ZS bereit, das ei- ner Zählvorrichtung 48 zugeführt wird. Dabei ist das Zählsignal ZS als Binärsignal realisiert, entsprechend einem Signal aufwärts oder abwärts zu zählen. Dadurch wird die Zählvorrichtung 48 veranlasst von einem aktuel¬ len Ausgangswert aus aufwärts oder abwärts zu zählen, insbesondere einen mit einer aktuellen Schrittweite kor¬ relierten Betrag. Die Zählvorrichtung 48 stellt an ihrem Ausgang den aktuellen Verstärkungsfaktor VFl bereit, der mit dem aktuellen Zählerstand der Zählvorrichtung 48 korreliert ist. Fig. 6 zeigt in schematischer Darstellung einen detaillierteren Ausschnitt aus Fig. 1, wobei aus Fig. 6 eine weitere Ausführungsform zu der in Fig. 5 detaillierter dargestellten Auswertevorrichtung 26 hervorgeht. Diese umfasst eine Speichervorrichtung 50, der über eine Deko- diervorrichtung 52 das Signal SH zugeführt wird. Die De¬ kodiervorrichtung 52 dient dazu, in Abhängigkeit des ak¬ tuellen Signals SH einen damit korrelierten Wert aus der Speichervorrichtung 50 auszulesen und an die Zählvorrichtung 48 bereitzustellen. Die Zählvorrichtung ist ausge- legt, an ihrem Ausgang als Signal VFl einen Wert bereit¬ zustellen, der der Summe aus dem aktuellen Ausgangswert und dem aus der Speichervorrichtung 50 ausgelesenen Wert entspricht. Die Speichervorrichtung 50 kann vorab in einem Kalibriermodus mit Wertepaaren gefüllt werden, d.h. mit Werten für das Signal SH und den zugehörigen, sich nach einer vorgebbaren Zeitdauer an der Zählvorrichtung 48 einstellenden korrelierten Zählerständen. Zu diesem Zweck kann ein Signal SH an das Laser-Modul 10 angelegt werden, mit dem nur eine Laserdiode 20a bis 20c mit einem konstanten Amplitudenwert angesteuert wird, während die anderen Laserdioden nicht aktiv sind. Wird dies über eine vorgebbare Zeitdauer fortgeführt, kann fortlaufend ge¬ prüft werden, ob die Schwankungen unter einen bestimmten Grenzwert gesunken sind. Der dabei für das bestimmte Sig¬ nal SH ermittelte Zählerstand der Zählvorrichtung 48 kann dann unter einer durch das bestimmte Signal SH vorgegebe¬ nen Adresse in der Speichervorrichtung 50 abgelegt werden. Mit anderen Worten können für die unterschiedlichsten Ansteuersignale SH entsprechende Vorbelegungen in der Speichervorrichtung 50 abgelegt werden. Durch diese Maß- nähme lässt sich beispielsweise berücksichtigen, dass die Abhängigkeit der optischen Ausgangsleistung Popt vom Querstrom Ia durch die Laserdiode 20 nicht linear ist.
In Fig. 7 zeigt in diesem Zusammenhang als Kurvenzug a) beispielhaft die reale Abhängigkeit der optischen Leis- tung Popt einer Laserdiode von dem sie durchfließenden Strom Ia, während Kurvenzug b) diese Abhängigkeit in li- nearisierter Form zeigt, wie sie sich durch entsprechende Einträge in die Speichervorrichtung 50 erreichen lässt.
Fig. 8 zeigt in beispielhafter Form den zum jeweiligen Strom Ia in der Speichervorrichtung 50 abgelegten Wert W, wobei vorliegend Stromintervallen von 5 mA derselbe Wert W zugeordnet wurde.
