CN103890829A - 激光器驱动电路、激光器驱动方法和使用激光的设备 - Google Patents
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Abstract
提供可以减小由作为相干光的激光导致的斑点噪声的激光器驱动电路、激光器驱动方法和使用激光的设备。在基于输入视频信号,生成用于驱动发射相互不同波长的激光的多个激光源的激光器驱动电流的激光器驱动电路中,将超过所述视频信号的频带的频率的高频信号,叠加在基于输入视频信号生成的激光器驱动电流上,从而减小由作为相干光的激光导致的斑点噪声。
Description
技术领域
本公开涉及激光器驱动电路、激光器驱动方法和使用激光(激光束)的设备。
背景技术
使用激光(激光束)的设备包括例如使用激光显示图像的激光器显示设备。该激光器显示设备通过由激光器驱动电路驱动发射激光的激光源,并且通过在激光器驱动电路的驱动下的扫描器扫描激光,在屏幕上显示图像(例如,见专利文献1)。
[引用列表]
[专利文献]
日本专利公开2010-66303
发明内容
[技术问题]
在激光器显示设备的情况下,屏幕的微小凸起和凹陷随机改变通过屏幕到在其眼睛中成像的观看者的眼睛的来自激光源的激光的光程长度。在诸如激光等的波长和相位一致的相干光的情况下,根据光程长度的变化而在相位上相互不同的各片光进入眼睛,并且这些片光相互干涉,导致表现为具有随机强度分布的无数干涉条纹的斑点,也就是说,所谓斑点噪声。这种斑点噪声不但是涉及激光器显示设备而且是涉及一般来说使用作为相干光的激光的设备的问题。
因此本公开的目的是提供一种激光器驱动电路、激光器驱动方法和使用激光的设备,其可以减少由作为相干光的激光导致的斑点噪声。
[问题的解决方案]
为了实现上面的目的,本公开采用这样的构成,其基于输入视频信号,生成用于驱动发射不同波长的激光的多个激光源的激光器驱动电流,并且将超过所述视频信号的频带的频率的高频信号,叠加生成的激光器驱动电流上。
当将高频信号叠加在基于视频信号的激光器驱动电流上,并且由其上叠加高频信号的激光器驱动电流驱动激光源时,从激光源发射的激光的波长谱加宽,并且因此减小相干性。当减小激光的相干性时,可以减少由作为相干光的激光导致的斑点噪声。
[本发明的有利效果]
根据本公开,高频信号叠加在用于驱动激光源的激光器驱动电流上,从而从激光源发射的激光的波长谱加宽,并且相干性减小。因此可能减少斑点噪声。
附图说明
图1是示出激光束扫描系统的投影机设备的配置示例的系统配置图。
图2是示出通过激光束扫描系统在屏幕上扫描的方法的示例的图。
图3是示出视频信号处理电路和激光器驱动电路之间的视频信号接口的示例的图。
图4是辅助说明斑点噪声的模式图。
图5是示出根据本公开的激光器驱动电路的基本配置的框图。
图6是示出半导体激光器的电流-光学输出特性的图。
图7是激光器驱动电流上高频信号的叠加的概念图;
图8A是示出在单模式振荡(单个模式)的情况下激光器驱动电流上高频信号的叠加导致的激光器输出光的波长光谱的改变的图,并且图8B是示出在多模式振荡(多个模式)的情况下激光器驱动电流上高频信号的叠加导致的激光器输出光的波长光谱的改变的图。
图9是示出根据第一实施例的第一示例的激光器驱动电路的配置的框图。
图10是示出第一示例中两个放大器/衰减器的增益与高频信号的幅度之间的关系的波形图(1)。
图11是示出第一示例中两个放大器/衰减器的增益与高频信号的幅度之间的关系的波形图(2)。
图12是示出根据第二示例的激光器驱动电路的配置的框图。
图13是示出第二示例中投影视频信号与高频信号的幅度之间的关系的波形图。
图14是示出根据第三示例的激光器驱动电路的配置的框图。
图15是示出当与投影视频信号异步的高频信号叠加在激光器驱动电流上时激光器驱动电流的示例的波形图。
图16是示出当与投影视频信号同步的高频信号叠加在激光器驱动电流上时激光器驱动电流的示例的波形图。
图17是根据第四示例的激光器驱动电路的配置的框图。
图18是根据第五示例的激光器驱动电路的配置的框图。
图19是根据第六示例的激光器驱动电路的配置的框图。
图20是示出第六示例中投影视频信号与高频信号的幅度之间的关系的波形图。
图21是根据第七示例的激光器驱动电路的配置的框图。
图22是示出第七示例中投影视频信号与高频信号的幅度之间的关系的波形图。
图23是根据第八示例的激光器驱动电路的配置的框图。
图24A是示出输入到根据第八示例的激光器驱动电路中的乘法器的投影视频信号的波形图,图24B是示出由根据第八示例的激光器驱动电路中的叠加信号振荡器生成的高频信号的波形图,图24C是示出乘法器的输出信号的波形图,图24D是示出根据第八示例的激光器驱动电路中的激光器驱动视频电流生成电路的输出信号的波形图,以及图24E是示出激光器驱动电流上叠加的投影视频信号的波形图。
图25是示出当在根据第八示例的激光器驱动电路中调整乘法器和激光器驱动叠加电流生成电路的各个增益时,投影视频信号与高频信号的幅度之间的关系的波形图。
图26是示出当与投影视频信号异步的高频信号叠加在激光器驱动电流上时激光器驱动电流的示例的波形图。
图27是根据第十示例的激光器驱动电路的配置的框图。
图28是示出第十示例中投影视频信号与高频信号的幅度之间的关系的波形图。
图29是示出第十示例中其上叠加振荡停止/振荡开始与投影视频信号的像素周期同步的高频信号的激光器驱动电流的示例的时序波形图。
图30是示出具有振荡相位同步电路的叠加信号振荡器的配置示例的框图。
图31是根据第十一示例的激光器驱动电路的配置的框图。
图32是示出第十一示例中其上叠加振荡停止/振荡开始与投影视频信号的像素周期同步的高频信号的激光器驱动电流的示例的时序波形图。
图33是根据第十二示例的激光器驱动电路的配置的框图。
图34是示出第十二示例中其上叠加振荡停止/振荡开始与投影视频信号的像素周期同步的高频信号的激光器驱动电流的示例的时序波形图。
图35是根据第十三示例的激光器驱动电路的配置的框图。
