用于激光二極管的控制設備、激光投影系統和用于在激光二極管中散斑減少的方法

用于激光二極管的控制設備、激光投影系統和用于在激光二極管中散斑減少的方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于激光二極管(7)的控制設備(1)，所述控制設備具有第一驅動裝置(3)和分析處理電路(2)，所述第一驅動裝置設計用于產生經高頻調制的控制信號(5a)并且為了抑制散斑將所述控制信號饋入所述激光二極管(7)中，所述分析處理電路與所述第一驅動裝置(3)耦合，并且所述分析處理電路設計用于輸出指示由所述激光二極管(7)發射的光的強度(7a)的強度信號(2b)并且根據所述強度信號(2b)向所述第一驅動裝置輸出調節信號(3a)來調節所述經高頻調制的控制信號(5a)。
【專利說明】用于激光二極管的控制設備、激光投影系統和用于在激光 二極管中散斑減少的方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及用于激光二極管的控制設備、激光投影系統和用于在激光二極管中散 斑減少的方法。

【背景技術】
[0002] 激光投影系統使用半導體激光器（所謂的激光二極管）用于將圖像、圖形或者視 頻投影到投影面上。對此，可以給激光二極管加載經相應調制的數據信號，以便將圖像數 據、圖形數據或者視頻數據轉換成激光投影系統的機械運動。
[0003] 當相干光射到光學粗糙的表面、由所述表面反射或者散射并且在不同方向上反射 的波前相互干涉時，激光二極管在觀察者的眼中產生不同亮度的經結構化的圖案。這種現 象也稱作"散斑"。散斑圖案損害所投影的圖像數據的光學印象，從而普遍值得期望的是，在 使用激光二極管時抑制或者減少散斑的出現。
[0004] 文獻US 6, 600, 590 B2公開了一種具有半導體激光器的激光投影系統，其通過高 頻信號運行在多模式運行中用于散斑減少。通過光電二極管探測由半導體激光器發射的光 的功率并且根據所探測的功率調節半導體激光器的高頻信號的直流分量，以便恒定地保持 半導體激光器的發射功率。
[0005] 在激光投影系統、尤其在具有激光二極管的系統中存在對于散斑抑制的調節的需 求。


【發明內容】

[0006] 根據一個方面，本發明實現一種用于激光二極管的控制設備，所述控制設備具有 第一驅動裝置和分析處理電路，所述第一驅動裝置設計用于產生經高頻調制的控制信號并 且為了抑制散斑將所述控制信號饋入激光二極管中，所述分析處理電路與第一驅動裝置耦 合，并且所述分析處理電路設計用于輸出指示由激光二極管發射的光的強度的強度信號并 且根據所述強度信號向第一驅動裝置輸出調節信號來調節經高頻調制的控制信號。
[0007] 根據另一個方面，本發明實現一種激光投影系統，其具有用于投影圖像數據的激 光二極管、光電二極管和根據本發明的控制設備，所述光電二極管設計用于檢測由激光二 極管發射的光的強度并且輸出強度信號，所述控制設備設計用于控制激光二極管。
[0008] 根據另一個方面，本發明實現一種電子應用設備，所述電子應用設備具有根據本 發明的激光投影系統。
[0009] 根據另一個方面，本發明實現一種用于在激光二極管中散斑減少的方法，所述方 法具有以下步驟：產生經高頻調制的控制信號、借助所述經高頻調制的控制信號運行激光 二極管用于散斑減少、以光電二極管檢測由激光二極管發射的光的強度以及根據所檢測的 強度調節經高頻調制的控制信號以調整散斑減少的程度。
[0010] 本發明的優點 toon] 本發明的構思在于，在運行激光二極管期間調節其散斑抑制。對此，借助由激光二 極管發射的功率和所發射的圖像信號的調制深度作為調節參量來調節激光二極管的經高 頻調制的控制信號，所述控制信號抑制在激光二極管的所輻射的光中的散斑圖案的出現。 由此，可以將在激光二極管的持續運行中的散斑減少的程度調節到所期望的期望值上。