Durch diese Maßnahme sinkt die Iterationszeit der zeit¬ diskreten Regelung innerhalb des zu projizierenden Bildes bei niedriger Ortsfrequenz und der Regelfehler bei hoher Ortsfrequenz, da dabei Arbeitsbereiche zu schnell wech¬ seln, als dass eine iterative Ausregelung vollständig er¬ folgen könnte.
In der höchsten Ausbaustufe liegt in der Speichervorrich- tung 50 für jeden digitalen Eingangswert des Signals SH jeder Farbe ein Speichereintrag, das heißt ein Korrektur¬ wert, vor. Je nach dem welche Anforderungen an ein Laser- Modul gestellt werden, können verschiedene Eingangsdaten des Signals SH auch identische Adressbereiche der Spei- chervorrichtung 50 adressieren, wenn diese einen identischen oder ähnlichen Korrekturwert erfordern.
Fig. 9 zeigt in schematischer Darstellung den zeitlichen Verlauf des Taktsignals clock (Kurvenzug a) , des Soll¬ werts SH und des Istwerts IH der Helligkeit (Kurven- zug b) , des Zählsignals ZS (Kurvenzug c) , des Verstär¬ kungsfaktors VF1 (Kurvenzug d) sowie des Fehlers Err (Kurvenzug e) . Im Zeitbereich 1 liegt der Istwert IH der Helligkeit unter dem Sollwert SH der Helligkeit. Der Be¬ trag des Fehlers Err beträgt 25 %. Damit entspricht das Ausgangssignal ZS des Komparators 44 der Auswertevorrich¬ tung 26 logisch Null. Dies führt zu einem Hochzählen und damit zu einer Vergrößerung des Verstärkungsfaktors VF1 um eine vorgegebene Schrittweite. Die Erhöhung des Ver¬ stärkungsfaktors VF1 führt zu einer Erhöhung des Istwerts IH der Helligkeit im Zeitbereich 2. Dadurch reduziert sich der Betrag des Fehlers Err. Da jedoch der Istwert IH der Helligkeit noch immer unter dem Sollwert SH der Helligkeit liegt, bleibt das Zählsignal ZS auf logisch Null, wodurch der Verstärkungsfaktor VF1 für das im dritten Zeitbereich anzuzeigende Pixel nochmals erhöht wird. Im Zeitbereich 3 liegt nunmehr der Istwert IH der Helligkeit über dem Sollwert SH. Dadurch wechselt das Zählsignal ZS auf logisch Eins. Der Verstärkungsfaktor VF1 wird für das im vierten Zeitbereich anzuzeigende Pixel abgesenkt. Der Fehler Err erhöht sich jedoch im vierten Zeitbereich wieder etwas, da der Sollwert SH des im vierten Zeitbereich anzuzeigenden Pixels einen anderen Verstärkungsfaktor VF1 benötigt als das im dritten Zeitbereich anzuzeigende Pi¬ xel. Zusammenfassend wird fortlaufend geregelt, indem durch einen Vergleich des Istwerts IH mit dem Sollwert SH der Helligkeit in einem n-ten Zeitbereich der Verstärkungsfaktor für den Zeitbereich n + 1 ermittelt wird.
