光源驱动装置、光源驱动方法以及图像显示装置的制作方法
专利名称：光源驱动装置、光源驱动方法以及图像显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及光源驱动装置、光源驱动方法以及图像显示装置。
背景技术：
以往，在投影式电视中，作为光源使用各种灯(放电式氙灯、金属卤化物灯或卤素灯等白灯)，作为光阀使用液晶或DMD(数字微镜器件注册商标)等空间调制器件。另外， 近年来，以光源的长寿命化以及扩大图像的颜色再现范围为目的，使用了发光二极管或半导体激光器的投影式电视也已经产品化。在将发光二极管或半导体激光器用作光源的投影式电视中，使用分别以红、緑、蓝的单色发光的发光元件，以人眼感觉不到闪烁的程度高速(数百Hz 数kHz)地时分脉冲发光的方式驱动它们而进行彩色成像。另外，对于光阀使用DMD的电视，作为灰度表现方法，多使用通过各像素的显示时间的长度来表现亮度的脉冲宽度调制方式(专利文献1)。但是，在通过脉冲宽度调制方式来进行灰度表现时，为了正确地进行灰度表现，需要使来自在光源中使用的发光元件的发光波形在个体之间不存在偏差，且没有基于温度变化及经时变化的变动的稳定波形。一般而言，发光二极管或半导体激光器等发光元件通过进行恒流驱动，能够得到发光强度恒定的稳定的发光波形。另外，在緑色区域和蓝色区域中，仅通过激光振荡往往得不到充分的光量。因此，例如使用如下所述的技术在使红外激光振荡之后，通过使用SHG (Second Harmonic Generator)元件等波长转换元件进行波长转换，从而将红外激光转换为1/2波长的可见光。作为控制使用波长转换元件进行波长转换的发光元件的技木，公开有用光检测元件来測量来自半导体激光器的发光强度，根据该发光強度控制发光元件的技术(专利文献 2)。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特开2007-65677号公报专利文献2 日本特开2009-141107号公报
发明内容
发明要解决的问题但是，在使用波长转换元件对激光进行波长转换的发光元件中，在虽然进行恒流驱动但却进行脉冲发光吋，存在发光强度不恒定的个体，有时得不到稳定的发光波形。作为其原因，可认为是波长转换元件的特性偏差以及组装上的微小误差等。另外，通过进行恒流驱动，即使是能够得到稳定的发光波形的发光二极管或半导体激光器，发光强度也会由于温度变化或经时变化等而变动，在脉冲发光时发光波形的波高值有时会变动。
为此，在以往的投影式电视中，存在即使在以光源的长寿命化以及扩大图像的颜色再现范围为目的而将半导体激光器用作光源吋，也不能正确地表现灰度的问题。另外，在专利文献2中记载了根据来自半导体激光器的发光强度的测量结果来控制发光元件的技木，但是并没有记载在使发光元件脉冲发光时能够得到稳定的发光波形的光源驱动装置。本发明正是鉴于上述问题而完成的，其目的在干，提供即使在使发光元件脉冲发光吋，也能够使发光波形稳定的光源驱动装置、光源驱动方法以及图像显示装置。用于解决问题的手段为了实现上述目的，本发明的光源驱动装置具有开关电源，其驱动发光元件；脉冲驱动用开关元件，其与所述发光元件并联连接，使所述发光元件脉冲发光；光检测器，其检测从所述发光元件出射的出射光的強度；电流检测元件，其检测从所述开关电源流出的电流；以及运算处理部，其通过进行基于所述光检测器的检测结果的反馈回路运算和基于所述电流检测元件的检测结果的反馈回路运算，控制所述开关电源的动作。发明效果根据本发明，可起到即使在使发光元件脉冲发光吋，也能够使发光波形稳定的效果。
图1是示出本发明的光源驱动装置的实施方式1的概略结构的框图。图2是示出图1的开关电源1的一例的电路图。图3是示出图1的光源驱动装置的定时信号P1、脉冲驱动用开关元件3的状态、在发光元件2中流过的驱动电流I以及出射光L的发光波形的关系的图。图4是示出图1的运算处理电路8的发光期间内的运算处理的流程图。图5是示出将使用了波长转换元件的激光二极管用作图1的发光元件2时发光元件2的驱动电流I与出射光L的发光波形的关系的图。图6是示出发光强度指令值P2不恒定时的发光強度指令值P2和出射光L的发光波形的一例的图。图7是示出发光强度目标值恒定时的发光元件2的发光初期的发光强度目标值、 驱动电流I和出射光L的发光波形的关系的图。图8是示出使发光强度目标值变化时的发光元件2的发光初期的发光强度目标值、驱动电流I和出射光L的发光波形的关系的图。图9是示出搭载有本发明的光源驱动装置的图像显示装置的实施方式2的概略结构的框图。图10是示出图9的光源驱动部14的概略结构的一例的框图。图11是示出红用定时信号冊、绿用定时信号PG以及蓝用定时信号PB与红用发光元件2R、绿用发光元件2G以及蓝用发光元件2B的发光波形的关系的图。
具体实施例方式以下，根据附图详细说明本发明的光源驱动装置及图像显示装置的实施方式。另外，本发明不限定于该实施方式。实施方式1图1是示出本发明的光源驱动装置的实施方式1的概略结构的框图。在图1中， 向开关电源1输入恒定的直流(DC)电压VD1。发光二极管或半导体激光器等发光元件2与开关电源1的输出端连接。另外，半导体激光器也可以包含对激光进行波长转换的波长转换元件。另外，开关电源1能够根据从运算处理电路8输出的PWM信号P3，生成对发光元件 2进行驱动的驱动电流I。与发光元件2并联地连接有脉冲驱动用开关元件3。作为脉冲驱动用开关元件3， 能够使用场效应晶体管或双极晶体管等半导体开关。另外，脉冲驱动用开关元件3通过根据定时信号Pl进行接通/断开，从而能够使发光元件2脉冲发光。另外，配置有检测从发光元件2出射的出射光的发光强度的光检测器4。关于光检测器4的位置，只要能够检测来自发光元件2的相对发光强度即可，因此不特別规定。光检测器4将发光強度转换为电压，例如，能够由光电ニ极管等光传感器和放大其微弱电流的放大器构成。光检测器4的输出被输入到模拟/数字转换器(ADC)5。另外，与发光元件 2及脉冲驱动用开关元件3串联地连接有电流检测元件6。电流检测元件6将电流值转换为电压，例如能够使用分流电阻或霍尔元件等。并且，电流检测元件6的输出被输入到模拟 /数字转换器(ADC)7。另外，在电流检测元件6的输出小吋，也可以在电流检测元件6与模拟/数字转换器7之间连接放大器。模拟/数字转换器5的输出和模拟/数字转换器7的输出被输入到运算处理电路 8。并且，对发光元件2的发光定时进行控制的定时信号Pl被输入到脉冲驱动用开关元件 3和运算处理电路8。另外，关于确定发光元件2的发光强度的发光强度指令值P2，可以预先设定在运算处理电路8的内部，也可以通过外部控制电路(未图示)设定在运算处理电路8。运算处理电路8能够根据发光强度指令值P2设定发光強度目标值，根据发光強度目标值和来自模拟/数字转换器5的输出值来计算误差，执行反馈回路运算以减小其误差， 将脉冲宽度调制后的PWM信号P3输出到开关电源1。另外，也可以在发光元件2的发光期间的初期，根据发光元件2发光的上升沿特性来设定发光強度目标值。