[0012] 本發明的一個優點基于，可以不取決于生產波動和/或所控制的激光二極管的由 于運行決定的功率因數地來調節散斑抑制。在此，尤其不必要的是，必須根據激光二極管的 制造參數或者運行參數進行經高頻調制的控制信號的手動匹配。
[0013] 本發明的另一個優點在于，選擇性地調整散斑抑制的程度。這可能是有利的，因為 在散斑的影響下激光投影的圖像的視覺印象的損壞取決于所投影的信息的類型。根據所投 影的數據類型一例如靜止圖像、運動的圖形、演示、文字顯示、視頻或者電影一可以將 散斑減少的程度與所述數據類型匹配。
[0014] 此外存在以下優點：可以根據激光二極管的所發射的亮度來調整散斑抑制。尤其 在總亮度低的情況下，可以降低散斑減少，從而使所投影的圖像的亮度不過小。
[0015] 根據一種實施方式，分析處理電路可以設計用于接收用于激光二極管中的散斑的 抑制的程度的期望值信號并且根據所述期望值信號產生調節信號。這提供以下優點：能夠 實現散斑減少的程度的自適應的調整，例如應用相關的調整或者根據外部參數一如周圍 環境亮度一的調整。
[0016] 根據另一種實施方式，控制設備具有第二驅動裝置，其設計用于接收包含待由激 光二極管投影的圖像數據的圖像數據信號，并且根據所述圖像數據信號產生用于控制激光 二極管的數據控制信號。
[0017] 分析處理電路優選可以設計用于分析處理強度信號來求取通過經高頻調制的控 制信號決定的強度和由激光二極管發射的光的通過數據控制信號決定的強度之間的比例。 因此，調節可以有利地考慮圖像數據調制深度，即在匹配散斑減少時考慮由激光二極管當 前投影的圖像數據。
[0018] 根據另一種實施方式，激光投影系統可以包括在筆記本電腦、智能手機、移動電 話、機動車顯示單元或者投影儀中。這提供用于借助激光二極管少散斑地投影圖像數據的 多種可能性。
[0019] 由以下參考附圖的描述得到本發明的實施方式的其他的特征和優點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 只要有意義，就能夠任意相互組合所描述的構型和擴展方案。本發明的其他可能 的構型、擴展方案和實現也包括先前的或者以下在實施例方面所描述的本發明特征的沒有 明確提出的組合。
[0021] 附圖要介紹本發明的實施方式的另一種理解。【專利附圖】

【附圖說明】實施方式并且與說明書相 關聯地有助于本發明的原理和方案的闡述。鑒于附圖得到其他實施方式和所提到的優點中 的多個。沒有必要相互成比例地顯示附圖的元素。
[0022] 附圖示出：
[0023] 圖1 :根據一種實施方式的激光投影系統的示意圖；
[0024] 圖2 :根據另一種實施方式的激光投影系統的示意圖；以及
[0025] 圖3 :根據另一種實施方式的用于在激光二極管中散斑減少的方法的示意圖。

【具體實施方式】
[0026] 圖1示出激光投影系統100的示意圖。激光投影系統100包括控制設備1和投影 裝置6。投影裝置6例如可以包括殼體，在所述殼體中設置一個或多個激光二極管7。為清 楚起見，在圖1中示出僅僅一個激光二極管。然而同樣可能的是，在投影裝置6中設置多于 一個激光二極管。此外，在投影裝置6中可以存在其他的、沒有明確示出的元件，例如成像 光學器件、鏡、遮光板、電機等設備，它們適合于實現圖像數據通過激光二極管7的投影。
[0027] 此外，投影裝置6可以具有光電二極管8或者也具有監視二極管（Monitordiode)， 借助其能夠在時間上分解地檢測由激光二極管7發射的光的強度7a或者亮度。在此，光電 二極管8例如可以檢測全部由激光二極管7發射的激光7b的一小部分。
