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1. WO2020129238 - レーザ駆動装置

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明 細 書

発明の名称 レーザ駆動装置

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003  

先行技術文献

特許文献

0004  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0005   0006   0007  

課題を解決するための手段

0008   0009  

発明の効果

0010  

図面の簡単な説明

0011  

産業上の利用分野

0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062  

符号の説明

0063  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6  

図面

1   2   3   4   5  

明 細 書

発明の名称 : レーザ駆動装置

技術分野

[0001]
 本発明は、例えばヘッドアップディスプレイ(HUD)などの映像表示装置用半導体レーザのためのレーザ駆動装置、及び前記レーザ駆動装置を備える映像表示装置に関する。

背景技術

[0002]
 例えばヘッドアップディスプレイ(HUD)などの、半導体レーザを用いたレーザ走査方式の映像表示装置は、RGB各色の輝度を表現するために、映像信号としてビデオデータを用いる。ドットごとに制御されたビデオデータをレーザ駆動装置により電流変換し、レーザを駆動することで所定の光量を得る。また、RGBのレーザの光量を重ね合わせることで所定の色を表現することができる。このレーザ駆動方式をパワー変調方式という。
[0003]
 映像表示装置の解像度は、MEMSと画像のデータレートの周期に依存し、前記レーザ駆動装置の応答性によりドット周期の制約を受ける。そのため、前記映像表示装置の解像度を上げるためには、高速駆動が可能なレーザ駆動装置が必要になる。レーザ走査方式の映像表示装置は、RGB各色の輝度を表現するために、映像信号としてビデオデータを用いる。ビデオデータをレーザ駆動装置により電流変換し、レーザを駆動する。映像表示装置の解像度は、前記レーザ駆動装置の応答性に制約を受ける。そのため、解像度を上げるためには、高速駆動が可能なレーザ駆動装置が必要になる。

先行技術文献

特許文献

[0004]
特許文献1 : 特許第3880914号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0005]
 しかし、今までのレーザ駆動装置はビデオデータに対応したビット数を持ち、ビデオデータを電流に変換するデジタル/アナログ変換器(以下、DA変換器という。)と、当該DA変換器の出力電流をカレントミラー回路で増幅し出力するドライバで構成されている。ここで、レーザ駆動装置に使用する電流出力型のDA変換器は、面積効率を上げるために、DA変換器の出力をカレントミラー回路で折り返す構成を取ることが多い。
[0006]
 ドライバの出力応答は、カレントミラー回路のゲート負荷容量へのチャージに要する時間で決まるが、ゲート充電電流であるDA変換器の出力電流はビデオデータによって変わる。そのため、以下の問題点があった。
(1)レーザ駆動装置の応答性はビデオデータに依存し、色合わせが困難になり、非鮮明な映像となる。
(2)ビデオデータが小さい場合、応答性が顕著に下がるため、高解像度に対応する際のボトルネックになる。
[0007]
 本発明の目的は以上の問題点を解決し、レーザ駆動装置の応答性を、従来技術に比較して上げることができるレーザ駆動装置、及び当該レーザ駆動装置を用いた映像表示装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0008]
 第1の発明に係るレーザ駆動装置は、
 デジタル入力コードのビット数に対応する個数の複数の電流源と、前記複数の電流源にそれぞれ接続された、前記ビット数に対応する個数の複数のスイッチであって、前記各電流源からの制御電流の出力の有無を選択的に切り替える複数のスイッチとを備え、前記デジタル入力コードに対応する制御電流を前記各スイッチから各出力電流として出力するデジタル/アナログ変換器と、
 前記各出力電流に基づいて、前記各出力電流に対応する駆動電流を発生してレーザダイオードを駆動するカレントミラー回路を有するドライバ回路とを備えるレーザ駆動装置において、
 前記ドライバ回路は、
 前記複数の電流源を複数組の電流源セットに分割し、前記各組の電流源セットに前記各スイッチを介してそれぞれ接続され複数のカレントミラー回路であって、前記各組の電流源セットからの各出力電流に対応する駆動電流を発生してレーザダイオードを駆動する複数のカレントミラー回路を備え、
 前記ドライバ回路の負荷容量を、前記複数のカレントミラー回路により分散することを特徴とする。
[0009]
 第2の発明に係る映像表示装置は、前記レーザ駆動装置を備えることを特徴とする。

