CN101540920A - 图像显示设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种图像显示设备。当位置检测器(209)检测到投影平面(230)上的光点位置指定非投影区域时，校正激光器的驱动信号的电平。特别是，要检测光接收部分(204)检测到的激光光量与根据规定数据的激光器的驱动信号的电平之间的相关性。之后，将由所检测到的相关性表示的激光器的特性值与室温下的特性值进行比较，该室温下的特性值被事先存储以表示室温下激光器发射的光量与驱动信号的电平之间的相关性。之后，基于比较结果，校正根据图像数据的激光器的驱动信号的电平。
Description
技术领域
本发明涉及图像显示设备，尤其涉及一种通过将激光施加到投影平面上来显示图像的图像显示设备。
背景技术
通过将激光施加到例如屏幕或墙壁的投影平面上来显示图像的图像显示设备包括所谓的激光投影器。在激光投影器中，需要准备红绿蓝三基色的激光以再现全色图像。下面将提出关于以这种方式使用激光进行图像显示的结构。
日本专利公开号2003-005110公开了一种二维扫描光线的装置，其中避免投影用于感测光量的图形。
日本专利公开号2007-057555公开了一种图像显示设备，其能够使用多个光束来显示高质量图像，该高质量图像具有被充分降低了的亮度变化。
日本专利公开号2007-003687公开了一种通过二维扫描光流来显示图像的结构，该光流被基于图像信息来进行调制，且从光源装置中发出。
日本专利公开号2006-133558公开了一种用于容易地以准确的灰度显示高分辨率的图像以及具有许多灰度级的图像的结构。
日本专利公开号2003-172900公开了一种结构，其促使投影器装置的尺寸和重量减小且成本降低，并且其通过简化基本结构来减轻光源对视觉的影响。
已知，当激光二极管被长时间供电时，该激光二极管自身的温度会改变，这样随着该温度的改变，响应特性也会改变。换句话说，随着温度的升高，与施加在激光二极管上的用于驱动的电流的电平相关的光输出功率会降低。因此，在温度升高时不能获得在室温下针对规定的灰度应该获得的光量，从而使得显示图像的图像质量降低。因此，期望适当地保持显示图像的图像质量，而不管该响应特性的变化。
在这方面，日本专利公开号2003-005110提出了：准备特殊的图形信息；监控光量，其中通过根据图形信息驱动激光二极管来输出所述光；此外还基于监控结果来更新激光二极管的驱动电流的参考值。然而，需要准备特殊的图形信息。而且，要求进行特殊控制，以使不显示根据图形信息的图像，因此就会使结构变得复杂。
此外，日本专利公开号2007-057555和2007-003687给出了下述结构，其中要检测所施加的光束的量，并要根据检测结果来控制激光二极管的驱动。然而，激光二极管的该响应特性变化并未得到校正。
日本专利公开号2006-133558以及2003-172900也并未示出考虑到激光二极管的该响应特性变化的激光二极管的驱动控制。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有简单结构的、能够响应激光的输出变化来调节光量的图像显示设备。
根据本发明的一个方面，一种图像显示设备具有下述结构，该图像显示设备采用激光照射投影平面以在投影平面上显示图像。
该图像显示设备包括：激光器，用于接收所提供的驱动信号并输出激光，该激光具有根据接收到的驱动信号的电平的光量；照射位置控制单元，用于根据图像数据来控制由激光照射的投影平面上的光点位置；位置检测单元，用于检测投影平面上激光的光点位置，该位置由照射位置控制单元进行控制；光量检测单元，用于检测由激光器输出的激光的光量；以及驱动信号校正单元，用于校正驱动信号的电平。
投影平面包括投影区域和非投影区域。当激光器接收到根据图像数据的驱动信号时，图像投影到投影区域上；当激光器接收到根据规定数据的驱动信号时，用激光照射非投影区域。该非投影区域是这样的区域，其用于使照射位置控制单元将激光的光点移动到投影区域。
当位置检测单元检测到光点的位置位于非投影区域中时，驱动信号校正单元检测光量检测单元检测到的光量与根据规定数据的驱动信号的电平之间的相关性，并将所检测到的相关性表示的激光器的检测特性值与激光器在室温下的特性值进行比较，以基于比较结果校正根据图像数据的驱动信号的电平，其中激光器在室温下的特性值表示激光器的光量与室温下的驱动信号的电平之间的相关性。
优选地，驱动信号包括阈值信号和灰度信号，其中激光器用该阈值信号开始发射，且该灰度信号用于指定根据图像数据的图像的灰度。驱动信号校正单元基于比较结果校正阈值信号的电平和灰度信号的电平。
优选地，图像显示设备进一步包括最大亮度驱动单元，当位置检测单元检测到光点位置位于非投影区域中时，该最大亮度驱动单元输出驱动信号给激光器，该驱动信号具有用于以最大亮度输出激光的电平，该最大亮度由室温下的特性值来表示。所述驱动信号校正单元将当驱动信号由最大亮度驱动单元输出给激光器时，光量检测单元检测到的光量与最大亮度规定的光量进行比较，以基于比较结果校正灰度信号的电平；其中所述最大亮度由室温下的特性值来表示。
