用于运行激光源的方法和设备的制作方法
【专利摘要】一种用于运行激光源(10a)的方法，所述方法具有以下步骤：a)循环地求取通过所述激光源(10a)的通电引起的所述激光源(10a)上的电压降；b)借助事先求取的由所述激光源(10a)的电压与温度组成的第一数学关系由所求取的电压降循环地求取所述激光源(10a)的温度；c)借助由光输出功率与电流组成的第二数学关系来求取电流，所述电流在所求取的每一个温度值的情况下引起所述激光源(10a)的基本上恒定的光输出功率；d)借助所述电流给所述激光源(10a)通电。
【专利说明】用于运行激光源的方法和设备
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及用于运行激光源的方法和设备。
【背景技术】
[0002]已知具有扫描投影面的微镜单元的激光投影机(英语:Scanning Mirror LaserProjector) 0不久的将来，所述微镜单元将在投影装置中——尤其在用于移动设备(例如移动电话、智能手机、笔记本电脑等)的微型化的投影机中发挥重要作用。在用于构造微型投影机(Pico-Projektor)的不同技术中，激光扫描装置提供以下几个优点:例如小的构造型式以及由于仅在真实使用时才发射激光的事实而提高的效率。有利的是，由于来自激光源的明亮的颜色，所以所产生的图像非常明亮。
[0003]用作激光源的激光二极管的已知的缺点是其对于温度变化的敏感性，因此随着激光二极管的运行温度的升高光输出功率下降。由此不利地，随着颜色方案的扭曲可能造成显著下降的图像质量。
[0004]尤其在具有高的亮度要求的一些移动装置上，随着投影持续时间的上升具有受限制的散热可能性的激光二极管的自加热效应使显示质量变差，例如在亮度和白平衡方面也变差。
[0005]为了补偿以上所述，典型地探测温度变化并且相应匹配激光二极管的运行电流，以便得到图像数据与光学显示之间的相关性。对于以下情况能够在其功率极限附近运行投影机:尽管温度变化，但图像的亮度仍保持恒定。
[0006]US2012 / 0044467A1公开了一种基于激光源的投影机的原理。
[0007]W02009 / 017895A2描述了一种用于确定激光二极管温度的模型，所述激光二极管温度基于先前的馈电电流。
[0008]W02006 / 094590A1公开了一种电开关电路以及一种用于监视发光二极管的温度的方法。
[0009]存在对于一种具有在其运行持续期间尽可能恒定的光输出功率的激光二极管的需求。
【发明内容】
[0010]根据第一方面，借助本发明提供一种用于运行激光源的方法，该方法具有以下步骤:
[0011]a)循环地求取通过激光源的通电引起的激光源上的电压降；
[0012]b)借助事先求取的在激光源的电压与温度之间的第一数学关系由所求取的电压降循环地求取激光源的温度；
[0013]c)借助光输出功率与电流之间的第二数学关系来求取电流，所述电流在所求取的每一个温度值的情况下引起激光源的基本上恒定的光输出功率；
[0014]d)借助所述电流给激光源通电。[0015]根据第二方面，借助本发明实现一种用于激光源的控制设备，其特征在于，所述控制设备具有补偿装置，借助所述补偿装置可以在激光源的运行期间使激光源的电流与激光源的变化的温度相匹配。
[0016]所述方法和所述装置的优选的实施方式是从属权利要求的主题。
[0017]所述方法的一种优选的实施方式规定，在激光源的激光射束的回扫阶段实施所述方法。这提供充分利用激光射束的“死区时间”的优点，其中，在所述死区时间中进行根据本发明的补偿。在所述死区时间中激光射束是关断的，从而由此能够不形成显示上的干扰。
[0018]根据本发明的方法的另一种优选的实施方式规定，回扫阶段是激光二极管的激光射束的竖直回扫阶段。通过这种方式充分利用激光射束的竖直死区时间，竖直死区时间相对于水平死区时间具有以下优点:竖直死区时间更长并且因此更多的时间可供根据本发明的温度补偿使用。
[0019]根据本发明的方法的另一种优选的实施方式规定，在步骤a)中电流低于激光源的阈值电流。在此有利地充分利用以下事实:由此，投影面上看不到光输出，从而对于用户而言补偿是不可见的并且由此尽可能不被察觉地在背景中进行所述补偿。
[0020]根据本发明的方法的另一种优选的实施方式在于，在步骤a)中电流的高度基本上始终不变并且是固定地预给定的。这能够有利地根据激光源上的温度与电压之间的一维的数学关系实现激光源的温度的简单求取。此外，由此可以有利地获得非常准确的温度的结果。
[0021]根据本发明的方法的一种优选的实施方式规定，以秒数量级的有规律的时间间隔实施所述方法。由于在运行期间激光源的温度相当缓慢地变化的事实，所以也不必过于频繁地进行所述温度补偿。