発明の効果

[0010]
 従って、本発明によれば、ドライバの負荷分散をすることにより、レーザ駆動装置の応答速度を、輝度(ビデオデータ)によらず一定にすることにより、色合わせを容易にし、鮮明な映像にすることができる。また、応答性のボトルネックである、ビデオデータが小さい場合の応答性を上げることにより、高解像度に対応することができる。

図面の簡単な説明

[0011]
[図1] 実施形態及び比較例に係るレーザ駆動装置を備えた映像表示装置の構成例を示す概略ブロック図である。
[図2] 図1のレーザ駆動装置の動作を示すタイミングチャートである。
[図3] 比較例に係るレーザ駆動装置のための、しきい値電流生成回路、DA変換器及びドライバ回路の構成例を示す回路図である。
[図4] 実施形態1に係るレーザ駆動装置のための、しきい値電流生成回路、DA変換器及びドライバ回路の構成例を示す回路図である。
[図5] 実施形態2に係るレーザ駆動装置のための、しきい値電流生成回路、DA変換器及びドライバ回路の構成例を示す回路図である。
[0012]
 以下、本発明にかかる実施形態について図面を参照して説明する。なお、同一又は同様の構成要素については同一の符号を付している。
[0013]
(レーザ駆動装置)
 図1は実施形態及び比較例に係る、例えばHUD等の映像表示装置のためのレーザ駆動装置100を備えた映像表示装置の構成例を示す概略ブロック図であり、図2は図1のレーザ駆動装置の動作を示すタイミングチャートである。
[0014]
 図1において、レーザ駆動装置100は、制御回路10と、映像信号変換装置(Video Data Interface)2と、電流ステアリング型DA変換器(DAC)11,12,13と、しきい値電流生成回路21,22,23と、ドライバ回路31,32,33とを備えて構成される。レーザ駆動装置100は、映像信号出力装置(Video Processor and Controller)1から入力されるビデオデータVDをクロック信号CLKに同期して入力し、3個の駆動電流を発生してそれぞれレーザダイオード41,42,43を駆動することで、対応するレーザダイオード41,42,43を発光させる。ここで、レーザダイオード41,42,43はそれぞれ例えば赤色、緑色、青色の発光を行う。
[0015]
 映像信号変換装置2は、例えば15ビットのビデオデータVD[14:0]をクロック信号CLKに同期して入力した後、当該ビデオデータVD[14:0]を、RGBの合計30ビットのデジタル入力コード[29:00]に変換する。次いで、映像信号変換装置2は、赤色に関する10ビットのデジタル入力コードD[29:20]をDA変換器11に出力し、緑色に関する10ビットのデジタル入力コードD[19:10]をDA変換器11に出力し、青色に関する10ビットのデジタル入力コードD[9:0]をDA変換器11に出力する。ここで、[X:Y]は、ビットYからビットXまでのビット数(X+Y)のデジタルデータを示す。
[0016]
 制御回路10は、ビデオデータVD[14:0]、クロック信号CLK、及びデジタル入力コードD[29:00]に基づいて、例えば図2に示すように、赤色の駆動タイミングを示すタイミング信号s1と、緑色の駆動タイミングを示すタイミング信号s2と、青色の駆動タイミングを示すタイミング信号s3とを発生して、それぞれしきい値電流生成回路21,22,23に出力する。なお、タイミング信号S1,S2,S3は、デジタル入力コードD[29:00]のRGB各値が0であるときにLレベルとなる一方、1以上であるときにHレベルとなる。
[0017]
 しきい値電流生成回路21はタイミング信号s1のタイミングで、所定のしきい値電流(発光の立ち上り時に確実に発光させるためのステップアップ補助電流をいい、以下同様である。)Ish1/a(振幅値Ish1/a)を発生してドライバ回路31に出力する。しきい値電流生成回路22はタイミング信号s2のタイミングで、所定のしきい値電流Ish2/a(振幅値Ish2/a)を発生してドライバ回路32に出力する。しきい値電流生成回路23はタイミング信号s3のタイミングで、所定のしきい値電流Ish3/a(振幅値Ish3/a)を発生してドライバ回路33に出力する。ここで、aは後述するドライバ回路31,32,33の増幅率(定数)である。
[0018]
 DA変換器11は入力されるデジタル入力コードD[29:20]をアナログ駆動電流Icolor1/a(振幅値Icolor1/a)にAD変換してドライバ回路31に出力する。DA変換器12は入力されるデジタル入力コードD[19:10]をアナログ駆動電流Icolor2/a(振幅値Icolor2/a)にAD変換してドライバ回路32に出力する。DA変換器13は入力されるデジタル入力コードD[9:0]をアナログ駆動電流Icolor3/a(振幅値Icolor3/a)にAD変換してドライバ回路33に出力する。