优选地，在位置检测单元检测到光点位置位于非投影区域中的时段内，照射位置控制单元将光点位置固定在要被激光照射的投影平面上。
优选地，当位置检测单元检测到光点位置位于非投影图区域中时，由光量检测单元检测到的光量是在非投影区域中逐像素进行检测得到的光量的平均值。
根据本发明，将检测由相关性表示的值，该相关性是指，当采用根据规定数据的驱动信号在非投影区域中施加激光时所检测到的光量，与驱动信号的电平之间的相关性。此外，基于所检测到的值与表示激光器在室温下的相关性的值之间的比较结果来校正根据投影区域中用于图像显示的图像数据的驱动信号的电平。
因此，即使激光输出功率发生变化，该输出变化也会得到校正，从而使得投影区域中的激光输出控制的准确度得到提高。结果是，即便不为校正输出变化准备用于图像图形显示的特殊区域，由激光输出变化引起的显示图像的灰度表示(gradation representation)错误也会得到减少，从而用简化的结构提高了显示图像的质量。
此外，因为要基于与表示激光器在室温下的相关性的值所作的比较的结果来执行输出变化的校正，所以由于激光器自身的温度变化导致的输出功率的变化能够得到补偿。
下述结合附图对本发明所作的详细说明将使得本发明的上述以及其他的目的、特征、方面和优点变得更明显。
附图说明
图1是示出了根据本发明实施例的激光二极管的特性的图。
图2是根据本发明实施例的图像显示设备的硬件结构图。
图3是根据本发明实施例的激光器控制部分的示意性结构图。
图4是根据本发明实施例的激光功率检测器的结构图。
图5是根据本发明实施例的激光驱动器电路的示意性结构图。
图6是根据本发明实施例的开关控制部分的功能性结构图。
图7是图解说明根据本发明实施例的投影平面上的激光光点的运动的图。
图8是XY扫描器反射镜的驱动时序以及光量控制时序的图。
图9是根据本发明实施例的图像显示设备的功能性结构图。
图10是根据本发明实施例的过程流程图。
具体实施方式
在下文中将参照附图来说明本发明的实施例。在下面的说明中，将用相同的符号表示相同的部件。其名称以及功能也是相同的。因此将不再重复其具体描述。
根据本实施例的图像显示设备在例如屏幕或墙的投影平面上，通过采用从作为光源的LD(激光二极管)发射出来的激光扫描待显示图像来显示图像。例如，图像显示设备对应于激光投影仪。LD具有这样的特性，即随着器件的温度的变化，激光的亮度也会变化。在图像显示设备中，要校正欲施加给LD的电流(称为驱动电流)，以在不考虑该特性的情况下获得待显示图像所要求的亮度。这使得能够对将要显示的图像进行精确灰度控制，并能够投影具有平滑变色的图像。
现在，参照图1说明确定LD的驱动电流I的校正量的过程。图1示出了LD的斜度效率(输出光强度L/驱动电流I(mA))。该光强度与亮度或光量有关。如图1所示，施加到LD上的阈值电流以及斜度效率(输出光强度L/驱动电流I(mA))随着LD自身的温度的变化而变化。换句话说，LD在结部分产生热，并且当它被较长时间供电时，器件自身的温度会升高。随着温度的升高，可输出的最大光强度将会降低，并且LD的工作范围将变窄。该工作范围与在图像显示中用于控制灰度的灰度控制区域E1，E2相应。在图1中，当LD处于室温下时，斜度效率根据直线H1进行变化，而当温度升高时，斜度效率根据直线H2进行变化。
因此，当假设例如在室温下根据最大“256”灰度显示图像时，LD采用阈值电流I1开始发射，之后通过增加驱动电流I，能够显示具有最大256灰度(最大亮度MAX)的图像。从阈值电流I1到用于显示具有最大灰度的图像的驱动电流的范围称为灰度控制区域E1。通过将驱动电流I控制在由灰度控制区域E1所示的范围内，能够显示达到最大灰度“256”的图像。
另一方面，当LD自身由于长时间通电而导致温度升高时，斜度效率如直线H2所示的那样变化。换句话说，在温度升高时，因为LD采用阈值电流I2(＞I1)开始发射，所以即便通过将驱动电流I控制在灰度控制区域E1中也不能获得理想的灰度。例如，即使将位于灰度控制区域E1内的最大驱动电流I施加到LD上以显示具有灰度“256”的图像，就LD的发射光线的光强度L而言，也仅仅能够获得亮度CN(＜MAX)。换句话说，亮度降低了，降幅为D(D＝MAX-CN)。因此，在温度升高时，即使将驱动电流I控制在室温下的灰度控制区域E1内，也不能显示出根据由图像数据规定的灰度的图像，并且显示图像的图像质量恶化。
为了避免这个问题，在本实施例中，根据LD的温度特性来校正欲施加到LD上的电流(称为驱动电流)，以获得待显示图像所要求的亮度。
参照附图2，根据本发明实施例的图像显示设备300包括显示控制单元100和光学单元200，还包括驱动器220，其用于驱动后述的XY扫描器反射镜206以使其振动，并用于控制其反射镜表面的倾斜度。从光学单元200发出的激光被施加到例如屏幕或墙的投影平面230上，该投影平面在图像显示设备300的外部提供。
显示控制单元100包括：CPU(中央处理单元)101，用于控制图像显示设备300自身；时序控制器102，用于输出水平驱动时序信号HT和垂直驱动时序信号VT以给驱动器220指定控制时序；激光器控制部分103，用于控制LD的激光的发射；以及位置信号生成部分104。CPU101在规定的存储区域中为红、绿、蓝激光器202，201，203中的每一个预先存储如图1中直线H1所示的特性数据105。预先通过实验等检测特性数据105，并且为红、绿、蓝激光器202，201以及203中的每一个存储该特性数据。