图36是根据第十四示例的激光器驱动电路的配置的框图。
图37是示出第十四示例中其上叠加振荡停止/振荡开始与投影视频信号的像素周期同步的高频信号的激光器驱动电流的示例的时序波形图。
图38是根据第十五示例的激光器驱动电路的配置的框图。
图39是示出第十五示例中其上叠加振荡停止/振荡开始与投影视频信号的像素周期同步的高频信号的激光器驱动电流的示例的时序波形图。
图40是根据第十六示例的激光器驱动电路的配置的框图。
图41是示出第十六示例中其上叠加振荡停止/振荡开始与投影视频信号的像素周期同步的高频信号的激光器驱动电流的示例的时序波形图。
图42是根据第十七示例的激光器驱动电路的配置的框图。
图43是示出第十七示例中其上叠加振荡停止/振荡开始与投影视频信号的像素周期同步的高频信号的激光器驱动电流的示例的时序波形图。
图44是根据第十八示例的激光器驱动电路的配置的框图。
图45是示出第十八示例中两个放大器/衰减器的增益与高频信号的幅度之间的关系的波形图(1)。
图46是示出第十八示例中两个放大器/衰减器的增益与高频信号的幅度之间的关系的波形图(1)。
图47是根据第十九示例的激光器驱动电路的配置的框图。
图48是根据第二十示例的激光器驱动电路的配置的框图。
图49是根据第二十一示例的激光器驱动电路的配置的框图。
图50根据第二十二示例的激光器驱动电路的配置的框图。
具体实施方式
下文中将参照附图详细描述用于执行根据本公开的技术的模式(该模式下文中将描述为“实施例”)。本公开不限于该实施例,并且实施例中的各种数值等是用于说明的目的。在以下描述中,具有相同元件或相同功能的元件由相同的参考标号标识,并且将省略其重复描述。顺便提及,将按以下顺序进行描述。
1.根据本公开的激光器驱动电路、激光器驱动方法、投影机设备和使用激光的设备以及整体情况的描述
2.应用本公开的投影机设备的系统配置
3.根据本公开的激光器驱动电路的基本配置
4.第一实施例(在激光器驱动视频电流生成电路的输入侧执行的叠加处理的示例)
4-1.第一示例
4-2.第二示例
4-3.第三示例
4-4.第四示例
5.第二实施例(在激光器驱动视频电流生成电路的输出侧执行的叠加处理的示例)
5-1.第五示例
5-2.第六示例
5-3.第七示例
5-4.第八示例
5-5.第九示例
6.第三实施例(在激光器驱动视频电流生成电路的输入侧执行的叠加处理的示例)
6-1.第十示例
6-2.第十一示例
6-3.第十二示例
6-4.第十三示例
6-5.第十四示例
6-6.第十五示例
6-7.第十六示例
6-8.第十七示例
6-9.第十八示例
7.第四实施例(在激光器驱动视频电流生成电路的输出侧执行的叠加处理的示例)
7-1.第十九示例
7-2.第二十示例
7-3.第二十一示例
7-4.第二十二示例
8.根据本公开的构成
<1.根据本公开的激光器驱动电路、激光器驱动方法、投影机设备和使用激光的设备以及整体情况的描述>
根据本公开的激光器驱动电路用于驱动发射不同波长的激光(下文中还可以描述为“激光束”)的多个激光源。通常,可以使用发射三种波长的红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的激光的三个RGB激光源作为多个激光源。希望使用小的和有效的半导体激光器作为激光源。然而,半导体激光器是示例,并且激光源不限于半导体激光器。
根据本公开的激光器驱动电路具有视频信号作为到其的输入,放大该视频信号,并且生成用于驱动每个激光源的激光器驱动电流。在生成激光器驱动电流时,根据本公开的技术涉及使用所谓高频叠加技术的激光器驱动电路和激光器驱动方法,高频叠加技术将超过视频信号频带的频率的高频信号叠加在激光器驱动电流上。使用高频叠加技术的根据本公开的激光器驱动电路和激光器驱动方法可以一般地应用于使用激光的设备。
使用激光的设备或者特别是使用根据本公开的激光器驱动电路和激光器驱动方法的设备包括例如激光器显示设备,或者特别地作为一种激光器显示设备的激光束扫描系统的投影机设备。然而,根据本公开的技术不限于应用于投影机设备,而是一般地可应用于使用激光的设备。除了投影机设备外的激光器显示器包括例如头戴式显示器、激光器液晶TV、有机激光器TV和立体(三维)显示器。
根据本公开的激光器驱动电路具有多个激光器驱动视频电流生成电路,激光器驱动视频电流生成电路用于生成用于驱动多个激光源的激光器驱动电流,多个激光源基于输入视频信号发射不同波长的激光。由激光器驱动视频电流生成电路生成的激光器驱动电流经历将超过视频信号的频带的频率的高频信号叠加在激光器驱动电流上的叠加处理。将高频信号叠加在激光器驱动电流上的处理包括在多个激光器驱动视频电流生成电路的输入侧执行的处理以及在多个激光器驱动视频电流生成电路的输出侧执行的处理。处理中的任一由高频叠加部分执行。
(在激光器驱动视频电流生成电路的输入侧执行的叠加处理)
可以采用根据高频信号将视频信号输入切换到多个激光器驱动视频电流生成电路的方法,作为在激光器驱动视频电流生成电路的输入侧在激光器驱动电流上叠加高频信号的处理。
作为示例,放大器/衰减器可以提供到多个激光器驱动视频电流生成电路的每个。这些放大器/衰减器具有基于输入视频信号生成不同幅度的多个视频信号的功能。然后,根据高频信号选择(切换)由多个放大器/衰减器生成的多个视频信号。由此,具有对应于多个视频信号的电平的幅度的高频信号可以叠加在激光器驱动电流上。
此外,可以直接根据高频信号切换输入视频信号,而不提供放大器/衰减器。此时,根据高频信号执行输入视频信号和预定电势(例如地电平)之间的切换是足够的。在此情况下,当要叠加在激光器驱动电流上的高频信号的幅度需要是与使用放大器/衰减器的上述示例的情况下相同电平时,预先调整输入视频信号的电平是足够的。
在任一情况下,具有对应于输入视频信号的电平的幅度的高频信号可以叠加在激光器驱动电流上。由此,在输入视频信号的零电平的部分中,要叠加在视频信号上的高频信号的幅度可以设为零,使得亮度(luminance)可以设为零。此外,可以使得要叠加的高频信号的幅度在其中部分斑点噪声趋于显著的更亮视频的部分中更大,使得可以提升减小斑点噪声的效果。