Fig. 10 zeigt in schematischer Darstellung den zeitlichen Verlauf verschiedener Signale im Zusammenhang mit der Ü- bermittlung eines Abschaltsignals an die Lasertreibervorrichtung 16. Kurvenzug a) zeigt den zeitlichen Verlauf des Taktsignals clock, Kurvenzug b) der von der Laserdio¬ de abgegebenen optischen Istleistung Poptist sowie der ent¬ sprechenden optischen Sollleistung Poptsoii/ Kurvenzug c) des Abschaltsignals AS, Kurvenzug d) des roten Anteils SHR (ohne Offset) des Signals SH, Kurvenzug e) des blauen Anteils SHB (ohne Offset) des Signals SH sowie Kurvenzug f) des grünen Anteils SHG (ohne Offset) des Signals SH. Dabei können die Werte der optischen Istleistung Poptist sowie der entsprechenden optischen Sollleistung Poptsoii aus den Parametern der Anordnung berechnet werden, insbesondere unter Berücksichtigung der Werte für SH, IH, VF1, VF2, OS1, OS2 sowie der Übertragungsfunktionen der beteiligten Verstärker, Treiber, Laserdiode und Photodiode. Sobald alle Eingangssignale SHR, SHB, SHG gleichzeitig auf Null sind, wird überprüft, ob die Differenz zwischen Poptist und Poptsoii unter einem vorgebbaren Schwellwert liegt. Ist dies der Fall, so wird dies als Ausschaltsignal für die Lasertreibervorrichtung 16 gewertet. Das Ausschalt¬ signal AS wird erzeugt und dauerhaft auf logisch Eins ge¬ legt. Anstelle der Verwendung einer Subtraktionsvorrichtung kann auch das Zählsignal ZS ausgewertet werden. Wie mit Bezug auf Fig. 9, Kurvenzug c) , Zeitbereich 3 ff. hervorgeht, alterniert das Zählsignal ZS, wenn die Diffe¬ renz zwischen dem Signal IH und dem Signal SH, entspre¬ chend einer Differenz zwischen Poptist und Poptsoii, unter einem bestimmten Schwellwert liegt. Dadurch kann ein erfindungsgemäßes Laser-Modul 10 mit ei¬ ner geringen Anzahl von Pins und damit einer geringen Anzahl von Zuleitungen realisiert werden.
Es soll angemerkt werden, dass es für die Regelung in ei¬ nem erfindungsgemäßen Laser-Modul 10 nicht nötig ist, für jede Laserdiode 20a bis 20c eine Auswertung vorzusehen. Es wäre auch möglich, über weniger Photodioden, beispielsweise unter Beobachtung des jeweiligen Summensignals, eine Regelung durchzuführen, wobei der zur jeweiligen Laserdiode gehörende Verstärkungsfaktor durch Berech- nung ermittelt wird. Überdies könnte die Schrittweite der beschriebenen Zähl¬ vorrichtung dynamisch gestaltet werden. In diesem Zusammenhang kann eine Subtrahiervorrichtung zur Bildung der Differenz zwischen Istwert IH der Helligkeit und Sollwert SH der Helligkeit verwendet werden. In Abhängigkeit der Differenz kann die Schrittweite eingestellt werden. Damit ließe sich eine erhebliche Zunahme der Regelgeschwindig¬ keit erreichen.
Die einzelnen erwähnten Verarbeitungsschritte können ohne Beeinträchtigung digital oder analog erfolgen.
Bei einer besonders bevorzugten Realisierung eines erfindungsgemäßen Laser-Moduls 10 konnte eine Farbauflösung von 8 Bit (dabei ist zu berücksichtigen, dass die Abwei¬ chung zwischen Querstrom Ia und optischer Ausgangsleis- tung Popt/ vergleiche Fig. 7, allein bereits 1,56 % be¬ trägt, was einer 6-Bit-Auflösung entspricht) , eine kleinste Pulsbreite von 9 ns, Anstiegs- und Abfallzeiten des Stroms Ia (10 % - 90 %, 90 % - 10 %) von weniger als 2 ns sowie ein Wirkungsgrad von 85 "6 erzielt werden. Der für eine Laserdiode 20 benötigte Querstrom lag unter 0, 5 A.

