JP6918014B2 - 駆動装置および発光装置 - Google Patents
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Description
本技術の一実施の形態に係る駆動装置が適用されるプロジェクタ1について説明する。図1は、本実施の形態に係るプロジェクタ1のシステム構成例を表したものである。プロジェクタ1は、ビデオ信号処理回路10、レーザ駆動回路20、光源部30、スキャナ部40およびスキャナ駆動回路50を備えている。ビデオ信号処理回路10およびレーザ駆動回路20が、本技術の「駆動装置」の一具体例に相当する。
パルス群の最初において光出力が不足する「光波形鈍り現象」を解決するための補正処理がレーザ制御部14において行われる。
b0=最大補正値Vcomp_max全体の傾き。明るさ変更時などの調整係数(0以上1.000以下、デフォルト=1)
m:温度特性補正の傾き(0以上1.00以下)
T:動作温度(0℃以上60℃以下)
k:温度特性補正のオフセット
Slope:APCで補正している際の傾きの係数(mA/mW)
Max_Power:パワー設定で映像信号Vinを最大としたときのパワー(mW)
Lbit:映像信号Vinのビット長
t1:減衰の時定数(0以上100nS以下)
b1:減衰量調整係数(0以上1.00以下、デフォルト=1)
Coeff_vhist(toff):オンからオフになったタイミングの補正係数値
ton:オフからオンになったタイミング
toff:オンからオフになったタイミング
ton_width:連続してオンしている時間(0以上1000nm)
toff_width:連続してオフしている時間(0以上1000nm)
t2:補正係数値Coeff_vhist(ton)の時定数(0nS以上100nS以下、デフォルト=30nS)
t3:補正係数値Coeff_vhist(toff)の時定数(0nS以上100nS以下、t2<t3、デフォルト=70nS)
b2:減衰量調整係数(0以上1.50以下、デフォルト=1)
発光履歴を表す関数は、第2波目以降の補正電流値(電流パルスの立ち上がりの波高値)を決定する関数である。発光履歴を表す関数は、例えば、Coeff_vhist(t)で表され、式(3)のt2,t3に示した時定数に従う。発光履歴を表す関数は、片端接地されたRC時定数回路のオンオフによる電圧の変化として表される。より具体的には、発光履歴を表す関数は、片端がVo[V]のRC時定数回路のもう一方の端子に電流を与え、そのときのキャパシタンスに蓄えられる電荷の増減による電圧の変化(例えば、図6参照)として表される。ただし、ここで特徴的なのは、RC時定数がオン時とオフ時とで異なることにある。任意のパルスパターンに対して、最適な補正電流を与えるには、オフ時の時定数(t3)がオン時の時定数(t2)よりも大きくなくてはならない。オン時の時定数(t2)=30nS、オフ時の時定数(t3)=70nSとなっていることが好ましい。
今回の光波形鈍りの現象が単純に熱現象だけによるものであれば、レーザ素子の熱時定数として、t2=t3で問題ない。しかし、この現象の振る舞いはレーザ素子の温度とキャリアの寿命の複合要因によるものなので、時定数をオン時とオフ時で変える必要がある。例として、図7にt2、t3を同じにしたときの補正電流波形形状を示した。図7に示したように、オンオフが10nsごとに切り替わる繰り返しパルスに対して、t2=t3=30nSの時定数回路が作る補正電流は正しい補正電流を出力しているように見える。しかし、オンオフが40nsごとに切り替わる繰り返しパルスでは、パルス後半で収束性が悪くなり過補正になる可能が高い(図7の丸で囲んだ部分)。それに対して、図8に示したように、t2=30nS、t3=70nSの時定数回路が作る補正電流波形は、いずれのパターンに対しても正しい補正電流となっている(図8の丸で囲んだ部分)。
パルス電流量が一定となっている場合、式(3)で、t2<t3となっているときには、最適な補正電流を与えることができる。一方、パルス電流量が断続的に変化する場合は、補正式を少し工夫する必要がある。図9の右上の図に示したように第1波目の電流が大きい場合には、第2波目以降の光波形鈍りが低減されるので、これに応じて、補正電流量も、図9の右下の図の矢印に示したように第2波目以降で小さくする必要がある。これを表す式を単純な熱時定数式にすると、補正電流が発散する可能性があるので、式(3)の代わりに以下の式(6)を用いる。b3は、定数である。式(6)では、電流量が大きいとき、時定数t2の係数として1/(a×Vin + b3)がかかるので、見た目の時定数が小さくなり、次の補正電流量を小さくすることができる。なお、b3は定数である。
TMモードレーザは、θ//を小さくすることで、高出力化に有利となる。しかし、それと同時に、例えば、図10の左図に示したように、発振遅延と、パルス波形への鈍りが生じる。このとき、光源部30にTMモードレーザを用いた場合には、上述の電流補正により、例えば、図10の右図に示したように、発振遅延と、パルス波形への鈍りが低減される。従って、TMモードレーザにおいて高速光変調を行った場合であっても、上述の電流補正により、発振遅延と、パルス波形への鈍りが低減される。