(在激光器驱动视频电流生成电路的输出侧执行的叠加处理)
在多个激光器驱动视频电流生成电路的输出侧在激光器驱动电流上叠加高频信号的处理中,可以提供激光器驱动电流开关,其具有通过/中断由多个激光器驱动视频电流生成电路生成的激光器驱动电流的功能。根据高频信号控制激光器驱动电流开关的通过/中断。由此,高频信号可以叠加在激光器驱动电流上。
可替代地,可以采用这样的方法,其中提供用于放大高频信号的激光器驱动叠加电流生成电路,并且激光器驱动叠加电流生成电路的输出电流添加到由多个激光器驱动视频电流生成电路生成的激光器驱动电流。通过该方法,高频信号也可以叠加在激光器驱动电流上。
当采用该方法时,优选的是提供具有通过/中断激光器驱动叠加电流生成电路的输出电流的功能的叠加电流开关,以及用于确定视频信号的电平相对于预定阈值的幅度的电平比较器。然后,当视频信号的电平等于或高于预定阈值时,叠加电流开关设置在导通状态,以便将激光器驱动叠加电流生成电路的输出电流添加到激光器驱动电流。
因此,当视频信号的电平没有达到预定阈值时,例如当视频信号的电平是零时,叠加电流开关设置在非导通(关断)状态,从而不执行叠加高频信号的处理。由此,亮度可能下降(降低)到零。
可替代地,替代提供叠加电流开关和电平比较器,提供用于将视频信号和高频信号一起相乘的乘法器。通过将视频信号和高频信号一起相乘,乘法器生成具有对应于视频信号的电平的幅度的高频信号。通过将由乘法器生成的高频信号输入到激光器驱动叠加电流生成电路,可以将高频信号叠加在激光器驱动电流上。此时,可以使得乘法器和激光器驱动叠加电流生成电路的增益可调节。
在每种情况下,具有对应于输入视频信号的电平的幅度的高频信号可以叠加在激光器驱动电流上。由此,在输入视频信号的零电平的部分中,要叠加在视频信号上的高频信号的幅度可以设为零,使得亮度可以设为零。此外,可以使得要叠加的高频信号的幅度在其中部分斑点噪声趋于显著的更亮视频的部分中更大,使得可以提升减小斑点噪声的效果。
(高频信号的信号源)
在多个激光器驱动视频电流生成电路的输入侧执行在激光器驱动电流上叠加高频信号的处理的情况,以及在多个激光器驱动视频电流生成电路的输出侧执行在激光器驱动电流上叠加高频信号的处理的情况的每个中,可以使用并入激光器驱动电路的振荡器作为高频信号的信号源。可替代地,替代内置的振荡器,可以使用用于在与输入视频信号同步的状态下接收从激光器驱动电路的外部输入的时钟信号的接收器。
作为从外部输入的时钟信号,可以使用具有比输入视频信号的频带更高频率并且与用于重复视频信号的明暗的最小单元的周期同步(即,与视频信号同步)的时钟信号。根据激光器显示设备的显示原理,通过控制激光的亮度(明暗)显示图像,并且通过激光的强度调制实现灰度表现。因此,用于重复视频信号的明暗的“最小单元”对应于诸如液晶显示设备、等离子体显示设备、EL显示设备等的平板显示器中的像素。此外,“最小单元的周期”是平板显示器中的像素周期。
除了将由接收器接收并且与视频信号同步的时钟信号照原样作为高频信号重叠在激光器驱动电流上外,还可能通过频率倍增器倍增由接收器接收的时钟信号的频率,并且将倍增的时钟信号重叠在激光器驱动电流上。此时,频率倍增器合意地生成高频信号,其具有作为由接收器接收的时钟信号的整数倍的频率,并且与时钟信号同步。
当高频信号的信号源是用于接收与来自外部的视频信号同步的时钟信号的接收器,并且时钟信号用作高频信号时,视频信号与要叠加在激光器驱动电流上的高频信号可以相互同步。由此可能避免由于伴随视频信号和高频信号之间的交叉调制的混叠分量(aliasing component)的图像质量的劣化。
当视频信号和高频信号相互不同步时,伴随视频信号和高频信号之间的交叉调制的混叠分量可能出现,并且损害图像质量。因此,根据本公开的激光器驱动电路中的高频叠加部分使用振荡器,用于基于作为超过视频信号的频带的频率的高频信号的信号源的与视频信号同步的信号,振荡要叠加在激光器驱动电流上的高频信号。
因此,通过基于与视频信号同步的信号,生成要叠加在激光器驱动电流上的高频信号,视频信号和高频信号可以相互同步。由此可能抑制伴随视频信号和高频信号之间的交叉调制的混叠分量,并且因此避免由于混叠分量的图像质量的劣化。
在包括上述优选构成的根据本公开的激光器驱动电路、激光器驱动方法和使用激光的设备中,用于振荡要叠加在激光器驱动电流上的高频信号的振荡器可以具有包括振荡相位同步电路的构成,振荡相位同步电路用于根据与视频信号同步的信号控制振荡器的振荡停止/振荡开始。此外,指示作为用于重复视频信号的明暗的最小单元的像素的开始的像散周期同步信号可以用作与视频信号同步的信号。
可替代地,在包括上述优选构成的根据本公开的激光器驱动电路、激光器驱动方法和使用激光的设备中,高频叠加部分可以具有包括用于从视频信号提取像素周期同步信号的像素周期提取电路。像素周期提取电路为振荡器提供从视频信号提取的像素周期同步信号作为与视频信号同步的信号。
可替代地,在包括上述优选构成的根据本公开的激光器驱动电路、激光器驱动方法和使用激光的设备中,高频叠加部分可以具有包括电平变化检测电路的构成,电平变化检测电路用于对于每个像素确定视频信号的电平信息,并且检测电平变化。当电平变化检测电路对于视频信号的每个像素检测电平变化时,电平变化检测电路为振荡器提供与电平变化同步的信号作为与视频信号同步的信号。
可替代地,在包括上述优选构成的根据本公开的激光器驱动电路、激光器驱动方法和使用激光的设备中,高频叠加部分可以具有包括振荡停止周期设置电路的构成,振荡停止周期设置电路用于设置任何振荡停止周期或与高频信号的频率(叠加频率)互锁的振荡停止周期。此时,振荡器在由振荡停止周期设置电路设置的振荡停止周期期间停止振荡之后开始振荡。
