具有两个转换器的激光器电路和用于运行激光器电路的方法与流程

本公开涉及具有两个转换器的激光器电路以及用于运行激光器电路的方法。

背景技术：

1、激光器电路通常提供脉冲形式的辐射。辐射是例如可见范围内的光。辐射是例如红、绿和/或蓝范围内的光。辐射强度由流过激光器的激光器电流控制。激光器电路可以用于不同的市场，例如汽车、航空航天、消费者、工业、增强现实、混合现实和/或虚拟现实。通常，数模转换器控制流过激光器的电流。电流具有脉冲形式。因此，电流例如从零变化到期望值，导致包括激光器电路的装置中可能的干扰。

技术实现思路

1、目的在于提供一种激光器电路和一种用于运行激光器电路的方法，具有用于控制激光器电流的经改进的灵活性。

2、这些目的通过独立权利要求的主题来实现。在从属权利要求中给出了其它实施方式和改进方案。

3、根据实施方式，激光器电路包括视频数模转换器、偏置数模转换器以及具有第一端子和第二端子的激光器。激光器的第一端子被耦接到视频数模转换器和偏置数模转换器。视频数模转换器被配置为提供具有脉冲形式的视频信号电流。偏置数模转换器被配置为提供偏置电流。偏置电流的值小于激光器的激光器阈值。激光器电流包括视频信号电流和偏置电流。在视频信号电流的脉冲的情况下，激光器电流高于激光器阈值。

4、有利地，使用两个数模转换器为针对激光器产生激光器电流提供了高灵活性。激光器电流流过激光器。例如，减小了由于温度偏移引起的激光器电流的波动。视频信号电流包括例如具有不同振幅的一系列脉冲。例如，可以适当地调节激光器电流，以跟随由于激光器温度偏移引起的激光器电光特性的变化。

5、根据激光器电路的另外的实施方式，视频数模转换器和偏置数模转换器被实现为电流阱电路。

6、根据激光器电路的替代实施方式，视频数模转换器和偏置数模转换器被实现为电流源电路。

7、根据激光器电路的另外的实施方式，视频数模转换器具有比激光器阈值上的期望电流范围更宽的电流范围。

8、根据激光器电路的另外的实施方式，视频数模转换器具有第一步长大小，并且偏置数模转换器具有第二步长大小。第一步长大小小于第二步长大小。例如，相比于偏置数模转换器，视频数模转换器中激光器电流的可连续设置的电流值之间的步长更小。

9、根据激光器电路的另外的实施方式，偏置电流流过激光器。当激光器电流高于激光器阈值时，激光器发射辐射。由于偏置电流的值小于激光器的激光器阈值，所以在只有偏置电流流过激光器的情况下，激光器不发射辐射。

10、根据激光器电路的另外的实施方式，视频信号电流流过激光器。视频信号电流包括具有不同幅度的脉冲。在视频信号电流的脉冲和偏置电流的脉冲之和高于激光器的激光器阈值的情况下，激光器发射辐射。仅在非零时产生视频数据脉冲，并且激光器电流高于激光器阈值。在脉冲之间的持续时间内，激光器电流低于激光器阈值。

11、根据激光器电路的另外的实施方式，偏置电流的脉冲的持续时间长于视频信号电流的脉冲的持续时间。通常，偏置电流是例如dc电流。偏置电流在几个时段内不是零。

12、根据激光器电路的另一实施方式，在激光器电路的运行的中断的期间、和/或在没有视频信号电流的脉冲的时段期间、和/或在没有视频信号电流的脉冲的数量f个时段期间(其中数量f大于1)，偏置数模转换器被配置为提供偏置电流，该偏置电流的值低于具有视频信号电流的脉冲的时段中的偏置电流的值。在示例中，在上述情况之一期间，偏置电流被关断或者在激光器阈值的0％和10％之间的范围内。偏置电流被关断意味着偏置电流为零。

13、根据另外的实施方式，激光器电路被配置为检查控制信号、特别是控制信号的下一个值或数量f个控制信号的值，是否下一个时段没有脉冲或下一个数量f个时段没有脉冲，以便如上所描述减小偏置电流。控制信号被施加到激光器电路。

14、激光器阈值的0％和10％之间范围内的偏置电流意味着偏置电流具有零值或小于激光器阈值的10％的值。

15、根据激光器电路的另外的实施方式，激光器电路包括阈值数模转换器，阈值数模转换器被耦接到激光器的第一端子。阈值数模转换器提供流过激光器的阈值电流。偏置电流和阈值电流的和等于或低于激光器的激光器阈值。偏置电流和阈值电流的和达到激光器阈值或比激光器阈值低一点。激光器电流包括视频信号电流、偏置电流和阈值电流。在视频信号电流的脉冲的情况下，激光器电流高于激光器阈值。