Claims

Ansprüche ser-Modul (10) für Projektionsanwendungen umfassend: eine Ansteuervorrichtung (12) mit einem Eingang zum Koppeln mit einer Quelle (14) für in Frames organisierte Daten, die zu projizierende Nutzdaten umfas¬ sen, wobei ein Frame eine Vielzahl von Pixeln um- fasst, wobei ein Subframe eine Auswahl von Pixeln eines Frames umfasst, und mindestens einem ersten Ausgang zur Bereitstellung eines Sollwerts (SH) der Helligkeit mindestens einer vorgebbaren Farbe für mindestens ein Pixel der zu projizierenden Nutzdaten;
eine Lasertreibervorrichtung (18) mit einem ersten Eingang, der mit dem ersten Ausgang (SH) der Ansteuervorrichtung (12) gekoppelt ist, mindestens einem Ausgang zur Bereitstellung eines Ansteuersig- nals für mindestens eine erste Laserdiode (20) und einem zweiten Eingang zum Einstellen eines ersten Verstärkungsfaktors (VF1) der Lasertreibervorrichtung;
mindestens eine Laserdiode (20), die mit dem min¬ destens einen Ausgang der Lasertreibervorrichtung (18) gekoppelt ist;
mindestens eine Photodiode (24) mit einem Ausgang zur Bereitstellung eines Istwerts (IH) der Helligkeit, wobei die Photodiode (24) derart zu der min¬ destens einen Laserdiode (20) angeordnet ist, dass zumindest ein erster Anteil des von der Laserdiode (20) im Betrieb emittierten Lichts von der Photodi¬ ode (24) erfassbar ist; und eine Auswertevorrichtung (26) mit einem ersten Eingang, der zur Zuführung eines Istwerts (IH) der Helligkeit mit dem Ausgang der mindestens einen Photodiode (24) gekoppelt ist, einem zweiten Ein¬ gang, der zur Zuführung eines Sollwerts (SH) der Helligkeit mit dem zweiten Ausgang der Ansteuervor- richtung (12) gekoppelt ist, und einem Ausgang, der zum Einstellen des ersten Verstärkungsfaktors (VF1) der Lasertreibervorrichtung (18) mit dem zweiten Eingang der Lasertreibervorrichtung (18) gekoppelt ist;
dadurch gekennzeichnet,
dass die Auswertevorrichtung (26) ausgelegt ist, den ersten Verstärkungsfaktor (VF1) der Lasertreibervorrichtung (18) innerhalb eines Subframes zu regeln.
2. Laser-Modul (10) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die für die Regelung ausgewerteten Pixel zu projizierende Nutzdaten sind.
3. Laser-Modul (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass die Auswertevorrichtung (26) ausgelegt ist, die Regelung zeitdiskret durch Auswertung eines ersten Pixels eines Subframes zur Einstellung des ersten Ver- Stärkungsfaktors (VF1) der Lasertreibervorrichtung
(18) für die Projektion mindestens eines mittelbar o- der unmittelbar nachfolgenden Pixels des Subframes durchzuführen .
4. Laser-Modul (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
dass die Lasertreibervorrichtung (18) ausgelegt ist, den ersten Verstärkungsfaktor (VF1) während der Projektion eines Pixels konstant zu halten.
Laser-Modul (10) nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Lasertreibervorrichtung (18) zumindest eine erste und eine zweite Abtast- und Haltevorrichtung (34a, 34b) umfasst, wobei die Lasertreibervorrichtung (18) ausgelegt ist, eine der Abtast- und Haltevorrich¬ tungen (34a; 34b) im Abtastmodus zu betreiben, während die andere Abtast- und Haltevorrichtung (34a; 34b) im Haltemodus betrieben wird.
6. Laser-Modul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprü- che,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Lasertreibervorrichtung (18) eine erste Mischvorrichtung (30) umfasst, wobei die erste Misch¬ vorrichtung (30) einen ersten, einen zweiten und einen dritten Eingang umfasst, wobei der erste Eingang mit dem ersten Eingang der Lasertreibervorrichtung (18) gekoppelt ist, wobei der zweite Eingang mit dem zwei¬ ten Eingang der Lasertreibervorrichtung (18) gekoppelt ist, wobei der dritte Eingang mit einer Quelle (OS1) zur Berücksichtigung zumindest des Schwellstroms der mindestens einen Laserdiode gekoppelt ist.
7. Laser-Modul (10) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die erste Mischvorrichtung (30) ausgelegt ist, das Produkt aus dem am ersten Eingang und dem am zweiten Eingang bereitgestellten Signal zu bilden und anschließend die Summe zu bilden aus dem Produkt und dem am dritten Eingang bereitgestellten Signal.
8. Laser-Modul (10) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Lasertreibervorrichtung (18) ausgelegt ist, das Ergebnissignal der Summenbildung zumindest einer Abtast- und Haltevorrichtung (34) bereitzustellen.