[0019]
 ドライバ回路31は、駆動電流Icolor1/aと、しきい値電流Ish1/aを加算しかつ増幅率aで増幅してなる駆動電流Iop1を用いてレーザダイオード41を駆動する。ドライバ回路32は、駆動電流Icolor2/aと、しきい値電流Ish2/aを加算しかつ増幅率aで増幅してなる駆動電流Iop2を用いてレーザダイオード42を駆動する。ドライバ回路33は、駆動電流Icolor3/aと、しきい値電流Ish3/aを加算しかつ増幅率aで増幅してなる駆動電流Iop3(図2参照)を用いてレーザダイオード43を駆動する。
[0020]
(比較例)
 図3は比較例に係るレーザ駆動装置のための、しきい値電流生成回路23、DA変換器13及びドライバ回路33の詳細構成例を示す回路図である。
[0021]
 図3において、しきい値電流生成回路23はタイミング信号s3に応答して所定のしきい値電流Dsh[0]を発生してドライバ回路33に供給する。
[0022]
 DA変換器13は、10個の電流源50~59と、例えば複数のMOSトランジスタで構成されるスイッチSW0~SW9とを備えて構成される。各スイッチSW0~SW9は、対応するデジタル入力コードD[9:0]の各値がLレベルのとき、接点a側に切り替えられる一方、各値がHレベルのとき、接点b側に切り替えられる。ドライバ回路33は、
(1)各スイッチSW0~SW9が接点a側に切り替えられて駆動電流を流さないときに各電流源50~59に接続される、ダイオード接続されたMOSトランジスタQ100と、
(2)各スイッチSW0~SW9が接点b側に切り替えられて駆動電流を流すときに各電流源50~59に接続される、ドライバDRV100のカレントミラー回路M100と
を備えて構成される。
[0023]
 ここで、カレントミラー回路M100は1:4のミラー比を有し、制御側MOSトランジスタQ101と、負荷側MOSトランジスタQ102とを備えて構成され、制御側MOSトランジスタQ101に流れる制御電流に比例する駆動電流を負荷側MOSトランジスタQ102に流すように制御する。
[0024]
 以上の図3の回路は、レーザダイオード43の発光に係る、しきい値電流生成回路23、DA変換器13及びドライバ回路33について説明しているが、
(1)レーザダイオード41の発光に係る、しきい値電流生成回路21、DA変換器11及びドライバ回路31、並びに
(2)レーザダイオード42の発光に係る、しきい値電流生成回路22、DA変換器12及びドライバ回路32
の構成は、図3の回路と同様に構成される。
[0025]
 図3において、DA変換器13からの出力基本電流をIcとし、しきい値電流生成回路23からの出力基本電流をIsとし、ドライバの負荷基本容量をCとし、*は乗算記号を表して各電流値を表している、以下の図4~図5においても同様である。
[0026]
 以上のように構成された図3の回路において、しきい値電流生成回路は、ドライバで定数a倍される前の、レーザダイオード41,42,43の発光しきい値と等しくなるしきい値電流1023*Isを生成してカレントミラー回路M100に出力する。DA変換器13は、入力されるデジタル入力コードD[9:0]を、これに対応する駆動電流に変換してカレントミラー回路M100に出力する。従って、カレントミラー回路M100には、(駆動電流+しきい値電流)を定数a倍(図2において、a=4)した駆動電流をレーザダイオード43に流すように制御する。
[0027]
 なお、ドライバ回路33において、ダイオード接続のMOSトランジスタQ100を用いているが、本発明はこれに限られず、ダイオード接続のMOSトランジスタQ100を用いず、直接に接地してもよい。
[0028]
 DA変換器13の各ビットの電流源50~59はデジタル入力コードD[9:0]に対応する駆動電流を出力するようにビット毎に重み付けをしている。ドライバ回路33のドライバDRV100の各MOSトランジスタはDA変換器13のフルコード時の最大出力電流に対応したサイズに設定される。すなわち、DA変換器13の各ビット回路は、重み付け係数mに応じた駆動電流m*Icを出力する。ここで、ドライバ回路33の負荷容量合計値は1023*5*Cと定義しており、「*5」はドライバの容量対電流比によって決定される。
[0029]
 表1は図3の比較例に係る回路におけるビデオデータ毎のDAC出力電流、しきい値電流生成回路の出力電流、ドライバのカレントミラー比、ドライバ負荷容量とDAC出力電流の比の一例を表す。
[0030]