可替代地,在包括上述优选构成的根据本公开的激光器驱动电路、激光器驱动方法和使用激光的设备中,高频叠加部分可以具有包括多个振荡器的构成。此时,振荡相位同步电路通过在多个振荡器的振荡输出之间切换,执行在一个振荡器的振荡停止周期期间使用另一振荡器的振荡输出作为要叠加在激光器驱动电流上的高频信号的操作。
可替代地,在包括上述优选构成的根据本公开的激光器驱动电路、激光器驱动方法和使用激光的设备中,高频叠加部分可以具有包括放大器/衰减器的构成,放大器/衰减器用于调整输入视频信号的幅度,以便对应于多个激光器驱动视频电流生成电路。此时,高频叠加部分通过在振荡停止周期期间选择放大器/衰减器的输出,调整亮度。
可替代地,在包括上述优选构成的根据本公开的激光器驱动电路、激光器驱动方法和使用激光的设备中,高频叠加部分可以具有包括用于计数振荡器的输出的计数器的构成。此时,当计数器的计数值已经变为预设值时,振荡器通过接收计数器的输出停止振荡。
<2.应用本公开的投影机设备的系统配置>
应用本公开的投影机设备(更具体地,激光束扫描系统的投影机设备)将图示为根据本公开的使用激光的设备。以下将描述投影机设备的构成。
图1是示出激光束扫描系统的投影机设备的配置示例的系统配置图。根据本示例的投影机设备10包括视频信号处理电路11、激光器驱动电路12、光源部分13、扫描器部分14、光接收元件15和扫描器驱动电路16。
视频信号处理电路11包括视频解码器111、帧存储器112、时钟生成部分113、激光器控制部分114和系统控制部分115。视频信号处理电路11与扫描器部分14的扫描器操作同步,根据诸如来自输入视频信号的激光的波长等的特性生成视频信号。这样的用于驱动激光器的视频信号在本说明书中将称为“投影视频信号”。
将更具体地描述视频信号处理电路11。在视频信号处理电路11中,输入级的视频解码器111根据光源部分13的每个光源的波长,将输入视频信号转换为视频信号(色域转换)。帧存储器112临时存储从视频解码器111提供视频信号的色域转换之后的视频信号。时钟生成部分113生成与扫描器部分14的扫描器操作同步的投影视频时钟信号。该投影视频时钟信号提供到帧存储器112和激光器控制部分114。
帧存储器112接收投影视频时钟信号,并且与投影视频时钟信号同步读出存储在其中的视频信号。由此,从帧存储器112读出的视频信号时与扫描器部分14的扫描器操作同步的视频信号。激光器控制部分114基于从光接收元件15提供的激光器功率监视信号,监视光源部分13的每个光源的发光功率,并且由此根据输入视频信号生成使得激光发射的视频信号。系统控制部分115由CPU等形成,并且控制本系统的整体。
由扫描器部分14生成的投影视频信号提供到激光器驱动电路12。激光器驱动电路12不但从视频信号处理电路11提供有投影视频信号,而且有稍后要描述的电流控制信号。此外,激光器驱动电路12根据需要从视频信号处理电路11提供有由时钟生成部分113生成的投影视频时钟信号。“根据需要”例如指投影视频时钟信号用于同步高频信号的信号源与视频信号的示例情况,如稍后将描述的。
激光器驱动电路12根据对应于每个波长的投影视频信号,驱动光源部分13的每个光源。该激光器驱动电路12时本公开的部分特征。稍后将描述激光器驱动电路12的基本配置和具体实施例。
光源部分13具有多个光源,例如三个光源。用于发射红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)波长的激光的激光源131R、131G和131B用作这些光源。在图1中,红色激光由实线代表,绿色激光由交替长短虚线代表,并且蓝色激光由虚线代表。特别地,小的和有效的半导体激光器合意地用作激光源131R、131G和131B。
从激光源131R、131G和131B发射的各条光由对应于激光源131R、131G和131B的各个波长的投影视频信号调制。具体地,控制激光的亮度(明暗)以根据输入视频信号显示图像,并且调制激光的强度以实线灰度表示。从激光源131R、131G和131B发射的各条激光由准直透镜132R、132G和132B转换为基本准直光,此后由分束器133R、133G和133B等归拢为一条激光。
一条归拢的激光由布置在导向扫描器部分14的光程的中点的分束器17部分反射。该反射的激光束进入光接收元件15。光接收元件15基于入射激光,输出指示光源部分13的激光源131R、131G和131B的每个的发光功率的激光器功率监视信号,并且将激光器功率监视信号提供到视频信号处理电路11中的激光器控制部分114。
已经通过分束器17的激光进入扫描器部分14。扫描器部分14例如用一个双轴扫描器141形成。入射激光由双轴扫描器141在水平方向和垂直方向上以照射角调制,然后投影到屏幕上(未示出)。顺便提及,在此情况下,示出了其中由作为扫描器部分14的双轴扫描器141在水平方向和垂直方向两者上执行扫描的示例。然而,扫描可以通过使用两个单轴扫描器在水平方向和垂直方向上执行。
扫描器部分14通常包括用于检测双轴扫描器141等的照射角的传感器,并且从该传感器输出水平角度信号和垂直角度信号。这些角度信号输入到扫描器驱动电路16。
扫描器驱动电路16包括驱动电路161和162、缓冲器163和164、放大器165、相移电路166等。扫描器驱动电路16驱动双轴扫描器141,以便在参照水平角度信号和垂直角度信号的同时形成希望的照射角。例如,当执行如图2所示的扫描(所谓光栅扫描)时,在水平方向以正弦方式驱动双轴扫描器141,同时在垂直方向用与视频信号的帧速率同步的锯齿波形驱动双轴扫描器141。
(视频信号接口)
以下将参照图3描述视频信号处理电路11和激光器驱动电路12之间的视频信号接口的示例。
在10位灰度视频信号的情况下,对于红色、绿色和蓝色波长的每个需要10个视频信号。因此,当照原样传输视频信号时,视频信号处理电路11和激光器驱动电路12之间信号传输线的数目增加。因此,通过并行/串行转换复用数据,以便减少信号传输线的数目。