Laser-Modul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprü che,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Lasertreibervorrichtung (18) eine Verstärker Vorrichtung (38) umfasst, die eine Steuerung, d.h keine Regelung, ihres Ausgangsstroms umfasst.
10. Laser-Modul (10) nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verstärkervorrichtung (38) eine Stromspiegel- Vorrichtung (Tl, T2) umfasst.
11. Laser-Modul (10) nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Stromspiegelvorrichtung die Parallelschaltung von mindestens zwei Ausgangstransistoren (T2a, T2n) umfasst.
12. Laser-Modul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Auswertevorrichtung (26) mindestens eine Ver- gleichsvorrichtung (44) zum Vergleichen des Istwerts
(IH) der Helligkeit mit dem Sollwert (SH) der Hellig¬ keit umfasst, wobei die mindestens eine Vergleichs¬ vorrichtung (44) ausgelegt ist, in Abhängigkeit des Ergebnisses des Vergleichs den ersten Verstär- kungsfaktor (VF1) um einen positiven oder negativen
Betrag einer vorgebbaren Schrittweite zu modifizieren.
13. Laser-Modul (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
dass die Auswertevorrichtung (26) eine Subtraktions- Vorrichtung umfasst, um die Differenz aus dem Istwert
(IH) der Helligkeit und dem Sollwert (SH) der Hellig¬ keit zu bilden, wobei die Subtraktionsvorrichtung ausgelegt ist, in Abhängigkeit der Differenz den ersten Verstärkungsfaktor (VF1) um einen positiven oder nega- tiven Betrag einer vorgebbaren Schrittweite zu modifi¬ zieren .
14. Laser-Modul (10) nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Auswertevorrichtung (26) ausgelegt ist, die vorgebbare Schrittweite in Abhängigkeit des Betrags der Differenz zu variieren.
15. Laser-Modul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertevorrichtung (26) eine zweite Mischvorrichtung (40) umfasst, wobei die zweite Mischvor¬ richtung (40) einen ersten, einen zweiten und einen dritten Eingang umfasst, wobei der erste Eingang mit dem Ausgang der Photodiode (24) gekoppelt ist, wobei der zweite Eingang mit einer Quelle (OS2) zur Berücksichtigung zumindest des Schwellstroms der mindestens einen Laserdiode (20) gekoppelt ist, wobei der dritte Eingang mit einer Quelle zur Bereitstellung eines zweiten Verstärkungsfaktors (VF2) gekoppelt ist.
Laser-Modul (10) nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass die zweite Mischvorrichtung (40) ausgelegt ist, die Differenz aus dem am ersten Eingang und dem am zweiten Eingang bereitgestellten Signal zu bilden und anschließend die Differenz mit dem am dritten Eingang bereitgestellten Signal zu multiplizieren.
Laser-Modul (10) nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Auswertevorrichtung (26) ausgelegt ist, das Ergebnissignal der Multiplikation als Istwert (IH) der Helligkeit der mindestens einen Vergleichsvorrichtung (44) oder der Subtraktionsvorrichtung bereitzustellen.
Laser-Modul (10) nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen den zweiten Eingang der Auswertevorrichtung (26) und einem Sollsignaleingang der mindestens einen Vergleichsvorrichtung (44) oder der Subtrakti- onsvorrichtung eine Verzögerungsvorrichtung (46) gekoppelt ist.
19. Laser-Modul (10) nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet,
dass die Auswertevorrichtung (26) eine Zählvorrichtung
(48) umfasst, deren Eingang mit der mindestens einen Vergleichsvorrichtung (44) oder der Subtraktionsvorrichtung gekoppelt ist, um ein Signal zuzuführen, das die Zählvorrichtung (48) veranlasst, von einem aktuel- len Ausgangswert aus aufwärts oder abwärts zu zählen, insbesondere einen mit der aktuellen Schrittweite kor¬ relierten Betrag, wobei der aktuelle Zählerstand der Zählvorrichtung (48) mit dem aktuellen, an der Lasertreibervorrichtung (18) einzustellenden ersten Ver- Stärkungsfaktor (VF1) korreliert ist.
20. Laser-Modul (10) nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen den Ausgang der Zählvorrichtung (48) und den zweiten Eingang der Lasertreibervorrichtung (18) ein D/A-Wandler gekoppelt ist.
21. Laser-Modul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Auswertevorrichtung (26) ausgelegt ist, den aktuellen Ausgangswert der Zählvorrichtung (48) in Abhängigkeit des Signals am ersten Eingang der Aus¬ wertevorrichtung (26) zu modifizieren.