另外，运算处理电路 8能够根据发光期间的模拟/数字转换器7的输出来设定非发光期间的电流目标值，根据电流目标值和来自模拟/数字转换器7的输出值来计算误差，执行反馈回路运算以减小其误差，将脉冲宽度调制后的PWM信号P3输出到开关电源1。如上所述，运算处理电路8在发光元件2的发光期间，执行基于来自模拟/数字转换器5的输出值的反馈回路运算，在发光元件2的非发光期间，执行基于来自模拟/数字转换器7的输出值的反馈回路运算。另夕卜，运算处理电路8可使用微机(微型计算机)、DSP(Digital Signal Processor)等微处理器。另外，在微处理器中内置有模拟/数字转换器，模拟/数字转换器 5、7可以使用内置在微处理器中的模拟/数字转换器。图2是示出图1的开关电源1的一例的电路图。在图2中，在开关电源1设置有电源用开关元件la、续流ニ极管lb、扼流线圈Ic以及平滑电容器ld，构成降压型DC/DC转换器。并且，开关电源1能够根据从运算处理电路8输入的PWM信号P3对电源用开关元件 Ia进行接通/断开控制，根据DC电压VDl改变输出电压VD2。被电源用开关元件Ia进行接通/断开控制的DC电压VDl被扼流线圈Ic及平滑电容器Id进行平滑，生成波纹少的输出电压VD2。另外，在电源用开关元件Ia的输出端连接有续流ニ极管lb，以使在电源用开关元件Ia断开时也继续流过电流。另外，开关电源1的方式没有特別规定，只要能够改变输出电压VD2，则也可以不是降压型DC/DC转换器而是其他方式。以下，对本实施方式1的动作进行详细说明。在图1中，将电压值恒定的DC电压 VDl输入到开关电源1。如上所述，在能够改变输出电压VD2的开关电源1的输出端连接有发光元件2和脉冲驱动用开关元件3。在如上所述的电路结构中，当处于断开脉冲驱动用开关元件3的状态时，在发光元件2流过电流，能够使发光元件2发光。另外，当处于接通脉冲驱动用开关元件3的状态时，在发光元件2不流过电流，能够停止发光。另外，在如上所述的电路结构中，在接通脉冲驱动用开关元件3吋，由于在脉冲驱动用开关元件3不流过过大的电流，因此，虽然输出电压的波纹稍微变大，但是有时可省略开关电源1的平滑电容器Id。图3是示出图1的光源驱动装置的定时信号P1、脉冲驱动用开关元件3的状态、在发光元件2中流过的驱动电流I和出射光L的发光波形的关系的图。在图3中，例如，当设在定时信号Pl为高电平H时脉冲驱动用开关元件3断开，在定时信号Pl为低电平L时脉冲驱动用开关元件3接通吋，在定时信号Pl为高电平H时在发光元件2中流过电流，发光元件2发光。另ー方面，在定时信号Pl为低电平L吋，在脉冲驱动用开关元件3中流过电流，在发光元件2中不流过电流，发光停止。如上所述，通过根据定时信号Pl对脉冲驱动用开关元件3进行接通/断开控制， 从而能够使发光元件2脉冲发光。接着，对运算处理电路8的动作进行说明。光检测器4的输出被模拟/数字转换器5进行数字化，输入到运算处理电路8。另外，电流检测元件6的输出被模拟/数字转换器ADC 7进行数字化，输入到运算处理电路8。并且，在运算处理电路8中，根据定时信号 Pl切換来自模拟/数字转换器5的输出数据与来自模拟/数字转换器7的输出数据来执行
运算处理。作为一例，以下对运算处理电路8使用微机时的处理流程进行详细说明。在运算处理电路8中，执行在反馈回路控制中用到的PI (Proportional Integral)控制的运算处理。在发光元件2的发光期间，根据模拟/数字转换器5的输出数据来执行PI控制的运算处理，在非发光期间，根据模拟/数字转换器7的输出数据来执行PI控制的运算处理。这两个运算处理的切換，能够将定时信号Pl输入到微机的中断端子而通过中断处理来执行。 另外，也可以与输入输出端子连接而通过轮询处理来执行。图4是示出图1的运算处理电路8的发光期间内的运算处理的流程图。在图4中， 读入模拟/数字转换器5的输出数据作为发光强度检测值(步骤Si)。接着，将发光強度指令值P2设定为发光强度目标值(步骤S2)。接着，将发光強度目标值与发光强度检测值的差设为误差(步骤S3)。接着，将比例増益(常数)与误差的乘积设为比例误差(步骤 S4)。接着，将积分増益(常数)与误差的乘积设为积分误差。将积分误差设为与上一次的积分误差的和(步骤S5)。接着，求出比例误差与积分误差的和作为PI值(步骤S6)。接着，用适当的值对PI值进行缩放来确定PWM信号P3的占空比(步骤S7)。另外，上述的运算处理能够与作为PWM信号P3的基础的与PWM信号P3同频率的载波信号、或微机的内部定时器等同步地、定期地执行。根据如上所述的运算处理求出的PWM信号P3被送到开关电源1。开关电源1根据该PWM信号P3改变输出电压VD2，以使发光元件2的发光强度成为发光強度指令值P2的方式进行动作。接着，对发光元件2的非发光期间内的运算处理流程进行说明。基本的运算处理流程与图4相同。不同点在干，改变检测值，以及设定为目标值、比例增益以及积分增益的值。将该检测值设为来自模拟/数字转换器7的电流检测值，对于比例増益及积分增益设定适合于非发光期间的控制回路的最佳值。另外，目标值优选根据在发光期间在发光元件 2中流过的驱动电流I而设定为大致相同的电流值。通过将电流目标值设为与在发光期间在发光元件2中流过的电流值大致相同的值，在从非发光期间切換到发光期间时，在发光元件2中流过的电流变动減少，能够使发光初期的发光稳定。如果将电流目标值设定为比发光期间的电流值大的值，则发光初期在发光元件2中流过过大的电流，有时会引起异常发光。另外，如果将电流目标值设定为比发光期间的电流值小的值时，则发光初期的驱动电流I变小，有时在发光稳定之前需要时间。另外，关于在发光期间在发光元件2中流过的电流值，能够通过对模拟/数字转换器7的数据进行采样而随时测量。作为设定为电流目标值的值，可以是在发光期间采样的任意一点的数据，但是也可以是任意多点的数据的平均值、或者全部数据的平均值。并且，也可以是对这些值执行适当的运算处理后的值。另外，在以上的说明中，虽然反馈回路控制运算是仅PI项的运算处理，但是也可以是包含微分项的运算处理。如上所述，在非发光期间的运算处理流程中，通过根据在发光期间在发光元件2 中流过的电流值将电流目标值设定为大致相同的值，能够减少在从非发光期间切換到发光期间时在发光元件2中流过的电流变动，能够抑制发光初期的异常发光和发光的延迟。接着，对驱动电流与发光强度不成比例关系的、用光源驱动装置驱动发光元件2 时的发光波形进行说明。图5是示出将使用波长转换元件的激光二极管用作图1的发光元件2时的发光元件2的驱动电流I与出射光L的发光波形的关系的图。另外，图5的(a)是恒流驱动后的发光波形，图5的(b)是用图1的光源驱动装置驱动时的发光波形。在图5中，虽然在使用波长转换元件的激光二极管中，驱动电流I与出射光L的发光強度也基本上成比例关系，但是根据个体，在用恒定电流进行驱动时，有时到发光强度稳定到恒定之前需要数百μ s 数ms左右的时间。当对这样的激光二极管进行脉冲驱动以使发光期间成为数百μ s左右吋，在恒流驱动中成为图5的(a)所示的不断上升的发光波形。