图3示出其中30个视频信号复用到5个视频信号中的示例。在图3中,投影视频信号是从视频信号处理电路11输出的信号,并且通过将每个像素的视频信号在一个像素的周期的1/6中经历并行/串行转换获得。一个信号包括红色、绿色和蓝色的每个的2位信号,因此可以由5个视频信号传输用于三种波长的10位灰度信号。
同时,在激光器驱动电路12侧,复用的视频信号经历串行/并行转换,以分为每个像素的视频信号,使得生成图3中示出的投影视频信号(红色、绿色和蓝色)。此时,激光器驱动电路12需要具有一个像素的周期的1/6的视频信号时钟和指示像素的开始的像素周期同步信号。投影视频时钟信号和像素周期同步信号因此与投影视频信号一起传输。
顺便提及,在激光器驱动电路12侧的并行/串行转换电路不直接与根据本公开的技术相关。因此,在以下描述中将省略并行/串行转换电路,并且假设投影视频信号处于分离为每个波长的每个像素的状态,如处于图3所示的投影视频信号(红色、绿色和蓝色)。
(斑点噪声)
在具有激光器作为光源的投影机设备中的问题包括如在屏幕上的视频中出现的无数斑点的斑点噪声。斑点噪声由图4的模式说明。具体地,从投影机设备发射的激光由屏幕反射,然后进入眼睛以在视网膜上形成图像。此时,屏幕的微小凸起和凹陷随机改变从激光源到在其上形成图像的视网膜的光程长度。
当诸如激光的在波长和相位上一致的相干光从光源发射时,根据光程长度的改变而在相位上相互不同的多条光进入眼睛,并且这些条光相互干涉,导致具有随机的强度分布的干涉条纹。干涉条纹无数地出现的斑点,即,斑点噪声。创造根据本公开的技术以减少由作为相干光的激光导致的斑点噪声。
<3.根据本公开的激光器驱动电路的基本配置>
接下来将描述根据本公开的激光器驱动电路的基本配置。图5是示出在如图1所示的激光束扫描系统的投影机设备10中使用的激光器驱动电路12(即,根据本公开的激光器驱动电路)的基本配置。
如上所述,用于红色、绿色和蓝色的三种激光源131R、131G和131B通常用作光源。与此对应,激光器驱动电路12包括与光源的数目在数目上对应的驱动部分120R、120G和120B。此外,如之前所述,对应于三种激光的各个波长的投影视频信号(该投影视频信号与扫描器部分14的双轴扫描器141的移动不同)输入到激光器驱动电路12。
驱动部分120R、120G和120B包括激光器驱动视频电流生成电路121R、121G和121B以及基础电流生成电路122R、122G和122B。以下,将具体描述用于红色的激光器驱动视频电流生成电路121R和基础电流生成电路122R的配置。然而,用于绿色和蓝色每个的激光器驱动视频电流生成电路121G和121B和基础电流生成电路122G和122B具有类似配置。
激光器驱动视频电流生成电路121R将输入投影视频信号放大到激光发射所需的电流值,并且输出该电流值作为用于驱动红色激光源131R的激光器驱动电流。在此情况下,输入激光器驱动电路12的投影视频信号可以是模拟信号,或者可以是视频信号。
当输入投影视频信号为数字信号时,具有用于将数字信号转换为模拟信号的数字/模拟转换功能的电路用作激光器驱动视频电流生成电路121R。此时,从视频信号处理电路11提供到激光器驱动电路12的视频电流控制信号控制数字/模拟转换中的全刻度电流。
顺便提及,图5示出其中电流馈送入半导体激光器(例如,作为激光源131R、131G和131B)的阳极的电路配置。然而,可能存在其中电流从阴极吸入的电路配置。任意采用任一电路配置。
半导体激光器具有如图6所示的电流-光输出特性,并且在直到阈值电流的范围中不输出光功率。如图6所示,基础电流生成电路122R用于提供阈值电流分量到激光源131R。因此,从基础电流生成电路122R提供阈值电流分量到激光源131R实现激光器驱动视频电流生成电路121R的动态范围的有效使用。
顺便提及,基础电流生成电路122R的存在或不存在与根据本公开的技术不直接有关。因此,为了简化绘图等,以下在实施例的描述和附图中将省略基础电流生成电路122R。
本公开中具有上述配置的激光器驱动电路12特征在于将超过视频信号的频带的频率的高频信号叠加在由激光器驱动视频电流生成电路121R、121G和121B生成的激光器驱动电流上。
当叠加高频信号时,如图7所示,用这样的幅度施加调制,以便跨越半导体激光器的阈值电流。图8A示出单模式振荡(单个模式)的情况下,激光器驱动电流上高频信号的叠加导致的激光器输出光的波长光谱的改变。图8B示出在多模式振荡(多个模式)的情况下,激光器驱动电流上高频信号的叠加导致的激光器输出光的波长光谱的改变。半导体激光器固有地以单个模式(单个模式)振荡,如图8A所示。在此情况下,激光的相干性强(高)。
另一方面,当高频信号叠加在激光器驱动电流上时,激光器以包括许多波长分量的多模式(多个模式)振荡,如图8B所示。在此情况下,激光的相干性弱(降低)。通常,叠加在激光器驱动电流上的高频信号的幅度变得越大,波长谱趋于越宽。
如上所述,当高频信号叠加在基于输入视频信号的激光器驱动电流上,并且由其上叠加高频信号的激光器驱动电流驱动激光源时,从激光源发射的激光的波长谱加宽,并且因此相干性降低。结果,可以减少由作为相干光的激光导致的斑点噪声。
在激光器驱动电流叠加高频信号的处理包括在激光器驱动视频电流生成电路121R、121G和121B的输入侧执行的处理,以及在多个激光器驱动视频电流生成电路的输出侧执行的处理。下面将进行作为第一实施例的其中在输入侧执行处理的配置以及作为第二实施例的其中在输出侧执行处理的配置的具体描述。
<4.第一实施例>
在第一实施例中,在多个激光器驱动视频电流生成电路121R、121G和121B的输入侧执行在激光器驱动电流上叠加高频信号的处理。具体地,根据高频信号切换要输入到这些激光器驱动视频电流生成电路121R、121G和121B的视频信号(投影视频信号)。以下将描述用于根据高频信号切换投影视频信号的具体示例。
[4-1.第一示例]