[表1]


[0031]
 表1において、Ic=0.9*I、Is=0.1*Iとして計算している。
[0032]
 ビデオデータの各値が1以上のときのしきい値電流生成回路23の出力電流Dsh[0]は常にオンされている。ビデオデータの各値と連動してDA変換器13の出力電流は増減するが、ドライバ容量値は一定である。ビデオデータの各値が十分大きい場合は、負荷容量に対する電流の比は、ビデオデータの各値が小さい場合に比較して小さいため、レーザ駆動装置の応答性は良好であるが、ビデオデータの各値が小さくなるにつれ、負荷容量に対する比電流の比が小さいため、ドライバの容量充電時間が増大する。これにより、ドライバ回路DRV100のゲート電圧(MOSトランジスタQ101,Q102のゲート電圧)が安定するまでの時間が長くなり、レーザ駆動装置100の電流出力の応答性が悪くなる。また、容量対電流比は最小が5対1に対し、最大で44.6対1まで上がるため、応答性は大きくばらつく。
[0033]
 以上説明したように、比較例に係る構成では、DA変換器13の出力電流がビデオデータの各値によって変化するのに対し、ドライバ負荷容量は一定のため、レーザ駆動装置100の電流出力の応答性はビデオデータに依存する。
[0034]
(実施形態1)
 図4は実施形態1に係るレーザ駆動装置のための、しきい値電流生成回路23A、DA変換器13及びドライバ回路33Aの構成例を示す回路図である。図4の回路は、図3の回路に比較して以下の点が異なる。
(1)しきい値電流生成回路23に代えて、しきい値電流生成回路23Aを備える。
(2)ドライバ回路33に代えて、ドライバ回路33Aを備える。
なお、DA変換器13、図3と同一の構成を有する。
 以下、上記相違点について説明する。
[0035]
 図4において、しきい値電流生成回路23Aはタイミング信号s3に応答して、電流源50~59にそれぞれ対応する所定のしきい値電流Dsh[0]~Dsh[9]を発生してドライバ回路33Aに供給する。ここで、しきい値電流Dsh[n](n=0,1,2,…,9)は、後述するドライバDRVnの制御側MOSトランジスタQ(10+n)に供給される。
[0036]
 ドライバ回路33Aは、
(1)各スイッチSWn(n=0,1,2,…,9)が接点a側に切り替えられて駆動電流を流さないときに各電流源(50+n)にそれぞれ接続される、ダイオード接続されたMOSトランジスタQ(10+n)と、
(2)各スイッチSWn(n=0,1,2,…,9)が接点b側に切り替えられて駆動電流を流すときに各電流源(50+n)にそれぞれ接続される、ドライバDRVnのカレントミラー回路Mnと
を備えて構成される。
[0037]
 ここで、カレントミラー回路M0~M9は1:4のミラー比を有し、制御側MOSトランジスタQ(10+n)と、負荷側MOSトランジスタQ(20+n)とを備えて構成され、制御側MOSトランジスタQ(10+n)に流れる制御電流に比例する駆動電流をそれぞれ,対応する負荷側MOSトランジスタQ(20+n)に流すように制御する。
[0038]
 従って、図4の回路では、各ドライバDRV0~DRV9が各電流源50~59に対応してそれぞれ設けられ、しきい値電流生成回路23Aは各電流源50~59(すなわち、デジタル入力コードの各ビット)に対応してそれぞれ異なるしきい値電流Dsh[0]~Dsh[9]を生成して出力することを特徴としている。
[0039]
 以上の図4の回路は、レーザダイオード43の発光に係る、しきい値電流生成回路23A、DA変換器13及びドライバ回路33Aについて説明しているが、
(1)レーザダイオード41の発光に係る、しきい値電流生成回路21A(図示せず)、DA変換器11及びドライバ回路31A(図示せず)、並びに
(2)レーザダイオード42の発光に係る、しきい値電流生成回路22A(図示せず)、DA変換器12及びドライバ回路32A(図示せず)
の構成は、図4の回路と同様に構成される。
[0040]
 以上のように構成された図4の回路において、DA変換器13の各ビットの電流源50~59は、ビデオデータであるデジタル入力コードD[9:0]の各値に対応する電流を出力するようにビット毎に重み付けをしている。しきい値電流生成回路23Aの出力電流は、DA変換器13の各ビットに対応するように駆動電流を分割している。また、ドライバDRV0~DRV9はDA変換器13の各ビットに対応するよう、分割して配置している。また、DA変換器13の各出力電流と、しきい値電流生成回路23Aの出力電流と、ドライバDRV0~DRV9への入力電流はそれぞれ同じ重み付け同士で合流結合させている。
[0041]
 ここで、ビデオデータであるデジタル入力コードがフルコード入力時は、全てのドライバDRV0~DRV9が動作し、その負荷容量合計値は図3の比較例のドライバ回路33と同一である。各ドライバDRV0~DRV9の出力は全て束ねている。従って、DA変換器13の各ビットは、重み付けに応じた駆動電流を出力する。DAC13の各ビットの電流源50~59に接続されているドライバDRV0~DRV9の負荷容量は、(ビット)*5*Cであり、ドライバ回路33Aの負荷容量合計値は1023*5*Cとなる。
[0042]
 表2は実施の形態1に係るレーザ駆動装置における、ビデオデータ毎のDAC出力電流、しきい値電流生成回路の出力電流、ドライバのカレントミラー比、ドライバ負荷容量とDAC出力電流の比の一例を表す。
[0043]
[表2]