22. Laser-Modul (10) nach Anspruch 21,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Auswertevorrichtung (26) eine Speichervorrichtung (50) umfasst, wobei die Speichervorrichtung (50) mit dem ersten Eingang der Auswertevorrichtung
(26) einerseits und der Zählvorrichtung (48) andererseits gekoppelt ist, wobei zwischen den ersten Eingang der Auswertevorrichtung (26) und der Speichervorrichtung (50) eine Dekodiervorrichtung (52) ge- koppelt ist, die ausgelegt ist, in Abhängigkeit des
Signals am ersten Eingang der Auswertevorrichtung (26) einen damit korrelierten Wert aus der Speichervorrichtung (50) auszulesen, wobei die Summe aus dem aktuel¬ lem Ausgangswert und dem aus der Speichervorrichtung (50) ausgelesenem Wert am Ausgang der Zählvorrichtung
(48) bereitgestellt wird.
23. Laser-Modul (10) nach einem der Ansprüche 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet,
dass die Auswertevorrichtung (26) ausgelegt ist, in einem Kalibriermodus ermittelte Wertepaare für ein
Signal am ersten Eingang der Auswertevorrichtung (26) und den sich nach einer vorgebbaren Zeitdauer an der Zählvorrichtung (48) einstellenden korrelierten Zählerstand in die Speichervorrichtung (50) einzutragen oder dort abgelegte Werte zu überschreiben.
24. Laser-Modul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die am ersten Eingang an die Lasertreibervorrich- tung (18) bereitgestellten Daten digitaler Natur sind, wobei die Lasertreibervorrichtung (18) ausgelegt ist, bei Empfang einer vorgebbaren Signalfolge an seinem Ausgang ein Abschaltsignal an die mindestens eine La¬ serdiode (20) bereitzustellen.
Laser-Modul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Ansteuervorrichtung (12) einen zweiten Ausgang zur Bereitstellung von Positionsinformation für das mindestens eine Pixel umfasst,
wobei das Laser-Modul (10) weiterhin eine Ablenkein¬ heit (16) mit einem ersten Eingang umfasst, an dem der Ablenkeinheit (16) ein zweiter Anteil des von der La¬ serdiode (20) im Betrieb emittierten Lichts zugeführt wird, und einem zweiten Eingang, der mit dem zweiten Ausgang der Ansteuervorrichtung (12) gekoppelt ist.
Verfahren zum Betreiben eines Laser-Moduls (10) für Projektionsanwendungen umfassend eine Ansteuervorrichtung (12) mit einem Eingang zum Koppeln mit einer Quelle (14) für in Frames organisierte Daten, die zu projizierende Nutzdaten umfassen, wobei ein Frame eine Vielzahl von Pixeln umfasst, wobei ein Subframe eine Auswahl von Pixeln eines Frames umfasst, und mindes¬ tens einem ersten Ausgang zur Bereitstellung eines Sollwerts (SH) der Helligkeit mindestens einer vor¬ gebbaren Farbe für mindestens ein Pixel der zu proji¬ zierenden Nutzdaten; eine Lasertreibervorrichtung (18) mit einem ersten Eingang, der mit dem ersten Ausgang (SH) der Ansteuervorrichtung (12) gekoppelt ist, mindestens einem Ausgang zur Bereitstellung eines Ansteu- ersignals für mindestens eine erste Laserdiode (20) und einem zweiten Eingang zum Einstellen eines ersten Verstärkungsfaktors (VF1) der Lasertreibervorrichtung
(18) ; mindestens eine Laserdiode (20) , die mit dem mindestens einen Ausgang der Lasertreibervorrichtung
(18) gekoppelt ist; mindestens eine Photodiode (24) mit einem Ausgang zur Bereitstellung eines Istwerts
(IH) der Helligkeit, wobei die Photodiode (24) derart zu der mindestens einen Laserdiode (20) angeordnet ist, dass zumindest ein erster Anteil des von der La¬ serdiode (20) im Betrieb emittierten Lichts von der Photodiode (24) erfassbar ist; und eine Auswertevorrichtung (26) mit einem ersten Eingang, der zur Zuführung eines Istwerts (IH) der Helligkeit mit dem Aus¬ gang der mindestens einen Photodiode (24) gekoppelt ist, einem zweiten Eingang, der zur Zuführung eines Sollwerts (SH) der Helligkeit mit dem zweiten Ausgang der Ansteuervorrichtung (12) gekoppelt ist, und einem Ausgang, der zum Einstellen des ersten Verstärkungsfaktors (VF1) der Lasertreibervorrichtung (18) mit dem zweiten Eingang der Lasertreibervorrichtung (18) gekoppelt ist;
dadurch gekennzeichnet,
dass der erste Verstärkungsfaktor (VF1) der Lasertreibervorrichtung (18) innerhalb eines Subframes geregelt wird .
PCT/EP2010/066881 2009-11-30 2010-11-05 Laser-modul und verfahren zum betreiben eines laser-moduls WO2011064077A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009047282 2009-11-30
DE102009047282.7 2009-11-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011064077A1 true WO2011064077A1 (de) 2011-06-03