图9是示出根据第一示例的激光器驱动电路的配置的框图。根据第一示例的激光器驱动电路12A使用并入激光器驱动电路12A的振荡器(下文中描述为“叠加信号振荡器”)123作为超过视频信号的频带的频率的高频信号的信号源。此外,根据第一示例的激光器驱动电路12A包括在其输入侧的用于激光器驱动视频电流生成电路121R、121G和121B的每个的多个放大器/衰减器(本示例中2)124A和124B以及两输入一输出开关(视频信号开关)125。
叠加信号振荡器123、放大器/衰减器124A和124B以及视频信号开关125形成高频叠加部分,配置为将高频信号叠加在由激光器驱动视频电流生成电路121R、121G和121B生成的激光器驱动电流上。激光器驱动电路中的激光器驱动视频电流生成电路和高频叠加部分对应于根据本公开的激光器驱动方法中的激光器驱动视频电流生成步骤和高频叠加步骤。同样对于下面要描述的每个示例成立。
以下将具体描述在红色侧的放大器/衰减器124A_R和124B_R和视频信号开关125R的功能。然而,绿色侧的放大器/衰减器124A_G和124B_G和视频信号开关125G以及蓝色侧的放大器/衰减器124A_B和124B_B和视频信号开关125B具有类似功能。
两个放大器/衰减器124A和124B具有各自不同增益,并且基于输入投影视频信号生成不同幅度的两个投影视频信号。两个投影视频信号是到视频信号开关125R的两个输入。视频信号开关125R根据从叠加信号振荡器123提供的高频信号,选择(切换)由两个放大器/衰减器124A和124B生成的两个投影视频信号。
在上面配置的情况下,视频信号开关125R可以根据由叠加信号振荡器123输出的高频信号的H/L,选择不同幅度的两个投影视频信号。在此,H代表高频信号的高电平,并且L代表高频信号的低电平。例如,当两个放大器/衰减器124A和124B的一个的增益是2,并且放大器/衰减器124A和124B的另一个的增益是0时,生成如图10所示的其上叠加高频信号的投影视频信号,并且输入到激光器驱动视频电流生成电路121R。
激光器驱动视频电流生成电路121R放大其上叠加高频信号的投影视频信号到驱动激光源131R所需的电流值,并且将该电流值作为激光器驱动电流提供到激光源131R。此时,作为其上叠加高频信号的电流,激光器驱动电流提供到激光源131R,并且驱动激光源131R。
可以通过两个放大器/衰减器124A和124B的增益,任意地设置叠加在激光器驱动电流上的高频信号的幅度。作为另一示例,当两个放大器/衰减器124A和124B之一的增益设为1.75,并且放大器/衰减器124A和124B的另一个的增益设为0.25时,可以生成投影视频信号或进而激光器驱动电流,其上叠加比图10中更小幅度的高频信号,如图11所示。
如上所述,根据基于第一示例的激光器驱动电路12A,其幅度与投影视频信号的电平成比例的高频信号可以叠加在激光器驱动电流上,如图10和11所示。从而,在投影视频信号的零电平的部分中,叠加在激光器驱动电流上的高频信号的幅度也为零。此外,在投影视频信号的电平为零的状态下,不发射激光,并且因此斑点噪声的问题不出现。因此,不需要在激光器驱动电流上叠加高频信号的处理。
另一方面,投影视频信号的电平越高,斑点噪声越显著。为此,投影视频信号的电平越高,激光器驱动电流上叠加的高频信号的幅度越大,因此用于加强(增强)减小斑点噪声的效果。
顺便提及,在本电路示例中,提供一个叠加信号振荡器123,以便对于用于各个波长的激光器驱动视频电流生成电路121R、121G和121B共用。然而,可以为激光器驱动视频电流生成电路121R、121G和121B分别提供叠加信号振荡器123。
尽管在图10的激光器驱动电流的波形中,以正弦形式绘制叠加的高频信号,但是叠加信号振荡器123内在地振荡高频信号为矩形波。当不存在对于激光器驱动电路12的每个电路部分的频带的限制时,激光器驱动电流上叠加的高频信号变为矩形波。然而,用于高频叠加的频率通常是大约300[MHz]的高频,并且由于激光器驱动视频电流生成电路121等的频带限制,作为矩形波的高频信号常常钝化为正弦形式。同样对于下面要描述的每个示例成立。
[4-2.第二示例]
图12是示出根据第二示例的激光器驱动电路的配置的框图。通过在根据第一示例的激光器驱动电路12A中省略两个放大器/衰减器124A和124B,获得根据第二示例的激光器驱动电路12B,并且具有根据高频信号直接切换输入投影视频信号的电路配置。
在此情况下,视频信号开关125(125R、125G和125B)具有直接作为到其的一个输入的输入投影视频信号,并且具有预定电势,例如地(GND)电平作为到其的另一输入。视频信号开关125由此根据从叠加信号振荡器123提供的高频信号,执行投影视频信号和地电平之间的切换。结果,如图13所示,例如如与图10比较的1/2的幅度的高频信号叠加在投影视频信号上,或者进而叠加在激光器驱动电流上。
根据第二实施例的激光器驱动电路12B,如与根据第一实施例的激光器驱动电路12A相比,可以通过省略两个放大器/衰减器124A和124B,简化电路配置。即使当两个放大器/衰减器124A和124B不存在时,可以基本获得与根据第一实施例的激光器驱动电路12A的动作和效果类似的动作和效果。
然而,如从图13和图10之间的比较清楚的,叠加在激光器驱动电流上的高频信号的幅度减半。当需要叠加与图10的情况下的幅度相等幅度的高频信号时,满足调整投影视频信号的电平(即输入到图1中的视频信号处理电路11的视频信号的电平)以预先加倍该电平。
[4-3.第三示例]
图14是示出根据第三示例的激光器驱动电路的配置的框图。根据第三示例的激光器驱动电路12C使用接收器126替代根据第一示例的激光器驱动电路12A中的内建叠加信号振荡器123。接收器126接收外部输入投影视频时钟,具体地为从图1中的视频信号处理电路11提供的投影视频时钟。
投影视频时钟是具有比投影视频信号的频带更高频率并且与用于重复视频信号的明暗的最小单元的周期同步(即,与视频信号同步)的时钟信号。如上所述,用于重复视频信号的明暗的“最小单元”对应于诸如液晶显示器、等离子显示设备、EL显示设备等的平板显示器中的像素。此外,“最小单元的周期”是平板显示器中的像素周期。