[0028] 控制設備1可以具有分析處理電路2,其設計用于從光電二極管8接收強度信號 2b，所述強度信號說明由激光二極管7發射的光的當前的強度7a是多高。此外，控制設備 1可以具有第一驅動裝置3,所述第一驅動裝置設計用于產生經高頻調制的控制信號5a，所 述經高頻調制的控制信號可以被饋入激光二極管中以抑制散斑。例如可以如此調制經高頻 調制的控制信號5a，使得激光二極管7的不同的振蕩模式同時地或者以短的序列依次地被 激勵，從而所發射的光產生不同的散斑圖案，所述散斑圖案在由激光二極管投影的圖像數 據的觀察者的位置處至少部分地相互抵消或者消除。由此可以實現激光二極管7的散斑的 減少。
[0029] 此外，控制設備1具有第二驅動裝置4,所述第二驅動裝置設計用于接收包含待由 激光二極管投影的圖像數據的圖像數據信號4a，并且根據所述圖像數據信號4a產生用于 控制激光二極管7的數據控制信號5b。在此，圖像數據信號例如可以具有關于待投影的數 據的信息，例如靜止圖像信號、圖形信號、視頻信號、電影信號等等。第二驅動裝置4可以根 據在投影裝置6中使用的投影技術來產生數據控制信號5b，也即通過由激光二極管7發射 的激光束7b將圖像數據信號4a例如轉換成用于逐行掃描投影面的控制信號。當然，在通 過第二驅動裝置4產生數據控制信號5b時任一種其他的投影技術同樣是可能的。也可能 實現，通過外部處理器--例如通過以下電子應用設備的處理器產生數據控制信號5b :所 述電子應用設備利用激光投影系統100。
[0030] 控制信號5a和5b例如可以在控制裝置5中組合成用于激光二極管7的共同的控 制信號。
[0031] 通過由第一驅動裝置3并且必要時第二驅動裝置4控制激光二極管7的方式，由 激光二極管7發射的光7b具有未經調制的分量和經調制的分量。在此，經調制的分量又可 以由通過經高頻調制的控制信號5a決定的第一分量和通過數據控制信號5b決定的第二分 量組成。因此，由光電二極管8輸出的強度信號2b同樣具有由激光二極管7發射的光的相 應的強度調制。因此，可以在分析處理電路2中鑒于所述經調制的分量來分析處理強度信 號2b。在此，例如可以求取由激光二極管7發射的光的經調制的和未經調制的分量之間的 比例和/或通過經高頻調制的控制信號5a決定的強度和通過數據控制信號5b決定的強度 之間的比例。這些比例單獨地或者以適當組合地給出關于通過控制信號5a引起的散斑減 少的程度的啟示。分析處理電路2可以根據所述程度向第一驅動裝置2輸出調節信號3a， 以便調節控制信號5a。
[0032] 分析處理電路2例如可以接收用于激光二極管7中的散斑抑制的程度的期望值信 號2a并且根據期望值信號2a產生調節信號3a。期望值信號2a例如可以具有可由激光投 影系統100的用戶調整的同于散斑減少的所期望的程度的參量。然而也能夠實現，自動根 據不同的參數調整期望值信號2a。例如可以根據所投影的圖像數據的類型調整期望值信 號2a。在投影運動的圖像--例如視頻游戲或電影時，例如可以將散斑減少的程度調整到 比投影靜止圖像或者演示圖形時更低的期望值上，因為在運動的圖像中散斑圖案通常感覺 為更少受干擾。然而也能夠實現，根據周圍環境亮度調整期望值信號2a。例如可以在強的 周圍環境光時降低散斑減少的程度，以便在通過激光二極管7投影圖像數據時達到更高的 亮度。
[0033] 在此，也可以在驅動裝置3中構型分析處理電路2。同樣能夠實現，通過上級的控 制、例如處理器或者通過使用所述激光投影系統100的電子應用設備的計算單元承擔分析 處理電路2的功能性。
[0034] 圖2示出激光投影系統100的示意圖，其僅僅如下區別于在圖1中示出的激光投 影系統100 :控制設備1與激光二極管7和光電二極管8共同構型在共同的殼體中。激光 二極管7、光電二極管8以及控制設備1例如可以共同在一個半導體結構中制造。
[0035] 激光投影系統100例如可以用于電子設備--例如筆記本電腦、智能手機、移動電 話、機動車顯示單元（所謂的"平視顯示器（Head-Up-Di Splay，HUD)")、投影儀（Beamer)或 者其他的應用設備中。