在用激光照射投影平面230的时段内，位置信号生成部分104生成表示受照射位置的位置信号111，并输出同样的信号给CPU 101。该受照射位置与投影平面230上的激光的光点位置相应。
光学单元200包括：绿色激光器201，其是输出绿色激光的LD；红色激光器202，其是输出红色激光的LD；蓝色激光器203，其是输出蓝色激光的LD；激光功率检测器204、分束器211、透镜205、XY扫描器反射镜206、半透明反射镜(half mirror)207、位置检测器209以及光接收部分210。激光功率检测器204由光电二极管构成。激光功率检测器204接收来自于绿色激光器201、红色激光器202以及蓝色激光器203的混合光以检测所接收到的光量。换句话说，将输出与所接收到的光量相应的电流信号。该电流信号被作为光检测信号237输出给激光器控制部分103。
分束器211接收并混合从绿色激光器201、红色激光器202和蓝色激光器203输出的激光。被混合的三个激光光束变成一个光流。分束器211将通过混合获得的激光进行分离并将其输出到激光功率检测器204和透镜205中。输出到透镜205中的被分离的激光具有能够在投影平面203上显示图像的光量。
输出到透镜205中的激光穿过透镜205进入XY扫描器反射镜206，且该入射光在其反射镜表面上被反射。之后反射光进入半透明反射镜207在XY扫描器反射镜206中，由驱动器220控制反射镜表面的倾斜度(inclination)。这样，穿过半透明反射镜207施加在投影平面230上的激光400的光点位置将与反射镜表面的倾斜度相关地进行运动。
半透明反射镜207接收在XY扫描器反射镜206的反射镜表面上反射而来的光线，并且当允许部分光线被反射以输出到光接收部分210中时，允许大部分光线穿过以输出到投影平面230上。
光接收部分210的光接收表面接收由半透明反射镜207输出的光线。该光接收表面由多个以二维方式设置的光电二极管器件构成。这里，通过以规定比率减小投影平面230的形状和尺寸来确定光接收部分210的光接收表面的形状和尺寸。因此，通过在光接收表面的接收激光的位置处检测光电二极管器件，可以检测到与该位置相应的投影平面230上的位置。
光接收部分210根据预先分配给光电二极管器件的顺序检测光接收表面上的多个光电二极管器件的输出信号，并基于所检测的信号检测光电二极管器件是否接收到激光。光接收表面210检测接收光线的光电二极管器件，之后将分配给光电二极管器件的顺序数据输出给位置检测器209。
位置检测器209预先为光接收表面上的多个光电二极管器件中的每个存储表格，在该表格中，光电二极管器件的光接收表面上的顺序数据和位置数据彼此关联。所以，位置检测器209基于由光接收部分210输入的顺序数据，通过搜索上述表来读取相应位置的数据，并将读取到的数据输出给位置信号生成部分104。
位置信号生成部分104从位置检测器209处接收位置数据，并将所接收到的位置数据转换为投影平面230中相应位置的数据。然后，基于通过转换获得的投影平面230中的位置数据生成位置信号111，并将其输出给CPU 101。
位置信号生成部分104预先存储位置数据的转换表。因为如上所述，通过以规定比率减小投影平面230的形状和尺寸来确定光接收部分210的光接收表面的形状和尺寸，所以，光接收表面上的多个光电二极管器件的光接收表面中的位置数据和投影平面230中的相应位置数据彼此之间按照规定的比率相关联，并且这些数据被存储在该表中。位置信号生成部分104能够读取相关联的位置数据，即基于输入自位置检测器209的位置数据，通过搜索所述表来读取投影平面230中的相应位置的数据。
参照附图3，激光器控制部分103包括激光驱动器电路121、122和123，其分别相应于红色激光器202、绿色激光器201和蓝色激光器203
参照附图4，激光功率检测器204有用于检测具有相应波长的光线的区域233、235和236，其与具有红色波长的光线、具有绿色波长的光线以及具有蓝色波长的光线相应。这些区域中的每一个都由光电二极管231和滤色器232整体地构成。特别是，在每个区域中，滤色器232被整体地附着在光电二极管231的光接收表面上。每个区域的滤色镜均具有仅允许与该区域相应的波长的光线通过的特性。因此，在每个区域中，仅仅相应颜色的光线通过滤色镜232然后被光电二极管231检测。将每个区域中的被光电二极管231检测到的光线输出到激光器控制部分103的激光驱动器电路121、122和123中，分别作为光量检测信号1R、1G和1B，其是与所接收的光量相应的电流信号。施加给激光器控制部分103的光量检测信号237包括光量检测信号1R、1G和1B。
要指出的是，光量检测信号237可以被放大，然后施加给激光器控制部分103以利于后续的信号处理。
此处，激光功率检测器204并不局限于上述结构。例如，可以用具有下述特性的滤光器来代替滤色器232，该特性为：允许具有红色激光、绿色激光和蓝色激光的波长的光通过。在这样的情况下，按时间顺序发射红色激光、绿色激光和蓝色激光，以使光量检测信号1R、1G和1B能够按时间顺序得到。