相对于此，根据图1的光源驱动装置，即使是这种激光二极管，也能够如图5的(b) 所示，通过将发光期间的发光強度指令值P2设为恒定值，从而生成发光强度恒定的发光波形。另外，在对如上所述的激光二极管进行驱动时，为了使出射光L的发光强度恒定，有时优选使反馈回路控制的响应特性更快，有时需要优化比例増益及积分增益。但是，在发光二极管或不使用波长转换元件的激光二极管中，在驱动电流I与出射光L的发光强度大致成比例关系的基础上，响应速度也快，因此即使是脉冲发光，也能够通过进行恒流驱动，从而得到发光强度大致恒定的发光波形。但是，如上所述的发光二极管或激光二极管存在如下所述的问题在恒流驱动时发光強度在个体之间产生偏差，或者发光強度由于温度而变动等问题。即使是如上所述的情況，根据图1的光源驱动装置，也能够改善由发光二极管或激光二极管的个体之间的发光強度偏差或温度引起的发光强度变动。如上所述，根据本实施方式1，将在光源中使用的发光元件2的发光强度和从开关电源1流出的电流(电流检测元件6的输出)双方反馈到运算处理电路8，在发光期间根据发光强度执行反馈回路运算，在非发光期间根据从开关电源1流出的电流执行反馈回路运算，因此，能够在对发光元件2进行脉冲发光驱动时得到发光强度恒定的稳定的发光波形。另外，在上述的说明中，虽然存在发光期间的发光強度恒定那样的发光波形，即发光期间内的发光强度指令值P2恒定那样的情況，但是发光期间内的发光强度指令值P2没有必要是恒定的，也可以是变量。此时，发光波形也可以根据发光强度指令值P2而变化。图6是示出发光强度指令值P2不恒定时的发光強度指令值P2和出射光L的发光波形的一例的图。在图6中，例如，在将发光強度指令值P2设定为随着发光时间变大的值时，发光波形和发光强度也随着时间变大。接着，对发光期间的初期状态，即发光波形的上升沿波形进行详细说明。图7是示出发光强度目标值恒定时的发光元件2的发光初期的发光强度目标值、 驱动电流I和出射光L的发光波形的关系的图。在图7中，通过断开与发光元件2并联连接的脉冲驱动用开关元件3，从而在发光元件2中快速(上升沿时间数百ns左右)地流过电流。虽然从流过电流起到发光元件2 发光为止的时间一般为数百ns左右，但是在使用波长转换元件的激光二极管中，由于波长转换元件的特性偏差及组装上的微小误差等，有时到发光之前需要数P s左右的时间。对于这样的发光元件2，当从切換到发光期间的初期将发光強度目标值设定为恒定值吋，由于发光的延迟，发光强度目标值与发光强度检测值的误差变大，PI值变大而开关电源1的输出电压VD2变高。結果，在发光期间的初期在发光元件2中瞬时流过很大的驱动电流I，发光波形过冲后稳定到恒定值。当成为这种状态时，有时发光元件2的驱动电流 I及发光强度成为额定以上，可靠性下降。因此，也可以在发光期间的初期将由运算处理电路8执行的反馈回路运算的发光強度目标值设为小值，并以随着时间变大的方式改变。只要使发光强度目标值相对于时间变化，以使发光強度目标值与发光强度检测值的误差比规定值(例如，发光强度指令值的一半)大的期间在规定期间以下即可。规定值和规定期间是以不会根据发光元件发光的上升沿特性和反馈控制系的控制特性发生过冲的方式确定。规定值也可以随着发光强度检测值接近发光强度目标值而变小。图8是示出改变发光強度目标值时的发光元件2的发光初期的发光强度目标值、 驱动电流I和出射光L的发光波形的关系的图。在图8中，在设稳态中的发光强度指令值Ρ2为1 吋，在发光期间的初期，毎次执行运算处理是，将发光强度目标值变为0. 5XPa, 0.9XPa,0. 95XPa,Pa0通过如上所述，即使存在发光的延迟也能够减小发光强度目标值与发光强度检测值的误差，由于PI值不会变大，因此在发光初期不会流过过大的电流，能够抑制发光波形的过冲。如上所述，通过在发光初期根据发光元件2的发光特性设定由运算处理电路8执行的反馈回路运算的发光强度目标值，从而能够抑制发光初期内的发光波形的过冲，能够提高发光元件2的可靠性。实施方式2图9是示出搭载有本发明的光源驱动装置的图像显示装置的实施方式2的概略结构的框图。在图9中，在图像显示装置设置有光源部13，在光源部13设置有红用发光元件 2R、绿用发光元件2G、蓝用发光元件2B以及光源驱动部14。另外，作为红用发光元件2R、绿用发光元件2G以及蓝用发光元件2B，例如，能够使用发光二极管或激光二极管，激光二扱管也可以包含波长转换元件。另外，光源驱动部14能够驱动红用发光元件2R、绿用发光元件2G以及蓝用发光元件2B。并且，通过外部视频设备将视频数据ED以及同步信号SD输入到接收部9。输入到接收部9的视频数据ED被送到视频数据处理部10。被送到视频数据处理部10的视频数据被输入到空间调制器控制部12。被输入到接收部9的同步信号SD作为定时信号被输入到定时控制部11。从定时控制部11将定时信号送到空间调制器控制部12及光源部13的光源驱动部14。从空间调制器控制部12向光阀18发送用于显示视频的视频数据。从光源驱动部 14供给用于驱动红用发光元件2R、绿用发光元件2G以及蓝用发光元件2B的电流。从红用发光元件2R、绿用发光元件2G以及蓝用发光元件2B出射的出射光依次通过光纤15、聚光管16、透镜17、光阀18以及透镜19而到达屏幕20。另外，在红用发光元件2R、绿用发光元件2G以及蓝用发光元件2B与光纤15之间，配置有分别检测来自红用发光元件2R、绿用发光元件2G以及蓝用发光元件2B的漏光的光检测器4R、4G、4B，该光检测器4R、4G、4B与光源驱动部14连接。图10是示出图9的光源驱动部14的概略结构的一例的框图。在图10中，在光源驱动部14设置有驱动红用发光元件2R的红用光源驱动装置14R、驱动绿用发光元件2G的绿用光源驱动装置14G以及驱动蓝用发光元件2B的蓝用光源驱动装置14B。另外，作为红用光源驱动装置14R、绿用光源驱动装置14G以及蓝用光源驱动装置14B，能够分别使用从图1的光源驱动装置除去光检测器4后的结构。另外，红用光源驱动装置14R、绿用光源驱动装置14G以及蓝用光源驱动装置14B可以使用与图1相同的光源驱动装置，但是也可以用与图1相同的光源驱动装置来驱动由使用波长转换元件的激光二极管构成的红用发光元件2R、绿用发光元件2G或蓝用发光元件2B，用恒流光源驱动装置来驱动除此以外的红用发光元件2R、绿用发光元件2G或蓝用发光元件2B。在红用光源驱动装置14R、绿用光源驱动装置14G以及蓝用光源驱动装置14B分别连接有光检测器4R、4G、4B，分別被输入红用定时信号PR、绿用定时信号PG、蓝用定时信号PB。另外，虽然未图示，但是向红用光源驱动装置14R、绿用光源驱动装置14G以及蓝用光源驱动装置14B，供给由图像显示装置内部的AC/DC(交流/直流)转换电路从商用电源转换后的恒定的DC电压VD1。另外，关于图1所示的发光强度指令值P2，可以预先设定在红用光源驱动装置14R、绿用光源驱动装置14G以及蓝用光源驱动装置14B，或者也可以通过图像显示装置内部的控制电路(未图示)来设定。以下，对本实施方式的动作进行详细说明。在图9中，被输入到接收部9的视频数据ED被送到视频数据处理部10。