[0044]
 ここで、Ic=0.9*I、Is=0.1*Iとして計算している。
[0045]
 以上のように構成された図4の回路では、ビデオデータであるデジタル入力コードの各値が1以上のときのしきい値電流生成回路23Aの各出力電流は図4に示すように常に一定である。そして、デジタル入力コードと連動して、DA変換器13の各出力電流と、ドライバDRV0~DRV9の負荷容量値は増減する。ビデオデータが1以上でのしきい値電流生成回路23Aの出力電流と、DA変換器13の各出力電流と、ドライバ負荷容量値の比は常に一定である。すなわち、ドライバDRV0~DRV9の負荷が分散し、駆動電流に対するドライバDRV0~DRV9の負荷はどのビットでも同じになる。全ビットの応答性は同一になり、下位ビットは比較例に対し負荷が大幅に減少するため応答性が向上する。
[0046]
 このように、ビデオデータ(又はデジタル入力コード)によらず同一の応答速度で電流を供給するレーザ駆動装置が提供できる。これにより、レーザ駆動装置の応答性を、従来技術に比較して上げることができる。すなわち、本実施形態によれば、レーザ駆動装置の応答速度が、輝度(ビデオデータ)に依存せず一定になるよう構成することにより、色合わせを容易にし、鮮明な映像にすることができる。応答性のボトルネックであるビデオデータが小さい場合の応答性を上げることにより、高解像度に対応することができる。
[0047]
(実施形態2)
 図5は実施形態2に係るレーザ駆動装置のための、しきい値電流生成回路23B、DA変換器13及びドライバ回路33Bの構成例を示す回路図である。図5の回路は、図3の回路に比較して以下の点が異なる。
(1)しきい値電流生成回路23に代えて、しきい値電流生成回路23Bを備える。
(2)ドライバ回路33に代えて、ドライバ回路33Bを備える。
なお、DA変換器13、図3と同一の構成を有する。
 以下、上記相違点について説明する。
[0048]
 図5において、しきい値電流生成回路23Bはタイミング信号s3に応答して、各互いに隣接する2個(一対の)の電流源(50,51;52,53;54,55;56,57;58,59;各一対の電流源は電流源セットを構成する)にそれぞれ対応する所定のしきい値電流Dsh[0]~Dsh[4]を発生してドライバ回路33Bに供給する。ここで、しきい値電流Dsh[m](m=0,1,2,…,4)は、後述するドライバDRV(10+m)の制御側MOSトランジスタQ(10+m)に供給される。
[0049]
 ドライバ回路33Bは、
(1)各スイッチSWn(n=0,1,2,…,9)が接点a側に切り替えられて駆動電流を流さないときに各互いに隣接する2個(一対の)の電流源(50,51;52,53;54,55;56,57;58,59)にそれぞれ接続される、ダイオード接続されたMOSトランジスタQ(40+n)と、
(2)各スイッチSWn(n=0,1,2,…,9)が接点b側に切り替えられて駆動電流を流すときに各互いに隣接する2個(一対の)の電流源(50,51;52,53;54,55;56,57;58,59)にそれぞれ接続される、ドライバDRVm(m=0,1,2,3,4)のカレントミラー回路M(10+m)と