图5示出了激光驱动器电路121的示意性结构。激光驱动器电路122和激光驱动器电路123具有与激光驱动器电路121相似的结构和功能，因此本文将描述激光驱动器电路121。激光驱动器电路121的信号1R-7R与激光驱动器电路122的信号1G-7G以及激光驱动器电路123的信号1B-7B相应，因此这些信号1G-7G以及1B-7B的描述将被省略。
参照图5，激光驱动器电路121包括阈值电流生成部分131、灰度电流生成部分132、如图6所示的开关控制部分133、光量控制电路134、开关135以及多个开关160，其中光量控制电路具有控制和校正用于灰度控制的驱动电流的功能。
如后所述，由信号AT控制开关135。只有在信号AT处于“接通”状态的时段内，该开关才闭合。在开关135闭合的时段内，光量控制电路134与如图4所示的区域233中的光电二极管231相连，从而使得由光电二极管231输出的光量检测信号1R被输入到光量控制电路134中。在信号AT处于“断开”状态的时段内，所述开关处于打开状态。在打开时段内，光量控制电路134不与光电二极管231连接，因此，光量检测信号1R不施加到光量控制电路134上。
由从开关控制部分133输出的信号6R控制多个开关160。多个开关160中的一个具有连接到阈值电流生成部分131的输入端以接收来自于阈值电流生成部分131的输出信号，并且具有连接到激光二极管136的输入级的输出端。其他开关160中的每一个均具有连接到灰度电流生成部分132的输入端以接收来自于灰度电流生成部分132的输出信号，并且具有连接到与红色激光器202相应的激光二极管136的输入级的输出端。
开关控制部分133输出信号6R给多个开关160，并用信号6R来分别控制开关160的打开/闭合。
此处，参照图7，将与待显示图像的扫描相关联地说明投影平面230上的激光的光点的运动。这里，投影平面230是由互相垂直的X轴和Y轴(X轴沿水平方向延伸而Y轴沿垂直方向延伸)定义的两维坐标的矩形平面。当开始显示图像时，从图像显示设备300发射的激光的光点与两维坐标的原点(X轴和Y轴的交叉点)相应地呈现在投影平面230的左上端。如图中的虚线箭头所示，该光点开始从这一点运动，并根据图像的扫描移向右下端。通过根据水平驱动信号HT和垂直驱动信号VT来控制XY扫描器反射镜206的倾斜度从而实现该运动。
在本实施例中，如图7所示，投影平面230由区域A、B、C和D组成。待显示内容的图像例如电影和广播节目仅在区域B内显示。其他区域A、C和D是非投影区域，在该区域中，虽然采用激光，但是并不会显示根据内容数据的图像；该其他区域A、C和D用于使激光的光点运动到用于投影的区域B中。
之后，在本实施例中，在区域A和C内检测激光的强度(光量)。然后，在激光光点位于区域D的时段内，基于区域A和C内的光量检测结果校正将要施加给LD的驱动电流。因此，LD的发射光量被校正，从而获得根据待显示图像所要求的灰度的亮度。
参照图6，将描述图5中所示的开关控制部分133。开关控制部分133包括表152、访问(access)部分150和信号生成部分151，其中所述表152存储数据154以根据各自数据153从多个开关160中仅选择性地指定要被闭合的预定开关160，所述数据153表示用于显示图像的灰度。
当光点位于区域B内时，开关控制部分133生成信号6R，并将其输出给多个开关160，以根据由输入灰度信号4R表示的灰度接通/断开开关。灰度信号4R表示由图像数据指定的用于图像显示的灰度。信号6R执行控制，以仅允许多个开关160中的预定开关160被选择性地闭合，而允许其他开关160保持打开。所以，从阈值电流生成部分131或灰度电流生成部分132提供涉及驱动电流的信号R7，该信号通过闭合的开关160到达激光二极管136。这样，将允许根据由图像数据指定的灰度显示待显示图像。
信号生成部分151预先存储第一图形157、第二图形158和第三图形159的数据。第一到第三图形157-159的值互不相同。第一图形157是当激光光点位于区域A内时用于从多个开关160中选择性地指定一个或多个待闭合开关160的数据。同样，第二图形158是当激光光点位于区域C内时用于选择性地指定一个或多个待闭合开关160的数据。第三图形159是当激光光点位于区域D内时用于指定所有待闭合开关160的数据。
访问部分150根据照由灰度信号4R指定的灰度数据搜索表152以从表152中读取与数据153相应的数据154，并将其输出到信号生成部分151中，其中所述数据153表示与灰度数据匹配的值。
当显示图像时，信号生成部分151接收信号5R，该信号5R指定激光光点位于区域A-D中的哪一个。信号生成部分151基于信号5R进行工作。当信号5R指定区域A时，信号生成部分151读取第一图形157，且基于读取的第一图形157生成并输出信号6R。当信号5R指定区域C时，信号生成部分151读取第二图形158，且基于读取的第二图形158生成并输出信号6R。当信号5R指定区域D时，信号生成部分151读取第三图形159，且基于读取的第三图形159生成并输出信号6R。
当信号5R指定区域B时，生成并输出基于由访问部分150提供的数据154的信号6R。