16、在示例中，阈值电流是脉冲电流。阈值电流的脉冲的上升沿和下降沿等于或近似等于视频信号电流的脉冲的上升沿和下降沿。与阈值电流相反，偏置电流没有脉冲或仅具有持久性的脉冲。

17、根据激光器电路的另外的实施方式，阈值电流的脉冲的持续时间等于或长于视频信号电流的脉冲的持续时间。

18、根据激光器电路的另外的实施方式，视频数模转换器包括第一数量n个串联电路。第一数量n个串联电路中的串联电路包括转换器开关和电流调节器。电流调节器被实现为例如单个电流源或单个电流阱。例如，第一数量n个串联电路中的每个串联电路包括转换器开关和电流调节器。

19、根据激光器电路的另外的实施方式，偏置数模转换器包括第二数量p个串联电路。第二数量p个串联电路中的串联电路包括转换器开关和电流调节器。电流调节器被实现为例如单个电流源或单个电流阱。例如，第二数量p个串联电路中的每个串联电路包括转换器开关和电流调节器。

20、根据另外的实施方式，激光器电路包括增益数模转换器，增益数模转换器具有耦接到视频数模转换器的控制输入的输出。增益数模转换器被配置为例如缩放视频信号电流。

21、根据另外的实施方式，激光器电路包括另外的视频数模转换器、另外的偏置数模转换器以及具有第一端子和第二端子的另外的激光器。另外的激光器的第一端子耦接到另外的视频数模转换器和另外的偏置数模转换器。另外的视频数模转换器经配置以提供具有脉冲形式的另外的视频信号电流。另外的偏置数模转换器被配置为提供另外的偏置电流。另外的偏置电流的值小于另外的激光器的另外的激光器阈值。另外的激光器电流包括另外的视频信号电流和另外的偏置电流。在另外的视频信号电流的脉冲的情况下，另外的激光器电流高于另外的激光器阈值。因此，激光器电路包括两个通道。

22、根据另外的实施方式，激光器电路包括附加的视频数模转换器、附加的偏置数模转换器以及具有第一和第二端子的附加的激光器。附加的激光器的第一端子耦接到附加的视频数模转换器和附加的偏置数模转换器。附加的视频数模转换器被配置为提供具有脉冲形式的附加的视频信号电流。附加的偏置数模转换器被配置为提供附加的偏置电流。附加的偏置电流的值小于附加的激光器的附加的激光器阈值。附加的激光器电流包括附加的视频信号电流和附加的偏置电流。在附加的视频信号电流的脉冲的情况下，附加的激光器电流高于附加的激光器阈值。因此，激光器电路包括三个通道。例如，激光器是红色激光器，另外的激光器是绿色激光器，附加的激光器是蓝色激光器。三个通道以相同的方式构造。

23、根据实施方式，一种用于运行激光器电路的方法包括：

24、-由视频数模转换器提供视频信号电流，

25、-由偏置数模转换器提供偏置电流，以及

26、-由激光器发射辐射。

27、激光器电流流过激光器并且包括视频信号电流和偏置电流。偏置电流的值小于激光器的激光器阈值。视频信号电流具有脉冲形式。在视频信号电流脉冲的情况下，激光器电流大于激光器阈值。

28、在示例中，视频数模转换器具有比偏置数模转换器更小的步长，并且具有比激光器阈值上的电流范围更宽的电流范围。激光器阈值上的电流范围是期望的或预定的电流范围。通过使用视频数模转换器，系统具有围绕电流阈值的高粒度步进。该粒度对应于阈值之上的当前步长。一旦阈值电流值随激光器温度变化，就可以精确控制光的第一步长。视频数模转换器具有小的步长，以精确地达到激光器阈值，并精确地控制激光器阈值之上的电流，从而精确地控制光量。较低步长偏置数模转换器带来的优点是，仅在可由视频数模转换器提供的激光器阈值附近，不需要低于激光器阈值的精细电流步长。

29、根据另外的实施方式，激光器电路包括视频数模转换器、具有第一端子和第二端子的激光器、第一供电端子和第二供电端子，该第一供电端子经由视频数模转换器耦接到激光器的第一端子，第二供电端子耦接到激光器的第二端子。