を備えて構成される。
[0050]
 ここで、カレントミラー回路M10~M19は1:4のミラー比を有し、制御側MOSトランジスタQ(40+m)と、負荷側MOSトランジスタQ(50+m)(m=0,1,2,3,4)とを備えて構成され、制御側MOSトランジスタQ(40+m)に流れる制御電流に比例する駆動電流をそれぞれ、対応する負荷側MOSトランジスタQ(50+m)に流すように制御する。
[0051]
 従って、図5の回路では、各ドライバDRV10~DRV14が各互いに隣接する2個(一対の)の電流源(50,51;52,53;54,55;56,57;58,59)に対応してそれぞれ設けられ、しきい値電流生成回路23Bは各電流源50~59(すなわち、デジタル入力コードの各ビット)に対応してそれぞれ異なるしきい値電流Dsh[0]~Dsh[4]を生成して出力することを特徴としている。
[0052]
 以上の図5の回路は、レーザダイオード43の発光に係る、しきい値電流生成回路23B、DA変換器13及びドライバ回路33Bについて説明しているが、
(1)レーザダイオード41の発光に係る、しきい値電流生成回路21B(図示せず)、DA変換器11及びドライバ回路31B(図示せず)、並びに
(2)レーザダイオード42の発光に係る、しきい値電流生成回路22B(図示せず)、DA変換器12及びドライバ回路32B(図示せず)
の構成は、図5の回路と同様に構成される。
[0053]
 以上のように構成された図5の回路において、DA変換器13の各ビットはビデオデータであるデジタル入力コードに対応する駆動電流を出力するようにビット毎に重み付けをしている。しきい値電流生成回路23Bの出力電流Dsh[0]~Dsh「4]は、DA変換器13の各電流源50~59の各ビットに対応するよう、駆動電流を分割している。分割したドライバDRV10~DRV14は各ドライバの負荷の偏りを小さくするように、しきい値電流生成回路23Bの出力電流と、DA変換器13の各ビットの駆動電流とを例えば2個ずつ合流結合させている。ビデオデータのデジタル入力コードがフルコード入力時は、全てのドライバDRV10~DRV14が動作し、その負荷容量合計値は比較例に係るドライバ回路33と同一である。ここで、各ドライバDRV10~DRV14の各出力は全て束ねて結合している。DA変換器13の各ビットの電流源50~59は、重み付けに応じた駆動電流を出力する。DA変換器13の各各互いに隣接する2個(一対の)の電流源(50,51;52,53;54,55;56,57;58,59)毎の、各ドライバDRV10~DRV14の負荷容量はそれぞれ異なるが、ドライバ回路33Bの負荷容量合計値は1023*5*Cである。
[0054]
 表3は、実施の形態2に係るレーザ駆動装置における、ビデオデータ毎のDAC出力電流、しきい値電流生成回路の出力電流、ドライバのカレントミラー比、ドライバ負荷容量、ドライバ負荷容量とDAC出力電流の比の一例を表す。
[0055]
[表3]