数据154是这样的数据，其为了显示具有由相应数据153表示的灰度的图像而从开关160中指定待闭合的开关160。例如，当假设图像数据包括用于指定灰度的八比特长的数据时，开关160的总数是八，最大灰度是28。例如，当灰度信号4R指示最大灰度“256”时，信号6R允许闭合所有的开关160，并允许给激光二极管136提供最大驱动电流。按这种方式，由信号6R来控制信号7R，以使从激光二极管136发出的光量(光强度)能够得到控制，其中上述信号7R是要被施加给激光二极管136的驱动电流。
灰度电流生成部分132将基于输入自光量控制电路134的最大亮度信号的电流信号分配给多个连接着的开关160的各个输入端。例如，假设图像数据具有用于指定灰度的n比特长度数据，则n个开关160被连接，且基于最大亮度信号的电流信号被分配给n个开关。供给每个接线端的电流I的关系为，例如In-1＝In/2。作为选择，可以连接2n-1个开关160，以使供给每个开关160的接线端的电流相等。
此处，假设当图像显示设备300被通电时，基于室温下的最大亮度MAX的电流信号被分配并供给多个开关160的各个输入端。
图8示出了与校正LD的发射光量的时序有关的XY扫描器反射镜206随着时间“t”的驱动时序。
驱动器220基于从时序控制器102输出的水平驱动时序信号HT和垂直驱动时序信号VT生成XY扫描器反射镜206的驱动控制信号，此外，驱动器220还将所生成的驱动控制信号输出给XY扫描器反射镜206。
如图8所示，由水平驱动时序HT和垂直驱动时序VT显示图像的时段主要包括用于图像投影的时段T2和非投影时段T1、T3、T4以及T5。在时段T2中，光点位于区域B内；在时段T1、T3、T4和T5中，光点不位于区域B内。图8中的时段T1与光点位于图7中的区域A或C内的时段相应。时段T2与光点位于区域B内的时段相应。时段T3、T4和T5与光点位于区域D内的时段相应。
在时段T3中，与由图1所示的温度变化导致的变化的阈值电流(I1→I2)相关联地执行阈值电流的校正。时段T4是这样的时段，即在该时段内，最大亮度信号的电平被如图1所示地校正。时段T5被用作这样的时段，即在该时段内，区域D中的激光光点移向图7中的投影平面230的左上端以显示下个图像。应当指出的是，在本实施例中，在时段T4内，垂直驱动时序VT不会改变，并且激光光点因此不会在投影平面230的垂直方向上运动。
图9示出了根据本实施例的图像显示设备300的功能性结构。
根据本实施例的图像显示设备300包括：相当于CPU 101的控制部分301、预先存储待显示内容的图像数据的图像数据存储部分302、区域检测部分303、光量控制时段检测部分305、停止/重新开始部分306、相加平均部分307、用于生成并输出指定阈值电流I1的信号的阈值信号生成部分308、阈值校正部分309、最大亮度信号生成部分310、灰度信号生成部分311以及扫描信号生成部分312。其中光量控制时段检测部分305输出信号AT以给图8中的光量控制指定时段T4，此外还输出信号112以指定时段T3的开始。上述停止/重新开始部分306输出指令信号113，该信号用于在时段T4内控制激光光点运动的停止/重新开始。
控制部分301将从图像数据存储部分302读取的图像数据供给扫描信号生成部分312以及灰度信号生成部分311。灰度信号生成部分311基于所提供的图像数据生成灰度信号4R、4B、4G，该灰度信号中的每一个均指定待显示图像的灰度；此外该灰度信号生成部分311还分别输出灰度信号4R、4B、4G给激光驱动器电路121、122和123。扫描信号生成部分312接收图像数据且基于所接收到的图像数据生成并输出信号401，该信号401决定投影平面230上的图像的扫描时序。从扫描信号生成部分312输出的信号401与从灰度信号生成部分311输出的灰度信号4R、4B、4G同步。将信号401作为定义图7中的二维坐标平面的坐标(X，Y)信号来输出。
区域检测部分303从位置信号生成部分104中接收位置信号111，并基于所接收到的位置信号111来检测当前光点所位于的区域。其中上述位置信号111指定投影平面230上的激光的当前光点位置。检测结果被输出到光量控制时段检测部分305中，并且还作为信号5R、5G和5B输出到激光驱动器电路121-123中。将信号111作为定义图7中的二维坐标平面的坐标(X，Y)信号来输出。
区域检测部分303预先存储地址数据(坐标数据)，该地址数据定义了每个区域A、B、C和D。在操作过程中，将由输入信号111表示的坐标与存储的数据进行比较。然后，基于比较结果检测当前光点位于区域A、B、C和D中的哪一个内，并输出表示检测结果的信号5R、5G和5B。
光量控制时段检测部分305基于从区域检测部分303输出的信号以及输入信号111生成并输出在图8的底部所示出的信号AT，此外还输出指定时段T3开始的信号112，在该时段T3内将执行阈值电流的校正。信号112指示这样的时刻，即在该时刻，由从区域检测部分303输出的信号表示的信息将从表示其他区域的信息改变为指定“区域D”的信息。