[0036] 圖3示出用于在激光二極管中、尤其在如圖1和2示出的那樣的激光投影系統100 中的激光二極管7中散斑減少的方法10的示意圖。作為第一步驟11，方法10包括經高頻 調制的控制信號5a的產生。在此，例如可以如此產生控制信號5a，使得通過控制信號5a 以多個模式同時地或者以短的序列激勵激光二極管7。在第二步驟12中，借助經高頻調制 的控制信號5a實現激光二極管7的運行。在此，經高頻調制的控制信號5a有助于由激光 二極管7發射的光7b的散斑減少。在第三步驟13中，例如以光電二極管8實現由激光二 極管7發射的光的強度7a的檢測，所述光電二極管可以設置在與激光二極管7相同的殼體 中。最后，在第四步驟14中可以實現經高頻調制的控制信號5a的調節以調整激光二極管 7的散斑減少的程度。這能夠根據所檢測的強度7a進行。在此，所述調節可以如此調節經 高頻調制的控制信號5a，使得散斑減少的程度達到期望值預給定。如以上所闡述的那樣，例 如可以通過用戶手動調整期望值預給定，或者在考慮例如待由激光二極管7投影的圖像數 據或者周圍環境亮度的情況下自動調準期望值預給定。
【權利要求】
1. 一種用于激光二極管（7)的控制設備（1)，所述控制設備具有： 第一驅動裝置（3)，所述第一驅動裝置設計用于產生經高頻調制的控制信號（5a)并且 為了抑制散斑將所述控制信號饋入所述激光二極管（7)中；和 分析處理電路（2)，所述分析處理電路與所述第一驅動裝置（3)耦合，并且所述分析處 理電路設計用于輸出指示由所述激光二極管（7)發射的光的強度（7a)的強度信號（2b)并 且根據所述強度信號（2b)向所述第一驅動裝置（3)輸出調節信號（3a)來調節所述經高頻 調制的控制信號（5a)。
2. 根據權利要求1所述的控制設備（1)，其中，所述分析處理電路（2)設計用于接收用 于所述激光二極管（7)中的散斑的抑制的程度的期望值信號（2a)并且根據所述期望值信 號（2a)產生調節信號（3a)。
3. 根據權利要求1和2中任一項所述的控制設備（1)，所述控制設備還具有： 第二驅動裝置（4)，所述第二驅動裝置設計用于接收包含待由所述激光二極管（7)投 影的圖像數據的圖像數據信號（4a)，并且根據所述圖像數據信號（4a)產生用于控制所述 激光二極管（7)的數據控制信號（5b)。
4. 根據權利要求3所述的控制設備（1)，其中，所述分析處理電路（2)設計用于分析處 理所述強度信號（2b)來求取通過所述經高頻調制的控制信號（5a)決定的強度和由所述激 光二極管（7)發射的光的通過所述數據控制信號（5b)決定的強度之間的比例。
5. -種激光投影系統（100)，所述激光投影系統具有： 用于投影圖像數據的激光二極管（7); 光電二極管（8)，其設計用于檢測由所述激光二極管（7)發射的光的強度（7a)并且輸 出強度信號（2b);和 根據權利要求1至4中任一項所述的控制設備（1)，所述控制設備設計用于控制所述激 光二極管（7)。
6. -種電子應用設備，其具有根據權利要求5所述的激光投影系統（100)。
7. 根據權利要求6所述的電子應用設備，其中，所述電子應用設備包括來自筆記本電 腦、智能手機、移動電話、機動車顯示單元和投影儀的組的設備。
8. -種用于在激光二極管（7)中散斑減少的方法（10)，所述方法具有以下步驟： 產生（11)經高頻調制的控制信號（5a); 借助所述經高頻調制的控制信號（5a)運行（12)所述激光二極管（7)用于散斑減少； 以光電二極管（8)檢測（13)由所述激光二極管（7)發射的光的強度（7a);并且 根據所檢測的強度（7a)調節（14)所述經高頻調制的控制信號（5a)以調整所述散斑 減少的程度。
【文檔編號】H01S5/0683GK104094485SQ201380007245
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2013年1月25日 優先權日:2012年2月2日
【發明者】J·塞德爾, R·菲斯, J·哈施, A·弗雷澤里克森 申請人:羅伯特·博世有限公司