在视频数据处理部10中，对按照CRT的特性而进行伽玛校正后的视频数据ED，以视频数据ED与亮度的关系成为线性的方式进行逆伽玛校正。接着，在视频数据处理部10中，根据逆伽玛校正后的视频数据ED，进行按照视频数据ED的灰度改变各像素的发光时间的脉冲宽度调制处理。将脉冲宽度调制后的视频数据ED送到空间调制器控制部12。在空间调制器控制部12中，输出根据脉冲宽度调制后的视频数据ED 对光阀18的像素进行接通/断开控制的信号。在光阀18中，以接通时间长的像素变亮，接通时间短的像素变暗的方式对入射的光进行空间调制。将输入到接收部9的同步信号SD作为定时信号送到定时控制部11。在定时控制部11中，以从空间调制器控制部12送到光阀18的视频数据SD，与光源驱动部14驱动红用发光元件2R、绿用发光元件2G以及蓝用发光元件2B的定时同步的方式，向空间调制器控制部12和光源驱动部14发送红用定时信号PR、绿用定时信号PG以及蓝用定时信号PB。光源驱动部14分別按照红用定时信号PR、绿用定时信号PG以及蓝用定时信号 PB,依次驱动红用发光元件2R、绿用发光元件2G以及蓝用发光元件2B。結果，红用发光元件2R、绿用发光元件2G以及蓝用发光元件2B分别与红用定时信号PR、绿用定时信号PG以及蓝用定时信号PB同步地依次发光。从红用发光元件2R、绿用发光元件2G以及蓝用发光元件2B出射的光通过光纤 15，由聚光管16汇集为一条。汇集为一条后的光通过透镜17而照射到光阀18。在光阀18 中，根据从空间调制器控制部12发送来的视频数据，对照射的光进行接通/断开控制。接通期间是以照射的光通过透镜19而到达屏幕20的方式进行空间调制，断开期间是以照射的光通过透镜19而不到达屏幕20的方式进行空间调制。由此，根据视频数据ED由光阀18 空间调制后的光被投影到屏幕20，作为图像来显示。图11是示出红用定时信号ra、绿用定时信号PG以及蓝用定时信号PB与红用发光元件2R、绿用发光元件2G以及蓝用发光元件2B的发光波形的关系的图。在图11中，红用发光元件2R、绿用发光元件2G以及蓝用发光元件2B分别与红用定时信号PR、绿用定时信号PG以及蓝用定时信号PB同步地，由光源驱动部14以时分方式依次驱动而发光。并且， 各色的视频数据与红用发光元件2R、绿用发光元件2G以及蓝用发光元件2B的发光期间同步地，从空间调制器控制部12送到光阀18，在屏幕20上以时分方式显示与各色的视频数据对应的图像。虽然各色的视频数据以时分方式依次显示在屏幕20上，但是由于显示周期为高速(数百Hz 数kHz)，因此，由于眼镜的残影效果，作为彩色视频被识别而不会给观众带来特別的不适感。在如上所述的图像显示装置中，视频数据的灰度表现方法使用脉冲宽度调制方式。在通过脉冲宽度调制方式进行灰度表现时，为了正确地表现灰度，需要稳定振幅即发光元件的发光强度。当发光强度不稳定时，不会正确地表现灰度，出现灰度跳变等现象。结果，在显示明暗微妙地变化的视频吋，会引起产生伪彩色等问题。另外，在脉冲宽度调制方式中，如果发光波形在同色的发光元件个体之间不存在偏差，发光波形不会根据温度及经时变化而变动，则发光期间的发光強度没有必要恒定，也可以是任意的波形。在如上所述的图像显示装置中，通过在光源部13搭载图1的光源驱动装置，驱动红用发光元件2R、绿用发光元件2G以及蓝用发光元件2B，从而能够得到同色的红用发光元件2R、绿用发光元件2G以及蓝用发光元件2B个体之间没有发光波形的偏差，并且发光波形不会根据温度及经时变化而变动的稳定的发光波形。結果，能够正确地表现图像显示装置的灰度。エ业上的可利用性如上所述，本发明的光源驱动装置即使在使发光元件脉冲发光吋，也能够使发光波形稳定，适合于使将半导体激光器用作光源的投影式电视的灰度表现高精度化的方法。符号说明1开关电源Ia电源用开关元件Ib续流ニ极管Ic扼流线圈Id平滑电容器2发光元件跗红用发光元件2G绿用发光元件2B蓝用发光元件3脉冲驱动用开关元件4、4R、4G、4B 光检测器5、7模拟/数字转换器6电流检测元件8运算处理电路9接收部10视频数据处理部11定时控制部12空间调制器控制部13光源部14光源驱动部14R红用光源驱动装置14G绿用光源驱动装置14B蓝用光源驱动装置15 光纤16聚光管17 透镜18 光阀19 透镜20 屏幕
权利要求
1.ー种光源驱动装置，其特征在于，该光源驱动装置具有 开关电源，其驱动发光元件；脉冲驱动用开关元件，其与所述发光元件并联连接； 光检测器，其检测从所述发光元件出射的出射光的強度； 电流检测元件，其检测从所述开关电源流出的电流；以及运算处理部，其通过进行基于所述光检测器的检测结果的反馈回路运算和基于所述电流检测元件的检测结果的反馈回路运算，控制所述开关电源的动作。
2.根据权利要求1所述的光源驱动装置，其特征在干，所述运算处理部根据使所述脉冲驱动用开关元件接通/断开的定时信号，切換基于所述光检测器的检测结果的反馈回路运算和基于所述电流检测元件的检测结果的反馈回路运算。
3.根据权利要求1或2所述的光源驱动装置，其特征在干，所述运算处理部在所述发光元件的发光期间执行基于所述光检测器的检测结果的反馈回路运算，在所述发光元件的非发光期间执行基于所述电流检测元件的检测结果的反馈回路运算。
4.根据权利要求1 3中的任意一项所述的光源驱动装置，其特征在干，所述运算处理部以使所述光检测器的检测结果接近发光强度目标值的方式进行反馈回路运算。
5.根据权利要求1 4中的任意一项所述的光源驱动装置，其特征在干，基于所述电流检测元件的检测结果的反馈回路运算的电流目标值，是根据所述发光元件的发光期间内所述电流检测元件的检测结果而设定的。
6.根据权利要求1 5中的任意一项所述的光源驱动装置，其特征在干，基于所述光检测器的检测结果的反馈回路运算的发光强度目标值，以在所述发光元件的发光期间的初期为较小的值且随着时间变大的方式而变化。
7.ー种图像显示装置，其特征在于，该图像显示装置具有 权利要求1 6中的任意一项所述的光源驱动装置；发光元件，其被所述光源驱动装置驱动；以及定时控制部，其控制使所述发光元件脉冲发光的定时。
8.ー种光源驱动方法，其特征在于，该光源驱动方法具有如下步骤根据基于从脉冲发光的发光元件出射的出射光的強度的反馈回路运算，控制所述发光元件的发光期间内的驱动电流；以及根据基于从驱动所述脉冲发光的发光元件的开关电源流出的电流的反馈回路运算，控制所述发光元件的非发光期间内的电流。
全文摘要
本发明的光源驱动装置设置有开关电源(1)，其驱动发光元件(2)；脉冲驱动用开关元件(3)，其与发光元件(2)并联连接；光检测器(4)，其检测从发光元件(2)出射的光的强度；电流检测元件(6)，其检测从开关电源装置(1)流出的电流；以及运算处理部(8)，其通过进行基于所述光检测器(4)的检测结果的反馈回路运算和基于电流检测元件的检测结果的反馈回路运算，控制开关电源(1)的动作。即使在使发光元件脉冲发光时，也会使发光波形稳定。
文档编号G09G3/34GK102576978SQ20108004808
公开日2012年7月11日 申请日期2010年10月18日 优先权日2009年10月26日