[0022]根据本发明的方法的另一种优选的实施方式规定，考虑激光源的老化效应，其中在步骤a)中在长的运行持续时间之后求取电压与温度之间的新的数学关系。由此可以有利地考虑激光源的老化效应，这种老化效应通常随之引起，在大量的运行小时(通常数千小时)之后为了提供始终不变的光输出功率需要提高的阈值电流。
[0023]根据本发明的方法的另一种优选的实施方式规定，对于多个激光源(I)分开地实施所述方法，其中，对于每一个激光源依次实施所述方法。这提供以下优点:可以单独地补偿每一个激光二极管，由此有利地非常均衡地构造白平衡。
[0024]根据本发明的方法的另一种优选的实施方式规定，激光源是激光二极管。这提供以下优点:以激光二极管形式的激光源从根据本发明的补偿中获益。因为所述激光源非常容易受到温度变化效应的影响，所以本发明以特殊的方式有益于激光二极管。
[0025]根据本发明的控制设备的一个有利的扩展方案的特征在于，借助补偿装置可以求取激光源上的电压降，所述电压降用于求取激光源的温度，其中，为了激光源的恒定的光输出功率可以借助温度调节电流。有利地，由此充分利用电压与运行温度之间的数学关系来调节激光源的运行电流。
[0026]根据本发明的控制设备的另一种优选的实施方式的特征在于，借助补偿装置可以补偿多个不同的激光源，其中，可以根据需要不同地补偿激光源的每种颜色的温度补偿。通过这种方式，可以有利地提供激光源的白平衡的好的质量。
[0027]根据本发明的控制设备的另一种优选的实施方式的特征在于，借助控制装置可以温度补偿以红色激光二极管形式的第一激光源、以绿色激光二极管形式的第二激光源以及以蓝色激光二极管形式的第三激光源。由此有利地将根据本发明的方法特定地应用到不同的激光二极管上，因此由于激光二极管的温度补偿所以在结果中可以达到高的显示质量。
[0028]本发明的优点
[0029]本发明的一个特别的优点在于，通过温度效应的补偿可以在其运行持续时间期间使激光二极管的光输出功率保持基本恒定。根据本发明的方法的特征在于，似乎在背景中完全不被用户察觉地实施所述方法，由此投影机的使用质量丝毫不受损害。有利地以时间上的节奏在步骤a)和b)中实现电压降的求取和温度的推导或求取，所述节奏最多相应于图像节拍，但至少如此频繁地被实施，使得两次测量之间的所预期的温度变化导致识别不出改变了的颜色印象。
[0030]有利地，对于每一个激光源分开地进行根据本发明的补偿，从而在结果中得到所有颜色的恒定的白平衡。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]以下根据参考附图的实施方式阐述本发明的其他特征和优点。在此，所描述的或者所示出的所有特征本身或以任意的组合构成本发明的主题，不依赖于所述特征在权利要求书或权利要求书的回引中的汇总，以及不依赖于所述特征在说明书或附图中的表述或表示。附图主要用于说明本发明基本的原理。在附图中相同的附图标记表示相同的或功能相同的元素。附图示出:
[0032]图1:具有三个激光二极管的传统的激光扫描投影机的原理配置；
[0033]图2:激光二极管特性曲线的原理图，所述激光二极管特性曲线具有在不同的温度情况下在电流消耗上的光输出功率变化；
[0034]图3:激光二极管特性曲线的原理图，所述激光二极管特性曲线具有在不同的馈电电流的情况下在温度上的电压变化；
[0035]图4:激光二极管在光学显示上的扫描帧的原理图；
[0036]图5:用于运行激光二极管的控制装置的根据本发明的结构的原理图；
[0037]图6:根据本发明的方法的一种实施方式的流程的原理图。
【具体实施方式】
[0038]图1示出扫描的激光投影机或扫描式投影机(Scannerprojektor)的原理图,其中可以使用根据本发明的方法。第一激光二极管10a(例如红色激光二极管)、第二激光二极管IOb (例如绿色激光二极管)和第三激光二极管IOc (例如蓝色激光二极管)分别发射激光射束到各自的反射镜14a、14b和14c上，所述反射镜将组合的激光射束定向到镜14d上，所述镜将整个射束定向到至少一个可旋转的镜20上。在此，可以将可旋转的镜20构造为1-D系统(具有两个可以分别围绕一个轴线旋转的镜)或构造为2-D系统(具有可以围绕两个轴线旋转的镜)。借助镜20的旋转运动，在投影面P上产生图像。只要镜20的旋转位置与像素内容及扫描率(英语=Scanrate)同步，用户就可以在投影面P上看到完整的图像。扫描式投影机例如可以设置在移动设备(例如移动电话、笔记本电脑等，未示出)内。