Family

ID=43414719

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2010/066881 WO2011064077A1 (de) 2009-11-30 2010-11-05 Laser-modul und verfahren zum betreiben eines laser-moduls

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2011064077A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015036268A1 (en) * 2013-09-13 2015-03-19 Koninklijke Philips N.V. Controlling and coding light, using transfer function of light source+driver

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0660585A2 (de) * 1993-12-27 1995-06-28 Xerox Corporation Adaptives Verfahren für schnelle Bestimmung von Position und Intensität
US7166826B1 (en) * 2002-11-13 2007-01-23 Micrel, Incorporated Automatic control of laser diode current and optical power output
US7414621B2 (en) * 2003-12-31 2008-08-19 Symbol Technologies, Inc. Method and apparatus for controllably producing a laser display
US20090096779A1 (en) * 2007-10-15 2009-04-16 Seiko Epson Corporation Light source device, image display device, and light amount correction method
US20090160833A1 (en) * 2007-12-21 2009-06-25 Microvision, Inc. Laser Projection White Balance Tracking

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0660585A2 (de) * 1993-12-27 1995-06-28 Xerox Corporation Adaptives Verfahren für schnelle Bestimmung von Position und Intensität
US7166826B1 (en) * 2002-11-13 2007-01-23 Micrel, Incorporated Automatic control of laser diode current and optical power output
US7414621B2 (en) * 2003-12-31 2008-08-19 Symbol Technologies, Inc. Method and apparatus for controllably producing a laser display
US20090096779A1 (en) * 2007-10-15 2009-04-16 Seiko Epson Corporation Light source device, image display device, and light amount correction method
US20090160833A1 (en) * 2007-12-21 2009-06-25 Microvision, Inc. Laser Projection White Balance Tracking

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015036268A1 (en) * 2013-09-13 2015-03-19 Koninklijke Philips N.V. Controlling and coding light, using transfer function of light source+driver
CN105580496A (zh) * 2013-09-13 2016-05-11 飞利浦照明控股有限公司 使用光源加驱动器的传递函数对光进行控制和编码
US9936553B2 (en) 2013-09-13 2018-04-03 Philips Lighting Holding B.V. Controlling and coding light, using transfer function of light source-driver

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3540528C2 (de)
DE69104026T2 (de) Lasertreiber mit mehreren rückkopplungsschleifen.
DE3874366T2 (de) Automatisches konvergenzabgleichsystem fuer farbfernseh-wiedergabegeraete.
DE60110664T2 (de) Aktive Ansteuerungsschaltung für Anzeigefelder
DE3043989C2 (de)
DE69404118T2 (de) Stromgesteuerter, spannungsempfindlicher Laserdiodentreiber
DE3400317C2 (de)
EP1910129B1 (de) Bildaufnahmesystem
DE102005051825B4 (de) Treiberschaltung für eine Licht emittierende Diode und damit ausgerüstete Übertragungseinrichtung
DE19922540A1 (de) Bildanzeigevorrichtung
DE112008003566B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Projizieren mindestens eines Lichtstrahls
DE69106253T2 (de) Steuervorrichtung für lichtaussendende Vorrichtung.
DE2545961B2 (de) Vorrichtung zum Herstellen von korrigierten Farbauszügen
DE1462888C3 (de) Elektronische Anlage zur Wiedergabe von Farbbildern
DE10357245B4 (de) Optischer Bildscanner mit beweglichem Kalibrierungsziel
DE102004056751A1 (de) Bildanzeigevorrichtung
EP2102846A1 (de) Led-modul mit eigener farbregelung und entsprechendes verfahren
DE102019110157B4 (de) Fluoreszenz-Rastermikroskop und Verfahren zur Abbildung einer Probe
DE60317865T2 (de) Treiberschaltung für einen Lichtemitter
DE3880502T2 (de) Gerät und methode zur steuerung einer laserdiode für die erzeugung eines linearen beleuchtungsausganges.
DE102012208172A1 (de) LED-Treiber mit Farbüberwachung
WO2011064077A1 (de) Laser-modul und verfahren zum betreiben eines laser-moduls
DE19835159A1 (de) Vorrichtung zum Belichten von fotografischem Aufzeichnungsmaterial
DE19749923B4 (de) Aufzeichnungsvorrichtung mit Laserabtastung
DE2555293B2 (de) Verfahren und Schaltungsanordnung zum Einstellen des Schwarzpegels

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10779739

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10779739

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1