发明者原田茂树, 山室孝彦 申请人:三菱电机株式会社
技术领域：
本发明涉及光源驱动装置、光源驱动方法以及图像显示装置。
背景技术：
以往，在投影式电视中，作为光源使用各种灯(放电式氙灯、金属卤化物灯或卤素灯等白灯)，作为光阀使用液晶或DMD(数字微镜器件注册商标)等空间调制器件。另外， 近年来，以光源的长寿命化以及扩大图像的颜色再现范围为目的，使用了发光二极管或半导体激光器的投影式电视也已经产品化。在将发光二极管或半导体激光器用作光源的投影式电视中，使用分别以红、緑、蓝的单色发光的发光元件，以人眼感觉不到闪烁的程度高速(数百Hz 数kHz)地时分脉冲发光的方式驱动它们而进行彩色成像。另外，对于光阀使用DMD的电视，作为灰度表现方法，多使用通过各像素的显示时间的长度来表现亮度的脉冲宽度调制方式(专利文献1)。但是，在通过脉冲宽度调制方式来进行灰度表现时，为了正确地进行灰度表现，需要使来自在光源中使用的发光元件的发光波形在个体之间不存在偏差，且没有基于温度变化及经时变化的变动的稳定波形。一般而言，发光二极管或半导体激光器等发光元件通过进行恒流驱动，能够得到发光强度恒定的稳定的发光波形。另外，在緑色区域和蓝色区域中，仅通过激光振荡往往得不到充分的光量。因此，例如使用如下所述的技术在使红外激光振荡之后，通过使用SHG (Second Harmonic Generator)元件等波长转换元件进行波长转换，从而将红外激光转换为1/2波长的可见光。作为控制使用波长转换元件进行波长转换的发光元件的技木，公开有用光检测元件来測量来自半导体激光器的发光强度，根据该发光強度控制发光元件的技术(专利文献 2)。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特开2007-65677号公报专利文献2 日本特开2009-141107号公报
发明内容
发明要解决的问题但是，在使用波长转换元件对激光进行波长转换的发光元件中，在虽然进行恒流驱动但却进行脉冲发光吋，存在发光强度不恒定的个体，有时得不到稳定的发光波形。作为其原因，可认为是波长转换元件的特性偏差以及组装上的微小误差等。另外，通过进行恒流驱动，即使是能够得到稳定的发光波形的发光二极管或半导体激光器，发光强度也会由于温度变化或经时变化等而变动，在脉冲发光时发光波形的波高值有时会变动。
为此，在以往的投影式电视中，存在即使在以光源的长寿命化以及扩大图像的颜色再现范围为目的而将半导体激光器用作光源吋，也不能正确地表现灰度的问题。另外，在专利文献2中记载了根据来自半导体激光器的发光强度的测量结果来控制发光元件的技木，但是并没有记载在使发光元件脉冲发光时能够得到稳定的发光波形的光源驱动装置。本发明正是鉴于上述问题而完成的，其目的在干，提供即使在使发光元件脉冲发光吋，也能够使发光波形稳定的光源驱动装置、光源驱动方法以及图像显示装置。用于解决问题的手段为了实现上述目的，本发明的光源驱动装置具有开关电源，其驱动发光元件；脉冲驱动用开关元件，其与所述发光元件并联连接，使所述发光元件脉冲发光；光检测器，其检测从所述发光元件出射的出射光的強度；电流检测元件，其检测从所述开关电源流出的电流；以及运算处理部，其通过进行基于所述光检测器的检测结果的反馈回路运算和基于所述电流检测元件的检测结果的反馈回路运算，控制所述开关电源的动作。发明效果根据本发明，可起到即使在使发光元件脉冲发光吋，也能够使发光波形稳定的效果。
图1是示出本发明的光源驱动装置的实施方式1的概略结构的框图。图2是示出图1的开关电源1的一例的电路图。图3是示出图1的光源驱动装置的定时信号P1、脉冲驱动用开关元件3的状态、在发光元件2中流过的驱动电流I以及出射光L的发光波形的关系的图。图4是示出图1的运算处理电路8的发光期间内的运算处理的流程图。图5是示出将使用了波长转换元件的激光二极管用作图1的发光元件2时发光元件2的驱动电流I与出射光L的发光波形的关系的图。图6是示出发光强度指令值P2不恒定时的发光強度指令值P2和出射光L的发光波形的一例的图。图7是示出发光强度目标值恒定时的发光元件2的发光初期的发光强度目标值、 驱动电流I和出射光L的发光波形的关系的图。图8是示出使发光强度目标值变化时的发光元件2的发光初期的发光强度目标值、驱动电流I和出射光L的发光波形的关系的图。图9是示出搭载有本发明的光源驱动装置的图像显示装置的实施方式2的概略结构的框图。图10是示出图9的光源驱动部14的概略结构的一例的框图。图11是示出红用定时信号冊、绿用定时信号PG以及蓝用定时信号PB与红用发光元件2R、绿用发光元件2G以及蓝用发光元件2B的发光波形的关系的图。
具体实施例方式以下，根据附图详细说明本发明的光源驱动装置及图像显示装置的实施方式。另外，本发明不限定于该实施方式。实施方式1图1是示出本发明的光源驱动装置的实施方式1的概略结构的框图。在图1中， 向开关电源1输入恒定的直流(DC)电压VD1。发光二极管或半导体激光器等发光元件2与开关电源1的输出端连接。另外，半导体激光器也可以包含对激光进行波长转换的波长转换元件。另外，开关电源1能够根据从运算处理电路8输出的PWM信号P3，生成对发光元件 2进行驱动的驱动电流I。与发光元件2并联地连接有脉冲驱动用开关元件3。作为脉冲驱动用开关元件3， 能够使用场效应晶体管或双极晶体管等半导体开关。另外，脉冲驱动用开关元件3通过根据定时信号Pl进行接通/断开，从而能够使发光元件2脉冲发光。另外，配置有检测从发光元件2出射的出射光的发光强度的光检测器4。关于光检测器4的位置，只要能够检测来自发光元件2的相对发光强度即可，因此不特別规定。光检测器4将发光強度转换为电压，例如，能够由光电ニ极管等光传感器和放大其微弱电流的放大器构成。光检测器4的输出被输入到模拟/数字转换器(ADC)5。另外，与发光元件 2及脉冲驱动用开关元件3串联地连接有电流检测元件6。电流检测元件6将电流值转换为电压，例如能够使用分流电阻或霍尔元件等。并且，电流检测元件6的输出被输入到模拟 /数字转换器(ADC)7。另外，在电流检测元件6的输出小吋，也可以在电流检测元件6与模拟/数字转换器7之间连接放大器。模拟/数字转换器5的输出和模拟/数字转换器7的输出被输入到运算处理电路 8。并且，对发光元件2的发光定时进行控制的定时信号Pl被输入到脉冲驱动用开关元件 3和运算处理电路8。另外，关于确定发光元件2的发光强度的发光强度指令值P2，可以预先设定在运算处理电路8的内部，也可以通过外部控制电路(未图示)设定在运算处理电路8。运算处理电路8能够根据发光强度指令值P2设定发光強度目标值，根据发光強度目标值和来自模拟/数字转换器5的输出值来计算误差，执行反馈回路运算以减小其误差， 将脉冲宽度调制后的PWM信号P3输出到开关电源1。另外，也可以在发光元件2的发光期间的初期，根据发光元件2发光的上升沿特性来设定发光強度目标值。另外，运算处理电路 8能够根据发光期间的模拟/数字转换器7的输出来设定非发光期间的电流目标值，根据电流目标值和来自模拟/数字转换器7的输出值来计算误差，执行反馈回路运算以减小其误差，将脉冲宽度调制后的PWM信号P3输出到开关电源1。