30、在第一供电端子处提供第一电源电压。在第二供电端子处提供第二电源电压。第一电源电压例如高于地电位。第二电源电压例如低于地电位。

31、有利地，第二电源电压是负的。激光器的运行主要取决于第一电源电压和第二电源电压之间的差值。因此，视频数模转换器可以用相对较低高度的电压来运行和控制。这减少了激光器电路中信号的电平转换的工作量。

32、根据激光器电路的另外的实施方式，视频数模转换器被实现为电流源电路。

33、根据另外的实施方式，激光器电路包括参考电位端子。在参考电位端子处提供地电位。参考电位端子没有被直接连接到第一供电端子，也没有直接连接到第二供电端子。

34、根据另外的实施方式，激光器电路包括耦接到参考电位端子的数字电路。数字电路具有耦接到视频数模转换器的控制输入的输出。

35、根据激光器电路的另外的实施方式，数字电路耦接到第一供电端子或数字供电端子，例如用于数字电路的供电。在数字供电端子处提供数字电源电压。数字电源电压例如在第一电源电压和地电位之间或等于第一电源电压。

36、在示例中，数字电路附加的耦接到提供电源电压的供电端子。数字电路的电源电压低于或等于第一电源电压，但高于地电位。数字电路的电源电压和地电位之间的差适合于数字电路的运行。在极限情况下，数字电路的电源电压等于第一电源电压。

37、根据另外的实施方式，激光器电路包括电平移位器，该电平移位器具有耦接到数字电路的输入和耦接到视频数模转换器的控制输入的输出。

38、根据替代的实施方式，激光器电路没有电平移位器，该电平移位器具有耦接到数字电路的输入和耦接到视频数模转换器的控制输入的输出。

39、根据激光器电路的另外的实施方式，视频数模转换器包括第一数量n个串联电路。第一数量n个串联电路中的串联电路包括转换器开关和电流调节器。电流调节器被实现为例如单一的电流源。

40、根据另外的实施方式，激光器电路包括偏置数模转换器。第一供电端子经由偏置数模转换器耦接到激光器的第一端子。

41、根据激光器电路的另外的实施方式，偏置数模转换器被实现为电流源电路。

42、根据另外的实施方式，激光器电路包括耦接到激光器的第一端子的阈值数模转换器。

43、根据另外的实施方式，激光器电路包括增益数模转换器，该增益数模转换器具有耦接到视频数模转换器的输入的输出。

44、根据另外的实施方式，激光器电路包括另外的视频数模转换器、具有第一端子和第二端子的另外的激光器、以及另外的供电端子，该另外的供电端子耦接到另外的激光器的第二端子。第一供电端子经由另外的视频数模转换器耦接到另外的激光器的第一端子。在另外的供电端子处提供另外的供电电压。另外的电源电压例如低于地电位。

45、根据另一实施方式，激光器电路包括附加的视频数模转换器、具有第一和第二端子的附加的激光器、以及附加的供电端子，附加的供电端子耦接到附加的激光器的第二端子。第一供电端子经由附加的视频数模转换器耦接到附加的激光器的第一端子。在附加的供电端子处提供附加的电源电压。附加的电源电压例如低于地电位。

46、根据一个实施方式，一种用于运行激光器电路的方法包括：

47、-向视频数模转换器提供第一电源电压，

48、-由视频数模转换器提供视频信号电流，

49、-向激光器提供第二电源电压，以及

50、-由激光器根据视频信号电流发射辐射。

51、第一电源电压例如高于地电位，并且第二电源电压例如低于地电位。

52、在示例中，激光器电路产生第二电源电压作为多个激光器的公共电压，或者激光器电路产生第二电源电压的不同值，以便分别调节每个激光器。

53、根据另外的实施方式，该方法包括由阈值数模转换器提供阈值电流，以及由激光器发射辐射，该辐射根据阈值电流来发射。

54、根据另外的实施方式，该方法包括由偏置数模转换器提供偏置电流，以及由激光器发射辐射，该辐射还根据偏置电流来发射。

55、在示例中，可称为驱动器的激光器电路具有在地电位和第一供电端子处提供的第一电源电压之间的信号。激光器的第一和第二端子具有第一和第二电位。而且，通过降低第二激光器端子的第二电位，也可以降低激光器的第一端子的第一电位，因此可以降低激光器电路处的信号摆动，特别是数字电路处的信号摆动。有利地，可以减少或消除激光器电路处的信号的电平偏移。

56、根据另外的实施方式，激光器电路包括温度传感器、温度补偿电路、视频数模转换器以及具有第一和第二端子的激光器，温度补偿电路具有耦接到温度传感器的输入。激光器的第一端子耦接到温度补偿电路和视频数模转换器。