停止/重新开始部分306基于从光量控制时段检测部分305输入的信号AT生成信号113，并将信号113输出给扫描信号生成部分312。信号113响应从“断开”变为“接通”的信号AT来指定投影平面230上的光点运动的停止，之后又响应从“接通”变为“断开”的信号AT来指定运动的重新开始。
扫描信号生成部分312接收信号113以生成并输出信号401，以使垂直驱动时序信号VT的信号电平在由所接收的信号113指定的时段内不发生改变；该时段也就是图8中的信号AT处于“接通”状态的时段。因此，在信号AT处于“接通”状态的时段内，激光光点在水平方向(X-轴延伸的方向)上运动，而不在垂直方向(Y-轴延伸的方向)上运动。
相加平均部分307接收来自于区域检测部分303的区域检测结果信号以及来自于激光功率检测器204的光量检测信号237。在操作过程中，当确定来自于区域检测部分303的输入信号指示光点位于图7中的区域A和区域C的每一个中时，由输入光量检测信号237表示的光量数据被逐像素地相加，以计算出平均值，并存储该计算的结果值。换句话说，将区域A的光量数据的平均值作为相加平均值AC存储在预定存储器中，将区域C的光量数据的平均值作为相加平均值CC存储在预定存储器中。
在相加平均部分307中，对光量检测信号237的每个光量检测信号1R、1G和1B均执行相加平均值AC和CC的计算及存储。因此，在相加平均部分307中存储与每个光量检测信号1R、1G和1B相应的相加平均值AC和CC。
阈值信号生成部分308根据LD的特性为每个红、绿、蓝激光器202、201、203搜索图1中的室温下的阈值电流I1的相应数据105。在操作过程中，数据105被搜索到，并且基于通过搜索读取的数据为每个红、绿、蓝激光器202、201、203生成指定阈值电流I1的信号，并将该信号输出给阈值校正部分309。
阈值校正部分309接收信号112以及来自于阈值信号生成部分308的信号。在操作过程中，当基于信号112检测到时段T3的开始时，将来自于阈值信号生成部分308的信号校正为指定图1中的阈值电流I2的信号(校正结果信号)，其中来自于阈值信号生成部分308的信号为每个红、绿、蓝激光器202、201、203指定阈值电流I1。这样就生成了阈值校正信号2R、2G和2B。该生成的阈值校正信号2R、2G和2B被分别输出到激光驱动器电路121、122和123中。
此处，当图像显示设备300被通电时，阈值校正部分309将来自于阈值信号生成部分308的指定阈值电流I1的信号作为阈值校正信号2R、2G和2B输出。
现在将说明由阈值校正部分309执行的校正操作。以类似过程计算阈值校正信号2R、2G和2B，因此，此处将通过描述阈值校正信号2R的生成过程来说明校正操作。
如图1中室温下的直线H1所示的表示驱动电流和光强度(光量)之间的相关性的L-I特性数据105被预先存储在CPU 101的预定存储区域中。采用从该存储区域中读取的特性数据105来执行校正。为了说明起见，图1中示出了点P1-P5。首先，当时段T3的起点由信号112指定时，从相加平均部分307中读取光量检测信号1R的相加平均值AC和CC。阈值校正部分309预先存储根据第一图形157和第二图形158的驱动电流的值。因此，根据特性数据105，基于所存储的驱动电流值以及所读取的相加平均值AC和CC来检测图1中的点P1和点P2。之后，通过检测连接由上述检测所确定的那些点的直线来检测表示温度升高时特性的直线H2。可以通过计算所检测到的直线H2的表达式(expression)来计算特性数据的表达式，该特性数据表示在温度升高时驱动电流和光强度之间的相关性。之后，在直线H2的延长线上，根据直线H2的表达式计算表示阈值电流I2的点P3的值，即阈值电流I2的值。这样就检测到了校正的阈值电流I2的值，并输出指定阈值电流I2的值的阈值校正信号2R。
为了确保检测到校正的阈值电流I2，根据第一图形157和第二图形158的驱动电流的值均大于驱动电流I1，更优选地，至少其中的一个值大于区域E1中的最大值。
如图1所示，最大亮度信号生成部分310根据图像数据，为每个红、绿、蓝激光器202、201、203预先存储驱动电流的数据3101，该驱动电流允许在室温下每个LD的发射光达到最大灰度(最大亮度MAX，最大光量)。因此，当显示图像时，为红、绿、蓝激光器202、201、203的每一个读取相应的数据3101。之后，基于读取的数据3101，生成最大亮度信号3R、3G和3B，并将其分别输出到激光驱动器电路121、122和123中；其中该最大亮度信号3R、3G和3B表示驱动电流值，该驱动电流值允许红、绿、蓝激光器202、201、203的各个发射光在室温下达到最大亮度MAX(最大光量)。
接下来，将根据图10中的流程图来说明在图像显示设备300中将施加到投影平面230上的激光的亮度(LD的发射光量)保持在适当水平的过程。图10中的P1-P5与图1中的点P1-P5相应。
根据该流程图的程序被预先存储在未示出的存储器中。CPU 101从存储器中读取并执行该程序，以使图像显示设备300的每个部分均得到控制，并使得根据流程图的过程得到实现。
这里，假设图像数据由每秒60帧构成。每当显示每一帧图像时，便开始根据图10所示的流程图的过程。