如上所述，运算处理电路8在发光元件2的发光期间，执行基于来自模拟/数字转换器5的输出值的反馈回路运算，在发光元件2的非发光期间，执行基于来自模拟/数字转换器7的输出值的反馈回路运算。另夕卜，运算处理电路8可使用微机(微型计算机)、DSP(Digital Signal Processor)等微处理器。另外，在微处理器中内置有模拟/数字转换器，模拟/数字转换器 5、7可以使用内置在微处理器中的模拟/数字转换器。图2是示出图1的开关电源1的一例的电路图。在图2中，在开关电源1设置有电源用开关元件la、续流ニ极管lb、扼流线圈Ic以及平滑电容器ld，构成降压型DC/DC转换器。并且，开关电源1能够根据从运算处理电路8输入的PWM信号P3对电源用开关元件 Ia进行接通/断开控制，根据DC电压VDl改变输出电压VD2。被电源用开关元件Ia进行接通/断开控制的DC电压VDl被扼流线圈Ic及平滑电容器Id进行平滑，生成波纹少的输出电压VD2。另外，在电源用开关元件Ia的输出端连接有续流ニ极管lb，以使在电源用开关元件Ia断开时也继续流过电流。另外，开关电源1的方式没有特別规定，只要能够改变输出电压VD2，则也可以不是降压型DC/DC转换器而是其他方式。以下，对本实施方式1的动作进行详细说明。在图1中，将电压值恒定的DC电压 VDl输入到开关电源1。如上所述，在能够改变输出电压VD2的开关电源1的输出端连接有发光元件2和脉冲驱动用开关元件3。在如上所述的电路结构中，当处于断开脉冲驱动用开关元件3的状态时，在发光元件2流过电流，能够使发光元件2发光。另外，当处于接通脉冲驱动用开关元件3的状态时，在发光元件2不流过电流，能够停止发光。另外，在如上所述的电路结构中，在接通脉冲驱动用开关元件3吋，由于在脉冲驱动用开关元件3不流过过大的电流，因此，虽然输出电压的波纹稍微变大，但是有时可省略开关电源1的平滑电容器Id。图3是示出图1的光源驱动装置的定时信号P1、脉冲驱动用开关元件3的状态、在发光元件2中流过的驱动电流I和出射光L的发光波形的关系的图。在图3中，例如，当设在定时信号Pl为高电平H时脉冲驱动用开关元件3断开，在定时信号Pl为低电平L时脉冲驱动用开关元件3接通吋，在定时信号Pl为高电平H时在发光元件2中流过电流，发光元件2发光。另ー方面，在定时信号Pl为低电平L吋，在脉冲驱动用开关元件3中流过电流，在发光元件2中不流过电流，发光停止。如上所述，通过根据定时信号Pl对脉冲驱动用开关元件3进行接通/断开控制， 从而能够使发光元件2脉冲发光。接着，对运算处理电路8的动作进行说明。光检测器4的输出被模拟/数字转换器5进行数字化，输入到运算处理电路8。另外，电流检测元件6的输出被模拟/数字转换器ADC 7进行数字化，输入到运算处理电路8。并且，在运算处理电路8中，根据定时信号 Pl切換来自模拟/数字转换器5的输出数据与来自模拟/数字转换器7的输出数据来执行
运算处理。作为一例，以下对运算处理电路8使用微机时的处理流程进行详细说明。在运算处理电路8中，执行在反馈回路控制中用到的PI (Proportional Integral)控制的运算处理。在发光元件2的发光期间，根据模拟/数字转换器5的输出数据来执行PI控制的运算处理，在非发光期间，根据模拟/数字转换器7的输出数据来执行PI控制的运算处理。这两个运算处理的切換，能够将定时信号Pl输入到微机的中断端子而通过中断处理来执行。 另外，也可以与输入输出端子连接而通过轮询处理来执行。图4是示出图1的运算处理电路8的发光期间内的运算处理的流程图。在图4中， 读入模拟/数字转换器5的输出数据作为发光强度检测值(步骤Si)。接着，将发光強度指令值P2设定为发光强度目标值(步骤S2)。接着，将发光強度目标值与发光强度检测值的差设为误差(步骤S3)。接着，将比例増益(常数)与误差的乘积设为比例误差(步骤 S4)。接着，将积分増益(常数)与误差的乘积设为积分误差。将积分误差设为与上一次的积分误差的和(步骤S5)。接着，求出比例误差与积分误差的和作为PI值(步骤S6)。接着，用适当的值对PI值进行缩放来确定PWM信号P3的占空比(步骤S7)。另外，上述的运算处理能够与作为PWM信号P3的基础的与PWM信号P3同频率的载波信号、或微机的内部定时器等同步地、定期地执行。根据如上所述的运算处理求出的PWM信号P3被送到开关电源1。开关电源1根据该PWM信号P3改变输出电压VD2，以使发光元件2的发光强度成为发光強度指令值P2的方式进行动作。接着，对发光元件2的非发光期间内的运算处理流程进行说明。基本的运算处理流程与图4相同。不同点在干，改变检测值，以及设定为目标值、比例增益以及积分增益的值。将该检测值设为来自模拟/数字转换器7的电流检测值，对于比例増益及积分增益设定适合于非发光期间的控制回路的最佳值。另外，目标值优选根据在发光期间在发光元件 2中流过的驱动电流I而设定为大致相同的电流值。通过将电流目标值设为与在发光期间在发光元件2中流过的电流值大致相同的值，在从非发光期间切換到发光期间时，在发光元件2中流过的电流变动減少，能够使发光初期的发光稳定。如果将电流目标值设定为比发光期间的电流值大的值，则发光初期在发光元件2中流过过大的电流，有时会引起异常发光。另外，如果将电流目标值设定为比发光期间的电流值小的值时，则发光初期的驱动电流I变小，有时在发光稳定之前需要时间。另外，关于在发光期间在发光元件2中流过的电流值，能够通过对模拟/数字转换器7的数据进行采样而随时测量。作为设定为电流目标值的值，可以是在发光期间采样的任意一点的数据，但是也可以是任意多点的数据的平均值、或者全部数据的平均值。并且，也可以是对这些值执行适当的运算处理后的值。另外，在以上的说明中，虽然反馈回路控制运算是仅PI项的运算处理，但是也可以是包含微分项的运算处理。如上所述，在非发光期间的运算处理流程中，通过根据在发光期间在发光元件2 中流过的电流值将电流目标值设定为大致相同的值，能够减少在从非发光期间切換到发光期间时在发光元件2中流过的电流变动，能够抑制发光初期的异常发光和发光的延迟。接着，对驱动电流与发光强度不成比例关系的、用光源驱动装置驱动发光元件2 时的发光波形进行说明。图5是示出将使用波长转换元件的激光二极管用作图1的发光元件2时的发光元件2的驱动电流I与出射光L的发光波形的关系的图。另外，图5的(a)是恒流驱动后的发光波形，图5的(b)是用图1的光源驱动装置驱动时的发光波形。在图5中，虽然在使用波长转换元件的激光二极管中，驱动电流I与出射光L的发光強度也基本上成比例关系，但是根据个体，在用恒定电流进行驱动时，有时到发光强度稳定到恒定之前需要数百μ s 数ms左右的时间。当对这样的激光二极管进行脉冲驱动以使发光期间成为数百μ s左右吋，在恒流驱动中成为图5的(a)所示的不断上升的发光波形。相对于此，根据图1的光源驱动装置，即使是这种激光二极管，也能够如图5的(b) 所示，通过将发光期间的发光強度指令值P2设为恒定值，从而生成发光强度恒定的发光波形。