57、有利地，可以减小温度对激光器的光功率的影响。实现温度补偿电路的工作量可以低于修改提供给视频数模转换器的控制信号的工作量。

58、根据激光器电路的另外的实施方式，温度补偿电路被实现为温度控制的数模转换器。

59、根据另外的实施方式，激光器电路包括数字电路，该数字电路具有耦接到温度传感器的输入和耦接到温度补偿电路的控制输入的输出。

60、根据激光器电路的另外的实施方式，随着由温度传感器测量的温度的增加，数字电路增加流过温度补偿电路的补偿电流。

61、根据激光器电路的另一实施方式，温度传感器被实现为由硅带隙温度传感器、热电偶、电阻温度计和热敏电阻组成的组中的一个。

62、根据激光器电路的另外的实施方式，激光器电路包括耦接到激光器的第一端子的偏置数模转换器。

63、根据激光器电路的另外的实施方式，激光器电路包括耦接到激光器的第一端子的阈值数模转换器。

64、根据激光器电路的另外的实施方式，激光器电路包括增益数模转换器，该增益数模转换器具有耦接到视频数模转换器的输入的输出。

65、根据激光器电路的另外的实施方式，激光器电路包括视频电流镜。增益数模转换器的输出经由视频电流镜耦接到视频数模转换器的输入。

66、根据另外的实施方式，激光器电路包括具有第一和第二端子以及控制端子的开关。开关的第一端子耦接到温度补偿电路及视频数字模拟转换器。开关的第二端子耦接到激光器的第一端子。

67、根据另外的实施方式，激光器电路包括偏置电流镜和偏置数模转换器。该偏置数模转换器经由偏置电流镜耦接到开关的第二端子与激光器的第一端子之间的节点。

68、根据另外的实施方式，激光器电路包括阈值电流镜和阈值数模转换器。阈值数模转换器经由阈值电流镜耦接到开关的第一端子。

69、根据另外的实施方式，激光器电路包括另外的视频数模转换器、另外的温度补偿电路以及具有第一和第二端子的另外的激光器。另外的激光器的第一端子耦接到另外的温度补偿电路和另外的视频数模转换器。

70、根据另外的实施方式，激光器电路包括附加的视频数模转换器、附加的温度补偿电路以及具有第一和第二端子的附加的激光器。附加的激光器的第一端子耦接到附加的温度补偿电路和附加的视频数模转换器。三个温度补偿电路连接到例如数字电路的输出。在示例中，一个温度传感器对于温度测量是足够的。

71、根据一个实施方式，一种用于运行激光器电路的方法包括：

72、-由温度传感器测量温度，

73、-向温度补偿电路提供依赖于温度的信号，

74、-由所述温度补偿电路提供补偿电流，

75、-由视频数模转换器提供视频信号电流，并且

76、-由激光器发射辐射。补偿电流和视频信号电流流过激光器。

77、根据另外的实施方式，激光器电路包括开关电容器电路、视频数模转换器以及具有第一和第二端子的激光器。激光器的第一端子耦接到开关电容器电路和视频数模转换器。

78、有利地，开关电容器电路能够在预定时间点提供电荷包。因此，可以在预定的时间点增加激光器电流。可以通过控制开关电容器电路来调节电荷包。

79、根据激光器电路的另外的实施方式，开关电容器电路包括电容器和耦接到电容器的第一电极并耦接到激光器的第一端子的第一开关。因此，第一开关被布置为例如在电容器的第一电极和激光器的第一端子之间。

80、有利地，可以通过选择电容器的电容值和通过选择用于对电容器充电的输入电压来调节电荷包。

81、根据激光器电路的另外的实施方式，开关电容器电路包括电路节点、数量r个电容器和第一开关。数量r个电容器中的电容器的第一电极耦接到电路节点。第一开关耦接到电路节点并且耦接到激光器的第一端子。数量r可以是一或大于一。

82、根据激光器电路的另外的实施方式，数量r是一。开关电容器电路包括控制数模转换器，该控制数模转换器具有耦接到电路节点的输出。

83、根据激光器电路的另外的实施方式，数量r是一。数量r个电容器中的电容器的第二电极连接到参考电位端子或开关电容器电路的缓冲的输出。

84、根据激光器电路的替代实施方式，数量r大于一。开关电容器电路包括解码器，该解码器具有数量r个解码器输出。数量r个解码器输出中的解码器输出耦接到数量r个电容器中的电容器的第二电极。因此，每个解码器输出耦接到对应电容器的第二电极。