[0039]图2以定性的方式示出所述激光二极管10a、10b、IOc的温度变化的敏感性。在此该图示出X / y图，其中不依赖于其颜色谱，在y轴线上标出典型的激光二极管的光输出功率P以及在X轴线上标出其电流消耗I。所示三个基本上线性的变化曲线代表激光二极管在低、中或高的二极管阻挡层温度Tl、T2和T3时的效率，其中Tl < T2 < T3。可以看出，阈值电流Iswl...Isw3依赖于温度，从所述阈值电流起激光二极管10a、10b、IOc明显发射光。因此，在阈值电流的确定的值时，光输出功率根据温度T而不同，正如从虚线可以看出的那样。
[0040]由于温度变化引起的光输出功率变化最终导致显示或投影面P上的图像质量的变差。首先，由于激光二极管的自加热效应或者由于系统中环境温度的变化，使显示亮度或投影面亮度下降。附加地，由于在红色、蓝色与绿色的激光二极管之间存在固有区别的事实，可以使颜色之间的功率比例发生变化，这造成受干扰的颜色方案。因此，最后“白平衡”也变差。
【权利要求】
1.一种用于运行激光源(IOa)的方法，所述方法具有以下步骤: a)循环地求取通过所述激光源(IOa)的通电引起的所述激光源(IOa)上的电压降； b)借助事先求取的由所述激光源(IOa)的电压与温度组成的第一数学关系由所求取的电压降循环地求取所述激光源(IOa)的温度； c)借助由光输出功率与电流组成的第二数学关系来求取电流，所述电流在所求取的每一个温度值的情况下引起所述激光源(IOa)的基本上恒定的光输出功率； d)借助所述电流给所述激光源(IOa)通电。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述激光源(IOa)的激光射束的回扫阶段实施所述方法。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述回扫阶段是所述激光源(IOa)的激光射束的竖直回扫阶段。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，在步骤a)中所述电流低于所述激光源(IOa)的阈值电流。
5.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤a)中所述电流的高度基本上始终不变并且是固定地预给定的。
6.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，以秒数量级的有规律的时间间隔实施所述方法。
7.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，考虑所述激光源(IOa)的老化效应，其中，在步骤a)中在所述激光源·(IOa)的长的运行持续时间之后求取电压与电流之间的新的数学关系。
8.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，对于多个激光源(10a，10b，IOc)分开实施所述方法，其中，对于每一个激光源(10a，10b，IOc)依次实施所述方法。
9.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，所述激光源(10a，10b，IOc)是激光二极管。
10.一种用于激光源(10a，10b，IOc)的控制设备(100)，其特征在于，所述控制设备(100)具有补偿装置(16)，借助所述补偿装置能够在所述激光源(10a，10b，IOc)的运行期间使所述激光源(10a，10b，IOc)的电流与所述激光源(10a，10b，IOc)的变化的温度相匹配。
11.根据权利要求10所述的控制设备，其特征在于，借助所述补偿装置(16)能够求取所述激光源(10a，10b，IOc)上的电压降，所述电压降用于求取所述激光源(10a，10b，IOc)的温度，其中，为了所述激光源(IOa)的恒定的光输出功率能够借助所述温度调节电流。
12.根据权利要求10或11所述的控制设备，其特征在于，借助所述补偿装置(16)能够补偿多个不同的激光源(10a，10b，10c)，其中，能够根据需要不同地补偿所述激光源(10a，10b, 10c)的每种颜色的温度补偿。
13.根据权利要求12所述的控制设备，其特征在于，借助所述控制设备(100)能够温度补偿以红色激光二极管形式的第一激光源(10a)、以绿色激光二极管形式的第二激光源(IOb)以及以蓝色激光二极管形式的第三激光源(10c)。
14.一种具有程序代码单元的计算机程序产品，其用于当所述计算机程序产品运行在电子的控制装置(11，16)上或存储在计算机可读的数据载体上时实施根据权利要求1至9中任一项所述的 方法。
【文档编号】H04N9/31GK103856766SQ201310757442
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年12月3日 优先权日:2012年12月5日
【发明者】C·德尔福斯, M·刘, D·克雷耶 申请人:罗伯特·博世有限公司