另外，在对如上所述的激光二极管进行驱动时，为了使出射光L的发光强度恒定，有时优选使反馈回路控制的响应特性更快，有时需要优化比例増益及积分增益。但是，在发光二极管或不使用波长转换元件的激光二极管中，在驱动电流I与出射光L的发光强度大致成比例关系的基础上，响应速度也快，因此即使是脉冲发光，也能够通过进行恒流驱动，从而得到发光强度大致恒定的发光波形。但是，如上所述的发光二极管或激光二极管存在如下所述的问题在恒流驱动时发光強度在个体之间产生偏差，或者发光強度由于温度而变动等问题。即使是如上所述的情況，根据图1的光源驱动装置，也能够改善由发光二极管或激光二极管的个体之间的发光強度偏差或温度引起的发光强度变动。如上所述，根据本实施方式1，将在光源中使用的发光元件2的发光强度和从开关电源1流出的电流(电流检测元件6的输出)双方反馈到运算处理电路8，在发光期间根据发光强度执行反馈回路运算，在非发光期间根据从开关电源1流出的电流执行反馈回路运算，因此，能够在对发光元件2进行脉冲发光驱动时得到发光强度恒定的稳定的发光波形。另外，在上述的说明中，虽然存在发光期间的发光強度恒定那样的发光波形，即发光期间内的发光强度指令值P2恒定那样的情況，但是发光期间内的发光强度指令值P2没有必要是恒定的，也可以是变量。此时，发光波形也可以根据发光强度指令值P2而变化。图6是示出发光强度指令值P2不恒定时的发光強度指令值P2和出射光L的发光波形的一例的图。在图6中，例如，在将发光強度指令值P2设定为随着发光时间变大的值时，发光波形和发光强度也随着时间变大。接着，对发光期间的初期状态，即发光波形的上升沿波形进行详细说明。图7是示出发光强度目标值恒定时的发光元件2的发光初期的发光强度目标值、 驱动电流I和出射光L的发光波形的关系的图。在图7中，通过断开与发光元件2并联连接的脉冲驱动用开关元件3，从而在发光元件2中快速(上升沿时间数百ns左右)地流过电流。虽然从流过电流起到发光元件2 发光为止的时间一般为数百ns左右，但是在使用波长转换元件的激光二极管中，由于波长转换元件的特性偏差及组装上的微小误差等，有时到发光之前需要数P s左右的时间。对于这样的发光元件2，当从切換到发光期间的初期将发光強度目标值设定为恒定值吋，由于发光的延迟，发光强度目标值与发光强度检测值的误差变大，PI值变大而开关电源1的输出电压VD2变高。結果，在发光期间的初期在发光元件2中瞬时流过很大的驱动电流I，发光波形过冲后稳定到恒定值。当成为这种状态时，有时发光元件2的驱动电流 I及发光强度成为额定以上，可靠性下降。因此，也可以在发光期间的初期将由运算处理电路8执行的反馈回路运算的发光強度目标值设为小值，并以随着时间变大的方式改变。只要使发光强度目标值相对于时间变化，以使发光強度目标值与发光强度检测值的误差比规定值(例如，发光强度指令值的一半)大的期间在规定期间以下即可。规定值和规定期间是以不会根据发光元件发光的上升沿特性和反馈控制系的控制特性发生过冲的方式确定。规定值也可以随着发光强度检测值接近发光强度目标值而变小。图8是示出改变发光強度目标值时的发光元件2的发光初期的发光强度目标值、 驱动电流I和出射光L的发光波形的关系的图。在图8中，在设稳态中的发光强度指令值Ρ2为1 吋，在发光期间的初期，毎次执行运算处理是，将发光强度目标值变为0. 5XPa, 0.9XPa,0. 95XPa,Pa0通过如上所述，即使存在发光的延迟也能够减小发光强度目标值与发光强度检测值的误差，由于PI值不会变大，因此在发光初期不会流过过大的电流，能够抑制发光波形的过冲。如上所述，通过在发光初期根据发光元件2的发光特性设定由运算处理电路8执行的反馈回路运算的发光强度目标值，从而能够抑制发光初期内的发光波形的过冲，能够提高发光元件2的可靠性。实施方式2图9是示出搭载有本发明的光源驱动装置的图像显示装置的实施方式2的概略结构的框图。在图9中，在图像显示装置设置有光源部13，在光源部13设置有红用发光元件 2R、绿用发光元件2G、蓝用发光元件2B以及光源驱动部14。另外，作为红用发光元件2R、绿用发光元件2G以及蓝用发光元件2B，例如，能够使用发光二极管或激光二极管，激光二扱管也可以包含波长转换元件。另外，光源驱动部14能够驱动红用发光元件2R、绿用发光元件2G以及蓝用发光元件2B。并且，通过外部视频设备将视频数据ED以及同步信号SD输入到接收部9。输入到接收部9的视频数据ED被送到视频数据处理部10。被送到视频数据处理部10的视频数据被输入到空间调制器控制部12。被输入到接收部9的同步信号SD作为定时信号被输入到定时控制部11。从定时控制部11将定时信号送到空间调制器控制部12及光源部13的光源驱动部14。从空间调制器控制部12向光阀18发送用于显示视频的视频数据。从光源驱动部 14供给用于驱动红用发光元件2R、绿用发光元件2G以及蓝用发光元件2B的电流。从红用发光元件2R、绿用发光元件2G以及蓝用发光元件2B出射的出射光依次通过光纤15、聚光管16、透镜17、光阀18以及透镜19而到达屏幕20。另外，在红用发光元件2R、绿用发光元件2G以及蓝用发光元件2B与光纤15之间，配置有分别检测来自红用发光元件2R、绿用发光元件2G以及蓝用发光元件2B的漏光的光检测器4R、4G、4B，该光检测器4R、4G、4B与光源驱动部14连接。图10是示出图9的光源驱动部14的概略结构的一例的框图。在图10中，在光源驱动部14设置有驱动红用发光元件2R的红用光源驱动装置14R、驱动绿用发光元件2G的绿用光源驱动装置14G以及驱动蓝用发光元件2B的蓝用光源驱动装置14B。另外，作为红用光源驱动装置14R、绿用光源驱动装置14G以及蓝用光源驱动装置14B，能够分别使用从图1的光源驱动装置除去光检测器4后的结构。另外，红用光源驱动装置14R、绿用光源驱动装置14G以及蓝用光源驱动装置14B可以使用与图1相同的光源驱动装置，但是也可以用与图1相同的光源驱动装置来驱动由使用波长转换元件的激光二极管构成的红用发光元件2R、绿用发光元件2G或蓝用发光元件2B，用恒流光源驱动装置来驱动除此以外的红用发光元件2R、绿用发光元件2G或蓝用发光元件2B。在红用光源驱动装置14R、绿用光源驱动装置14G以及蓝用光源驱动装置14B分别连接有光检测器4R、4G、4B，分別被输入红用定时信号PR、绿用定时信号PG、蓝用定时信号PB。另外，虽然未图示，但是向红用光源驱动装置14R、绿用光源驱动装置14G以及蓝用光源驱动装置14B，供给由图像显示装置内部的AC/DC(交流/直流)转换电路从商用电源转换后的恒定的DC电压VD1。另外，关于图1所示的发光强度指令值P2，可以预先设定在红用光源驱动装置14R、绿用光源驱动装置14G以及蓝用光源驱动装置14B，或者也可以通过图像显示装置内部的控制电路(未图示)来设定。以下，对本实施方式的动作进行详细说明。在图9中，被输入到接收部9的视频数据ED被送到视频数据处理部10。在视频数据处理部10中，对按照CRT的特性而进行伽玛校正后的视频数据ED，以视频数据ED与亮度的关系成为线性的方式进行逆伽玛校正。