補正量は、例えば、図11に示したように、デューティ比が所定値dに固定された補正パルス電流の最大補正値Vcomp_maxを、オフセットkの数値を断続的に変えながら、光出力をモニタすることで調整され得る。例えば、オフセットkを断続的に大きくしていくと、パルス光出力/d=DC時の光出力となるタイミングがある。このとき、パルス波形は矩形波に近く最適な階調制御性を示す。従って、補正量の調整は、DC時の光出力=パルス光出力/dとなるときのオフセットkを探すことで最適化される。
このような構成のプロジェクタ1では、レーザ駆動回路20から矩形状の電流パルスが出力される。このとき、ビデオ信号処理回路10において、上記の式(1)を用いて、映像信号Vinに対する補正量の最大値(最大補正値Vcomp_max)が導出される。また、ビデオ信号処理回路10において、上記の式(2)を用いて、映像信号Vinに対する、連続オン状態での時間における補正係数Coeff_cnton(t)が導出される。また、ビデオ信号処理回路10において、上記の式(3)を用いて、映像信号Vinに対する、連続するオンオフの履歴を考慮した補正係数Coeff_vhist(t)が導出される。また、ビデオ信号処理回路10において、上記の式(4)を用いて、映像信号Vinに対する補正信号Vcomp(t)が導出され、さらに、上記の式(5)を用いて、補正後の映像信号Voutが導出される。また、ビデオ信号処理回路10において、補正後の映像信号Voutが、投影映像信号Ioutに変換される。これにより、投影映像信号Ioutがレーザ駆動回路20に入力されることにより、レーザ駆動回路20から矩形状の電流パルスが出力される。
次に、本実施の形態に係るプロジェクタ1の効果について説明する。
(1)
色階調に応じて、半導体レーザに印加する電流パルスの波高値を制御する駆動装置であって、
複数の前記電流パルスの各々において、立ち上がりの波高値が最も大きく、その後、波高値が減衰し、
第n+1波目のパルスの立ち上がりの波高値が、第n波目のパルスの立ち上がりの波高値よりも小さく、
第2波目以降の前記電流パルスの立ち上がりの波高値が、片端接地されたRC時定数回路のオンオフによる電位の変化として表される関数で決定され、
前記関数において、オフ時の時定数がオン時の時定数よりも大きくなっている
駆動回路。
(2)
前記電流パルスの電流量が断続的に変化する場合、前記オン時の時定数に対して、1よりも小さな係数を乗算することにより、前記オン時の見た目の時定数を小さくする
(1)に記載の駆動回路。
(3)
1または複数の半導体レーザと、
色階調に応じて、前記半導体レーザに印加する電流パルスの波高値を制御する駆動装置と
を備え、
前記駆動装置では、
複数の前記電流パルスの各々において、立ち上がりの波高値が最も大きく、その後、波高値が減衰し、
第n+1波目のパルスの立ち上がりの波高値が、第n波目のパルスの立ち上がりの波高値よりも小さく、
第2波目以降の前記電流パルスの立ち上がりの波高値が、片端接地されたRC時定数回路のオンオフによる電位の変化として表される関数で決定され、
前記関数において、オフ時の時定数がオン時の時定数よりも大きくなっている
発光装置。
Claims (3)
- 色階調に応じて、半導体レーザに印加する電流パルスの波高値を制御する駆動装置であって、
複数の前記電流パルスの各々において、立ち上がりの波高値が最も大きく、その後、波高値が減衰し、
第n+1波目のパルスの立ち上がりの波高値が、第n波目のパルスの立ち上がりの波高値よりも小さく、
第2波目以降の前記電流パルスの立ち上がりの波高値が、片端接地されたRC時定数回路のオンオフによる電位の変化として表される関数で決定され、
前記関数において、オフ時の時定数がオン時の時定数よりも大きくなっている
駆動装置。 - 前記電流パルスの電流量が断続的に変化する場合、前記オン時の時定数に対して、1よりも小さな係数を乗算することにより、前記オン時の見た目の時定数を小さくする
請求項1に記載の駆動装置。 - 1または複数の半導体レーザと、
色階調に応じて、前記半導体レーザに印加する電流パルスの波高値を制御する駆動装置と
を備え、
前記駆動装置では、
複数の前記電流パルスの各々において、立ち上がりの波高値が最も大きく、その後、波高値が減衰し、
第n+1波目のパルスの立ち上がりの波高値が、第n波目のパルスの立ち上がりの波高値よりも小さく、
第2波目以降の前記電流パルスの立ち上がりの波高値が、片端接地されたRC時定数回路のオンオフによる電位の変化として表される関数で決定され、
前記関数において、オフ時の時定数がオン時の時定数よりも大きくなっている
発光装置。
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