[0056]
 ここで、Ic=0.9*I、Is=0.1*Iとして計算している。
[0057]
 ビデオデータであるデジタル入力コードの各値が1以上のときのしきい値電流生成回路23Bの各出力電流Dsh[0]~Dsh[4]は常に一定である。また、ビデオデータ(又はデジタル入力コード)のRGB各値と連動してDAC出力電流とドライバ負荷容量値は増減するが、4個のドライバDRV10~DRV14に分割しているため、負荷容量は分散される。容量とDAC容量の比は最小が5対1に対し、最大で12.5対1なので、単一構成のドライバに対しレーザ駆動装置の応答性のばらつきは大幅に改善される。ここで、各電流源50~59からの各出力電流は、デジタル入力コードのビットに応じて重み付けされ、各電流源50~59からの各出力電流と、各カレントミラー回路M10~M14を有するドライバDRV10~DRV14の負荷容量の比が、各電流源50~59に対応する全ての電流源セットで同じになるよう構成される。
[0058]
 すなわち、本実施形態によれば、レーザ駆動装置の応答速度が、輝度(ビデオデータ)に依存せず一定になるよう構成することにより、色合わせを容易にし鮮明な映像にすることができる。応答性のボトルネックであるビデオデータが小さい場合の応答性を上げることにより、高解像度に対応することができる。
[0059]
(実施形態2の変形例)
 以上の実施形態2に係る図5の回路では、各ドライバDRV10~DRV14が各互いに隣接する2個(一対の)の電流源(50,51;52,53;54,55;56,57;58,59)に対応してそれぞれ設けられ、しきい値電流生成回路23Bは各電流源50~59(すなわち、デジタル入力コードの各ビット)に対応してそれぞれ異なるしきい値電流Dsh[0]~Dsh[4]を生成して出力する。しかし、ドライバ回路33Bの各ドライバを各互いに隣接する3個以上の(一セット毎の)の電流源に対応してそれぞれ設けてもよい。この場合において、しきい値電流生成回路23Bは各セットの電流源に対応してそれぞれ異なるしきい値電流を生成して出力する。
[0060]
(特許文献1との相違点)
 特許文献1に係るレーザ駆動装置はPWM変調方式でレーザダイオードを駆動しており、パワー変調方式とは異なっている。当該特許文献1においては、半導体レーザの発光遅延時間を小さくする目的で、補助電流を用いたレーザ駆動装置について開示され、レーザを発光させるための電流Iopを、DA変換器出力である発光電流Idacと、補助電流Ishで生成している。DA変換器の面積を抑えるために、DA変換器の出力をカレントミラーで折り返す構成を有する。しかし従来構成をパワー変調方式に適用した場合、ビデオデータによりドライバの負荷容量への充電時間が変化するという問題は解消できていない。
[0061]
 これに対して、本実施形態では、上述のように、ドライバの負荷分散をすることにより、レーザ駆動装置の応答速度を、輝度(ビデオデータ)によらず一定にすることにより、色合わせを容易にし、鮮明な映像にすることができる。また、応答性のボトルネックである、ビデオデータが小さい場合の応答性を上げることにより、高解像度に対応することができる。