接着，在视频数据处理部10中，根据逆伽玛校正后的视频数据ED，进行按照视频数据ED的灰度改变各像素的发光时间的脉冲宽度调制处理。将脉冲宽度调制后的视频数据ED送到空间调制器控制部12。在空间调制器控制部12中，输出根据脉冲宽度调制后的视频数据ED 对光阀18的像素进行接通/断开控制的信号。在光阀18中，以接通时间长的像素变亮，接通时间短的像素变暗的方式对入射的光进行空间调制。将输入到接收部9的同步信号SD作为定时信号送到定时控制部11。在定时控制部11中，以从空间调制器控制部12送到光阀18的视频数据SD，与光源驱动部14驱动红用发光元件2R、绿用发光元件2G以及蓝用发光元件2B的定时同步的方式，向空间调制器控制部12和光源驱动部14发送红用定时信号PR、绿用定时信号PG以及蓝用定时信号PB。光源驱动部14分別按照红用定时信号PR、绿用定时信号PG以及蓝用定时信号 PB,依次驱动红用发光元件2R、绿用发光元件2G以及蓝用发光元件2B。結果，红用发光元件2R、绿用发光元件2G以及蓝用发光元件2B分别与红用定时信号PR、绿用定时信号PG以及蓝用定时信号PB同步地依次发光。从红用发光元件2R、绿用发光元件2G以及蓝用发光元件2B出射的光通过光纤 15，由聚光管16汇集为一条。汇集为一条后的光通过透镜17而照射到光阀18。在光阀18 中，根据从空间调制器控制部12发送来的视频数据，对照射的光进行接通/断开控制。接通期间是以照射的光通过透镜19而到达屏幕20的方式进行空间调制，断开期间是以照射的光通过透镜19而不到达屏幕20的方式进行空间调制。由此，根据视频数据ED由光阀18 空间调制后的光被投影到屏幕20，作为图像来显示。图11是示出红用定时信号ra、绿用定时信号PG以及蓝用定时信号PB与红用发光元件2R、绿用发光元件2G以及蓝用发光元件2B的发光波形的关系的图。在图11中，红用发光元件2R、绿用发光元件2G以及蓝用发光元件2B分别与红用定时信号PR、绿用定时信号PG以及蓝用定时信号PB同步地，由光源驱动部14以时分方式依次驱动而发光。并且， 各色的视频数据与红用发光元件2R、绿用发光元件2G以及蓝用发光元件2B的发光期间同步地，从空间调制器控制部12送到光阀18，在屏幕20上以时分方式显示与各色的视频数据对应的图像。虽然各色的视频数据以时分方式依次显示在屏幕20上，但是由于显示周期为高速(数百Hz 数kHz)，因此，由于眼镜的残影效果，作为彩色视频被识别而不会给观众带来特別的不适感。在如上所述的图像显示装置中，视频数据的灰度表现方法使用脉冲宽度调制方式。在通过脉冲宽度调制方式进行灰度表现时，为了正确地表现灰度，需要稳定振幅即发光元件的发光强度。当发光强度不稳定时，不会正确地表现灰度，出现灰度跳变等现象。结果，在显示明暗微妙地变化的视频吋，会引起产生伪彩色等问题。另外，在脉冲宽度调制方式中，如果发光波形在同色的发光元件个体之间不存在偏差，发光波形不会根据温度及经时变化而变动，则发光期间的发光強度没有必要恒定，也可以是任意的波形。在如上所述的图像显示装置中，通过在光源部13搭载图1的光源驱动装置，驱动红用发光元件2R、绿用发光元件2G以及蓝用发光元件2B，从而能够得到同色的红用发光元件2R、绿用发光元件2G以及蓝用发光元件2B个体之间没有发光波形的偏差，并且发光波形不会根据温度及经时变化而变动的稳定的发光波形。結果，能够正确地表现图像显示装置的灰度。エ业上的可利用性如上所述，本发明的光源驱动装置即使在使发光元件脉冲发光吋，也能够使发光波形稳定，适合于使将半导体激光器用作光源的投影式电视的灰度表现高精度化的方法。符号说明1开关电源Ia电源用开关元件Ib续流ニ极管Ic扼流线圈Id平滑电容器2发光元件跗红用发光元件2G绿用发光元件2B蓝用发光元件3脉冲驱动用开关元件4、4R、4G、4B 光检测器5、7模拟/数字转换器6电流检测元件8运算处理电路9接收部10视频数据处理部11定时控制部12空间调制器控制部13光源部14光源驱动部14R红用光源驱动装置14G绿用光源驱动装置14B蓝用光源驱动装置15 光纤16聚光管17 透镜18 光阀19 透镜20 屏幕
权利要求
1.ー种光源驱动装置，其特征在于，该光源驱动装置具有 开关电源，其驱动发光元件；脉冲驱动用开关元件，其与所述发光元件并联连接； 光检测器，其检测从所述发光元件出射的出射光的強度； 电流检测元件，其检测从所述开关电源流出的电流；以及运算处理部，其通过进行基于所述光检测器的检测结果的反馈回路运算和基于所述电流检测元件的检测结果的反馈回路运算，控制所述开关电源的动作。
2.根据权利要求1所述的光源驱动装置，其特征在干，所述运算处理部根据使所述脉冲驱动用开关元件接通/断开的定时信号，切換基于所述光检测器的检测结果的反馈回路运算和基于所述电流检测元件的检测结果的反馈回路运算。
3.根据权利要求1或2所述的光源驱动装置，其特征在干，所述运算处理部在所述发光元件的发光期间执行基于所述光检测器的检测结果的反馈回路运算，在所述发光元件的非发光期间执行基于所述电流检测元件的检测结果的反馈回路运算。
4.根据权利要求1 3中的任意一项所述的光源驱动装置，其特征在干，所述运算处理部以使所述光检测器的检测结果接近发光强度目标值的方式进行反馈回路运算。
5.根据权利要求1 4中的任意一项所述的光源驱动装置，其特征在干，基于所述电流检测元件的检测结果的反馈回路运算的电流目标值，是根据所述发光元件的发光期间内所述电流检测元件的检测结果而设定的。
6.根据权利要求1 5中的任意一项所述的光源驱动装置，其特征在干，基于所述光检测器的检测结果的反馈回路运算的发光强度目标值，以在所述发光元件的发光期间的初期为较小的值且随着时间变大的方式而变化。
7.ー种图像显示装置，其特征在于，该图像显示装置具有 权利要求1 6中的任意一项所述的光源驱动装置；发光元件，其被所述光源驱动装置驱动；以及定时控制部，其控制使所述发光元件脉冲发光的定时。
8.ー种光源驱动方法，其特征在于，该光源驱动方法具有如下步骤根据基于从脉冲发光的发光元件出射的出射光的強度的反馈回路运算，控制所述发光元件的发光期间内的驱动电流；以及根据基于从驱动所述脉冲发光的发光元件的开关电源流出的电流的反馈回路运算，控制所述发光元件的非发光期间内的电流。
全文摘要
本发明的光源驱动装置设置有开关电源(1)，其驱动发光元件(2)；脉冲驱动用开关元件(3)，其与发光元件(2)并联连接；光检测器(4)，其检测从发光元件(2)出射的光的强度；电流检测元件(6)，其检测从开关电源装置(1)流出的电流；以及运算处理部(8)，其通过进行基于所述光检测器(4)的检测结果的反馈回路运算和基于电流检测元件的检测结果的反馈回路运算，控制开关电源(1)的动作。即使在使发光元件脉冲发光时，也会使发光波形稳定。
文档编号G09G3/34GK102576978SQ20108004808
公开日2012年7月11日 申请日期2010年10月18日 优先权日2009年10月26日
发明者原田茂树, 山室孝彦 申请人:三菱电机株式会社
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