85、根据激光器电路的另外的实施方式，开关电容器电路包括数量r个缓冲器。数量r个缓冲器中的缓冲器将数量r个解码器输出中的解码器输出耦接到数量r个电容器中的电容器的第二电极。因此，每个解码器输出经由缓冲器耦接到对应电容器的第二电极。

86、根据激光器电路的另外的实施方式，开关电容器电路包括二极管，该二极管耦接到第一开关和激光器的第一端子，或者耦接到电路节点和第一开关。

87、根据激光器电路的另外的实施方式，开关电容器电路包括二极管，该二极管耦接到第一开关和激光器的第一端子，或者耦接到电路节点和第一开关。例如，二极管被布置在第一开关和激光器的第一端子之间、或者电容器的第一电极和第一开关之间。这两种布置都充分满足了允许电流仅在一个方向上流动的功能。二极管是可选的。

88、根据激光器电路的另外的实施方式，开关电容器电路包括第二开关。第二开关具有耦接到电路节点的第一端子。例如，第二开关的第二端子耦接到控制数模转换器的输出。例如，第二开关被布置在控制数模转换器的输出和电容器的第一电极之间。

89、根据激光器电路的另外的实施方式，第二开关包括第一晶体管和第二晶体管，第一晶体管具有第一受控路径和第一控制端子，第二晶体管具有第二受控路径和第二控制端子。第一受控路径和第二受控路径串联连接。节点耦接到第二控制端子和第一控制端子。例如，第二控制端子连接到第一控制端子。

90、根据激光器电路的另外的实施方式，开关电容器电路包括电压缓冲器。电压缓冲器的输出耦接至第二开关的第二端。例如，电压缓冲器的输入耦接到控制数模转换器的输出或参考电压源的输出。在示例中，电压缓冲器被布置在控制数模转换器的输出或参考电压源的输出与第二开关之间。

91、根据激光器电路的另外的实施方式，开关电容器包括电路放电开关，该放电开关耦接到激光器的第一端子和激光器的第二端子。放电开关设置在例如激光器的第一和第二端子之间。在示例中，放电开关将激光器的第一端子耦接到电容器的第二电极和/或耦接到参考电位端子。

92、根据激光器电路的另外的实施方式，第二开关和放电开关在相同的持续时间期间处于导通状态。它们同时处于导通状态。此外，它们同时处于非导通状态。

93、根据激光器电路的另外的实施方式，激光器电路包括耦接到激光器的第一端子的阈值数模转换器。

94、根据激光器电路的另外的实施方式，激光器电路包括耦接到激光器的第一端子的偏置数模转换器。

95、根据另外的实施方式，激光器电路包括另外的视频数模转换器、另外的开关电容器电路以及具有第一和第二端子的另外的激光器。另外的激光器的第一端子耦接到另外的开关电容器电路和另外的视频数模转换器。在示例中，激光器和另外的激光器发射不同范围的辐射。

96、根据另外的实施方式，激光器电路包括附加的视频数模转换器、附加的开关电容器电路以及具有第一和第二端子的附加的激光器。附加的激光器的第一端子耦接到附加的开关电容器电路和附加的视频数模转换器。在示例中，激光器、另外的激光器和附加的激光器发射不同范围的辐射，例如红色范围、绿色范围和蓝色范围。因此，激光器电路例如是红-绿-蓝激光器电路，缩写为rgb激光器电路。

97、根据实施方式，一种用于运行激光器电路的方法包括：

98、-由开关电容器电路提供电荷包，

99、-由视频数模转换器提供视频信号电流，以及

100、-由激光器根据视频信号电流和电荷包发射辐射。

101、根据另外的实施方式，该方法包括由阈值数模转换器提供阈值电流，以及由激光器发射辐射，该辐射还根据阈值电流来发射。

102、根据另外的实施方式，该方法包括由偏置数模转换器提供偏置电流，以及由激光器发射辐射，该辐射还根据偏置电流来发射。

103、根据一个实施方式，一种装置包括激光器电路。该装置被实现为包括头戴式显示器、抬头显示器、可穿戴设备、微型投影仪、激光探测系统、lidar、ar眼镜、混合现实眼镜和vr眼镜的组中的一个。ar是增强现实的缩写。vr是虚拟现实的缩写。lidar是光探测和测距的缩写。

104、上述激光器电路和装置特别适合于用于运行激光器电路的方法。因此，结合激光器电路或装置描述的特征可以用于该方法，反之亦然。