産業上の利用分野

[0062]
 以上詳述したように、本発明によれば、ドライバの負荷分散をすることにより、レーザ駆動装置の応答速度を、輝度(ビデオデータ)によらず一定にすることにより、色合わせを容易にし、鮮明な映像にすることができる。また、応答性のボトルネックである、ビデオデータが小さい場合の応答性を上げることにより、高解像度に対応することができる。

符号の説明

[0063]
1 映像信号出力装置
2 映像信号変換装置
10 制御回路
11,12,13 DA変換器(DAC)
21~23,21A~23A,21B~23B しきい値電流生成回路
31~33,31A~33A,31B~33B ドライバ回路
41,42,43 レーザダイオード
50~59 電流源
100 レーザ駆動装置
DRV1~DRV100 ドライバ
M1~M100 カレントミラー回路
Q1~Q102 MOSトランジスタ
SW1~SW9 スイッチ

請求の範囲

[請求項1]
 デジタル入力コードのビット数に対応する個数の複数の電流源と、前記複数の電流源にそれぞれ接続された、前記ビット数に対応する個数の複数のスイッチであって、前記各電流源からの制御電流の出力の有無を選択的に切り替える複数のスイッチとを備え、前記デジタル入力コードに対応する制御電流を前記各スイッチから各出力電流として出力するデジタル/アナログ変換器と、
 前記各出力電流に基づいて、前記各出力電流に対応する駆動電流を発生してレーザダイオードを駆動するカレントミラー回路を有するドライバ回路とを備えるレーザ駆動装置において、
 前記ドライバ回路は、
 前記複数の電流源を複数組の電流源セットに分割し、前記各組の電流源セットに前記各スイッチを介してそれぞれ接続され複数のカレントミラー回路であって、前記各組の電流源セットからの各出力電流に対応する駆動電流を発生してレーザダイオードを駆動する複数のカレントミラー回路を備え、
 前記ドライバ回路の負荷容量を、前記複数のカレントミラー回路により分散することを特徴とするレーザ駆動装置。
[請求項2]
 前記ドライバ回路は、
 前記各電流源に前記各スイッチを介してそれぞれ接続される複数のカレントミラー回路であって、前記各電流源からの各出力電流に対応する駆動電流を発生してレーザダイオードを駆動する複数のカレントミラー回路を備えることを特徴とする請求項1記載のレーザ駆動装置。
[請求項3]
 前記各電流源からの各出力電流は、前記デジタル入力コードのビットに応じて重み付けされ、前記各電流源からの各出力電流と、前記各カレントミラー回路を有するドライバの負荷容量の比が、前記各電流源に対応する全てのビットで同じになるよう構成されることを特徴とする請求項2記載のレーザ駆動装置。
[請求項4]
 前記各電流源からの各出力電流は、前記デジタル入力コードのビットに応じて重み付けされ、前記各電流源からの各出力電流と、前記各カレントミラー回路を有するドライバの負荷容量の比が、前記各電流源に対応する全ての電流源セットで同じになるよう構成されることを特徴とする請求項2記載のレーザ駆動装置。
[請求項5]
 前記レーザ駆動装置は、
 前記デジタル入力コード及び前記各電流源からの各出力電流に応じて、前記各カレントミラー回路毎に、発光時のステップアップのためのしきい値電流を発生して、前記駆動電流に加算するしきい値電流生成回路をさらに備える請求項1~4のうちのいずれか1つに記載のレーザ駆動装置。
[請求項6]
 請求項1~5のうちのいずれか1つに記載のレーザ駆動装置を備えることを特徴とする映像表示装置。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]