首先，当图像显示设备300被通电，且内容显示的起点被指定时，控制部分301将从图像数据存储部分302中读取内容图像数据。该读取的图像数据被供给灰度信号生成部分311和扫描信号生成部分312，以根据该图像数据将激光施加到投影平面230上，从而显示图像。
在该情形下，首先，在步骤S3中，区域检测部分303接收表示激光光点的当前位置的位置信号111，并检测当前光点位于区域A、B、C和D的哪一个中。检测结果将输出到激光驱动器电路121、122和123中，作为信号5R、5G和5B。
激光驱动器电路121、122和123的各个信号生成部分151基于所接收到的信号5R、5G和5B检测到当前光点位于区域A中，以基于第一图形157生成并输出信号6R、6G和6B(步骤S5)。所以，从红色激光器202、绿色激光器201和蓝色激光器203中发出根据第一图形157的光量。
这里，在光点位于区域A内的时段内，相加平均部分307基于所接收到的光量检测信号237，基于由区域检测部分303所提供的信号，对所接收到的光亮度级(light level)进行逐像素累积相加，并计算用于存储的相加平均值AC(步骤S7)。以类似方式为红色激光器202、绿色激光器201以及蓝色激光器203计算并存储相加平均值AC。
另一方面，当基于输入信号5R、5G和5B检测到当前光点位于区域C中时，激光驱动器电路121、122和123的各个信号生成部分151基于第二图形158生成并输出信号6R、6G和6B(步骤S9)。因此，从红色激光器202、绿色激光器201和蓝色激光器203中发出根据第二图形158的光量。
此时，在光点位于区域C内的时段内，相加平均部分307基于输入信号237，基于由区域检测部分303所提供的信号，对所接收到的光亮度级进行逐像素累积相加，并计算用于存储的平均值CC(步骤S11)。以类似方式为红色激光器202、绿色激光器201以及蓝色激光器203计算并存储平均值CC。
此外，当区域检测部分303检测到当前光点位于区域D中时，光量控制时段检测部分305将信号112转换为用于输出的指定区域D的时段T3的起点的信号电平。
阈值校正部分309接收信号112，并且当感测到当前光点位于区域D中且时段T3已经基于信号112开始时，阈值校正部分309采用相加平均值AC和CC计算直线H2的表达式，采用上述计算得到的表达式计算阈值电流I2的值，并且输出指定校正的阈值电流I2的计算值的阈值校正信号(步骤S13)。此时，以类似过程生成阈值校正信号2R、2G和2B，并分别将其输出到激光驱动器电路121、122和123中。
这样，在激光驱动器电路121中，阈值电流生成部分131在连接到其上的开关160的输入端接收根据阈值校正信号2R的阈值电流(例如，图1中的阈值电流I2)。在其他激光驱动器电路122和123的每一个中均执行类似的操作。
在接下来的时段T4中，将执行步骤S15、S17和S19中的过程。首先，在步骤S15中，控制部分301命令最大亮度信号生成部分310生成并输出室温下的最大亮度信号3R、3G和3B。另一方面，在开关控制部分133中，将基于信号5R生成并输出根据第三图形159的信号6R。这样，给连接到灰度电流控制部分132的开关160的输入端提供根据室温下的最大亮度信号3R、3G和3B的分配的驱动电流。因此，给红色激光器202、绿色激光器201和蓝色激光器203的激光二极管136提供表示图1中最大亮度MAX的驱动电流参见图1中的点P47以进行发光。由激光功率检测器204检测此刻的光量，以输出表示检测到的光量的光量检测信号237。
此外，在此刻，信号AT从“断开”变为“接通”，且开关135从打开状态切换为闭合状态。结果是，光量检测信号237的光量检测信号1R被输入到光量控制电路134中，其中光量检测信号237表示基于最大亮度信号的发射光量。
要指出的是，信号6R的电平和提供给红色激光器202、绿色激光器201以及蓝色激光器203的每个激光二极管136的电流电平一直被保持，直到时段T4结束为止。
接下来，在步骤S17中，停止/重新开始部分306输出信号113这样，在信号AT的“接通”时段内，垂直驱动时序信号VT的信号电平被保持(不改变)。从而，在垂直方向上的光点的运动被停止。
在下一个步骤S19中，光量控制电路134采用图1中直线H1所示的L-I特性数据105校正最大亮度信号的电平，该特性数据是从CPU 101的预定存储区域中读取的。换句话说，光量控制电路134检测由从步骤S15中每个激光二极管136发出的光量的检测信号1R表示的亮度(光强度L)与由最大亮度信号表示的亮度(光强度L)之间的差值D，并将所检测到的差值D的信号供给灰度电流生成部分132。
灰度电流生成部分132基于由光量控制电路134提供的差值D信号以及在步骤S13中检测到的直线H2的表达式，通过计算来检测图1中点P5所示的用于获得最大亮度信号MAX的驱动电流I的值。这样就可以检测到用于获得最大亮度信号MAX的校正的驱动电流I。分配基于校正的驱动电流I的电流信号，且将其提供给连接到灰度电流控制部分132的开关160的各个输入端，其中所述校正的驱动电流I用于获得最大亮度信号MAX。