接收器126接收外部输入的投影视频时钟,并且将投影视频时钟作为要叠加在激光器驱动电路上的高频信号提供到视频信号开关125(125R、125G和125B)。也就是说,接收器126是具有比投影视频信号的频带更高频率的高频信号的信号源。
在上面的配置中,视频信号开关125(125R、125G和125B)通过根据从接收器126提供的投影视频时钟的H/L执行接通(闭合)操作/断开(打开)操作,选择不同幅度的两个投影视频信号。从而,如在第一示例的情况下,其幅度与投影视频信号的电平成比例的高频信号可以叠加在激光器驱动电流上。
结果,可以获得与第一示例的动作和效果类似的动作和效果。具体地,在投影视频信号的零电平部分中,叠加在激光器驱动电流上的高频信号的幅度也为零。此外,投影视频信号的电平越高,叠加在激光器驱动电流上的高频信号的幅度越大。因此,可以加强减小斑点噪声的效果。
在第一示例和第二示例的情况下,内建叠加信号振荡器123用作高频信号的信号源,并且叠加信号振荡器123独立于投影视频信号。由叠加信号振荡器123生成的高频信号与投影视频信号异步。
下文中于重复视频信号的明暗的最小单元将被称为“像素单元”,以便便于理解。图15示出由内建叠加信号振荡器123生成的高频信号叠加在重复像素单元中的明暗的投影视频信号上时,激光器驱动电流的示例。在该示例中,高频信号对于一个像素间隔具有2.75个周期。
输入投影视频信号在所有的明间隔期间具有相同电平。重复3次或2.5次执行根据高频信号的激光的发光,并且每隔一个亮间隔出现亮度改变。图15的激光器驱动电流的波形中的长短虚线代表平均电流,并且平均电流之间的差别是亮度上的差别。
在其中设fv为像素频率,高频信号的频率fh是fh=5.5×fv的示例中,这可以被视为像素频率的五次谐波:5×fv与高频信号的频率5.5×fv之间的差别。
另一方面,根据基于第三示例的激光器驱动电路12C,与投影视频信号同步的投影视频时钟可以作为高频信号叠加在激光器驱动电流上。图16示出其中高频信号对于一个像素间隔具有3个周期的示例。如从图16清楚的,因为与投影视频信号同步的高频信号叠加在激光器驱动电流上,所以一个像素间隔期间根据高频信号的激光的发光次数总是恒定的,并且因此不存在如在异步情况下观察到的亮度变化的担心。
使用用于接收外部输入的投影视频时钟的接收器126的技术应用于第一示例。然而,该技术不但可以应用于第一示例,而且可以类似地应用于第二示例。
[4-4.第四示例]
图17是示出根据第四示例的激光器驱动电路的配置的框图。根据第四示例的激光器驱动电路12D包括在根据第三示例的激光器驱动电路12C中的接收器126的随后级中的频率倍增器127。通过PLL电路等形成频率倍增器127,并且生成具有作为由接收器126接收的投影视频时钟的频率的整数倍的频率并且时钟信号与投影视频时钟同步的时钟信号作为高频信号。
在上面的配置中,视频信号开关125(125R、125G和125B)通过根据从频率倍增器127提供的投影视频时钟的H/L执行接通(闭合)操作/断开(打开)操作,选择不同幅度的两个投影视频信号。从而,如在第一示例的情况下,其幅度与投影视频信号的电平成比例的高频信号可以叠加在激光器驱动电流上。
结果,可以获得与第一示例的动作和效果类似的动作和效果。具体地,在投影视频信号的零电平部分中,叠加在激光器驱动电流上的高频信号的幅度也为零。此外,投影视频信号的电平越高,叠加在激光器驱动电流上的高频信号的幅度越大。因此,可以加强减小斑点噪声的效果。
通过与第三示例比较,将描述在接收器126的随后级中布置频率倍增器127的动作和效果。
在第三示例中,图1中的视频信号处理电路11需要生成与投影视频信号的像素频率同步并且具有在减小斑点噪声时高效的频率的投影视频时钟。另一方面,根据第四示例的激光器驱动电路12D,投影视频时钟与投影视频信号的像素频率同步是足够的,并且由于频率倍增器127的动作,可以在激光器驱动电路12D内生成在减小斑点噪声时高效的频率的高频信号。因此使得无需在视频信号处理电路11中生成具有在减小斑点噪声时高效的频率的投影视频时钟,并且将投影视频时钟从视频信号处理电路11传输到激光器驱动电路12D。
<5.第二实施例>
在第二实施例中,在多个激光器驱动视频电流生成电路121R、121G和121B的输出侧执行在激光器驱动电流上叠加高频信号的处理。以下将描述用于在激光器驱动电流上叠加高频信号的具体示例。
[5-1.第五示例]
图18是示出根据第五示例的激光器驱动电路的配置的框图。根据第五示例的激光器驱动电路12E除了叠加信号振荡器123外,包括在激光器驱动视频电流生成电路121R、121G和121B的输出侧的用于激光器驱动视频电流生成电路121R、121G和121B的每个的激光器驱动电流开关181(181R、181G和181B)。激光器驱动电流开关181R、181G和181B具有通过/中断由激光器驱动视频电流生成电路121R、121G和121B生成的激光器驱动电流的功能。
在具有上面的配置根据第五示例的激光器驱动电路12E,根据从叠加信号振荡器123提供的高频信号,控制激光器驱动电流开关181的通过/中断,从而高频信号可以叠加在由激光器驱动视频电流生成电路121R、121G和121B生成的激光器驱动电流。
同样在此情况下,如在第一示例中,其幅度与投影视频信号的电平成比例的高频信号可以叠加在激光器驱动电流上(见图10)。结果,可以获得与第一示例的动作和效果类似的动作和效果。具体地,在投影视频信号的零电平部分中,叠加在激光器驱动电流上的高频信号的幅度也为零。此外,投影视频信号的电平越高,叠加在激光器驱动电流上的高频信号的幅度越大。因此,可以加强减小斑点噪声的效果。
[5-2.第六示例]