因此，当开关控制部分133的信号6R将所有的开关160带入接通状态时，给激光二极管136提供具有图1中点P5的值的驱动电流I，以使发射光量显示出(exhibit)室温下的最大亮度MAX。要指出的是，在该时刻分配给开关160的输入端的电流值一直被保持，直到在信号AT的下一个“接通”时段内由光量控制电路134提供新的校正驱动电流信号为止。当提供下一个新的校正驱动电流信号时，开关160的输入端的电流值仅有一次被设为零电平，然后就分配新的校正驱动电流，并将其供给开关160的输入端。
以类似的方式为激光驱动器电路121、122和123执行步骤S19中的过程。
接下来，当信号AT的接通时段结束时，执行时段T5(步骤S21)内的过程。在时段T5中，开关控制部分133用信号6R将所有开关160设为打开状态。因此不发射激光。
此外，在步骤S21中，垂直驱动时序信号VT的保持电平开始改变，从而导致激光光点向上运动到投影平面230的左上端。当光点位于左上端部分时，存储在相加平均部分307中的相加平均值AC和CC的值被复位为初始值(例如，零)，以为驱动电流I的下一次校正做准备。此外，当图像显示设备300被通电时，相加平均值AC和CC的值被设为初始值。
在校正驱动电流I之后的下一个次序(order)的帧的显示中，图像的灰度能够被控制在校正的灰度控制区域E2内，以使能够以所要求的令人满意的灰度来显示图像。
在本实施例中，在信号AT是接通状态的时段内，也就是说，在光量控制操作时段内，停止在垂直方向上的扫描。因此，即使将最大亮度用于激光上以检测校正的灰度控制区域E2，区域D中用最大亮度照射的部分也能够被最小化。因此，能够避免监控内容图像的用户的不舒服之感。
此外，为了腾出时间(make time)直到光强度校正结束为止，垂直驱动信号VT的振幅可以被暂时增加(参见图8中部分TM内的虚线)。
另外，光接收部分210还可以起到激光功率检测器204的作用。在该情况下，可以省去激光功率检测器204，因而减少了元件的数量。
在本实施例中，基于最大灰度是256的情况，将提供八个开关160。然而也可以提供256个开关。
此外，在本实施例中，区域D位于投影区域B的下侧。然而，区域D还可以位于上侧。
此外，激光驱动器电路可以根据PWM(脉冲宽度调制)模式驱动相应的激光器。
虽然已经详细地描述和说明了本发明，但是可以清楚地理解到，同样内容仅是为了说明和举例，其并不应被作为限制，本发明的范围由所附的权利要求的术语来说明。
Claims (5)
1.一种图像显示设备，其采用激光照射投影平面以在所述投影平面上显示图像，该设备包括：
激光器，用于接收驱动信号并输出所述激光，该激光具有根据接收到的所述驱动信号的电平的光量；
照射位置控制单元，用于根据图像数据来控制由所述激光照射的所述投影平面上的光点位置；
位置检测单元，用于检测所述投影平面上的所述激光的光点的位置，该位置由所述照射位置控制单元进行控制；
光量检测单元，用于检测由所述激光器输出的所述激光的光量；
驱动信号校正单元，用于校正所述驱动信号的电平，其中
所述投影平面包括投影区域和非投影区域，当所述激光器接收到根据图像数据的所述驱动信号时，所述图像投影在投影区域上；当所述激光器接收到根据规定数据的所述驱动信号时，用所述激光照射所述非投影区域；
所述非投影区域是这样的区域，其用于使所述照射位置控制单元将所述激光的光点移动到所述投影区域，并且
当所述位置检测单元检测到所述光点的位置位于所述非投影区域中时，所述驱动信号校正单元(i)检测所述光量检测单元检测到的光量与根据所述规定数据的所述驱动信号的电平之间的相关性以及(ii)将所检测到的所述相关性表示的所述激光器的检测特性值与所述激光器在室温下的特性值进行比较，以基于比较结果校正根据所述图像数据的所述驱动信号的电平；其中所述激光器在室温下的特性值表示所述激光器的所述光量与室温下的所述驱动信号的电平之间的相关性。
2.根据权利要求1的图像显示设备，其中
所述驱动信号包括阈值信号和灰度信号，其中激光器用该阈值信号开始发射，且所述灰度信号用于指定根据所述图像数据的所述图像的灰度，以及
所述驱动信号校正单元基于所述比较结果校正所述阈值信号的电平以及所述灰度信号的电平。
3.根据权利要求2的图像显示设备，进一步包括最大亮度驱动单元，当所述位置检测单元检测到所述光点的位置指定所述非投影区域时，该最大亮度驱动单元输出所述驱动信号，该驱动信号具有用于以最大亮度输出激光的电平，该最大亮度由室温下的所述特性值来表示，其中
所述驱动信号校正单元将当所述驱动信号由所述最大亮度驱动单元输出给所述激光器时，所述光量检测单元检测到的光量与所述最大亮度规定的光量进行比较，以基于比较结果校正所述灰度信号的电平，其中所述最大亮度由室温下的所述特性值来表示。
4.根据权利要求1到3中的任意一个的图像显示设备，其中，在所述位置检测单元检测到所述光点的位置位于所述非投影区域中的时段内，所述照射位置控制单元将光点位置固定在所述激光照射的所述投影平面上。
5.根据权利要求1的图像显示设备，其中，当所述位置检测单元检测到所述光点的位置位于所述非投影区域中时，由所述光量检测单元检测到的光量是在所述非投影区域中逐像素检测到的光量的平均值。
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