图19是示出根据第六示例的激光器驱动电路的配置的框图。根据第六示例的激光器驱动电路12F除了叠加信号振荡器123外,包括用于放大从内建的叠加信号振荡器123提供的高频信号的激光器驱动叠加电流生成电路182(182R、182G和182B)作为高频叠加部分。激光器驱动叠加电流生成电路182R、182G和182B具有连接到激光器驱动视频电流生成电路121R、121G和121B的输出侧的连接节点NR、NG和NB的输出端子。
在具有上面的配置根据第六示例的激光器驱动电路12F中,激光器驱动叠加电流生成电路182R、182G和182B将从叠加信号振荡器123输出的高频信号放大到驱动激光源131R、131G和131B所需的电平。然后,从激光器驱动叠加电流生成电路182R、182G和182B输出的高频电流添加到激光器驱动视频电流生成电路121R、121G和121B的输出电流,也就是说,在连接节点NR、NG和NB的激光器驱动电流,然后提供到激光源131R、131G和131B。
在根据第六示例的激光器驱动电路12F中,如图20所示,固定幅度的高频电流叠加在激光器驱动电流上,而不管投影视频信号的电平。因此,尽管不能获得如在叠加使得高频信号的幅度与投影视频信号的电平成比例的情况下的效果,但是可以获得高频叠加的效果,也就是说,作为加宽激光的波长谱并且减小相干性的结果减少斑点噪声的效果。
然而,当固定幅度的高频电流叠加在激光器驱动电流上时,因为不能馈送负电流,所以获得使得负电流截止的波长作为激光器驱动电流,如由图20中的虚线所示。在此情况下,即使当投影视频信号的电平为零时,也叠加高频信号的正侧的幅度,使得发射激光。因此,亮度没有降低为零,这可能损害视频的对比度。
[5-3.第七示例]
图21是示出根据第七示例的激光器驱动电路的配置的框图。根据第七示例的激光器驱动电路12G除了叠加信号振荡器123和激光器驱动叠加电流生成电路182外,包括用于激光器驱动视频电流生成电路121R、121G和121B的每个的电平比较器183和叠加电流开关184作为高频叠加部分。
电平比较器183(183R、183G和183B)具有相对于预定阈值确定输入投影视频信号的电平的幅度的功能。预定阈值是用于确定投影视频信号的电平的阈值,并且设置在投影视频信号的零电平的附近的值。在此,“零电平的附近”不但包括稍高或稍低于零电平的电平,而且包括零电平。在检测投影视频信号的零电平时,容忍在设计或制造时出现变化的预定阈值的各种变化。
叠加电流开关184R、184G和184B连接在激光器驱动叠加电流生成电路182R、182G和182B的输出端子和激光器驱动视频电流生成电路121R、121G和121B的输出端子之间。叠加电流开关184R、184G和184B根据电平比较器183R、183G和183B的比较结果(确定结果)执行接通(闭合)/断开(打开)操作。
在具有上面的配置根据第七示例的激光器驱动电路12G中,当电平比较器183确定视频信号的电平超过预定阈值时,电平比较器183基于确定结果,将叠加电流开关184设置在导通(接通)状态。因此,从激光器驱动叠加电流生成电路182输出的高频电流通过叠加电流开关184,并且添加到(叠加)从激光器驱动视频电流生成电路121输出的激光器驱动电流。
根据基于第七示例的激光器驱动电路12G,除了高频叠加的效果外,电平比较器183可以用于当检测到投影视频信号的电平为零(等于或低于预定阈值)时避免高频信号叠加在激光器驱动电流上,如图22所示。结果,当投影视频信号的电平为零时,不发射激光,并且因此亮度可以降低为零。
[5-4.第八示例]
图23是示出根据第八示例的激光器驱动电路的配置的框图。根据第八示例的激光器驱动电路12H包括用于激光器驱动视频电流生成电路121R、121G和121B的每个的倍增器185(185R、185G和185B),替代根据第三示例的激光器驱动电路12G中的电平比较器183和叠加电流开关184。
倍增器185R、185G和185B提供有从叠加信号振荡器123输出的高频信号和各个波长的投影视频信号,并且将高频信号和投影视频信号相乘。倍增器185R、185G和185B的各个输出信号输入到激光器驱动叠加电流生成电路182R、182G和182B。激光器驱动叠加电流生成电路182R、182G和182B将倍增器185R、185G和185B的各个输出信号放大到激光器驱动所需的电平。激光器驱动叠加电流生成电路182R、182G和182B的各个输出电流在连接节点NR、NG和NB添加到激光器驱动视频电流生成电路121R、121G和121B的各个输出电流。
将参照图24A到24E的波长图,描述在具有上面配置的根据第八示例的激光器驱动电路12H中将高频信号叠加到激光器驱动电流的处理。
倍增器185提供有图24A中示出的投影视频信号以及如图24B所示的由叠加信号振荡器123生成的高频信号。作为通过倍增器185将两个信号一起相乘的结果,如图24C所示,倍增器185的输出信号是幅度根据投影视频信号的电平改变的高频信号。
同时,在图24D中示出的激光器驱动电流的基于投影视频信号的激光器驱动电流从激光器驱动视频电流生成电路121输出。然后,在连接节点NR、NG和NB,倍增器185的输出信号(即,激光器驱动叠加电流生成电路182的输出电流)与激光器驱动电流相加在一起。因此,如在第一实施例中的第一示例的情况(见图10),如图24E所示,幅度根据投影视频信号的电平改变的高频信号可以叠加在激光器驱动电流上。
结果,可以获得与第一示例的动作和效果类似的动作和效果。具体地,在投影视频信号的零电平部分中,叠加在激光器驱动电流上的高频信号的幅度也为零。此外,投影视频信号的电平越高,叠加在激光器驱动电流上的高频信号的幅度越大。因此,可以加强减小斑点噪声的效果。
在此,可以使得倍增器185R、185G和185B和激光器驱动叠加电流生成电路182R、182G和182B的各个增益可调整,并且可以通过调整这些增益改变要叠加在激光器驱动电流上的高频信号的幅度。例如,如图25所示,比图24E的情况稍小的幅度的高频信号可以通过设置要添加的高频信号的幅度相对稍小叠加在激光器驱动电流上。
在此情况下,除了使得倍增器185R、185G和185B和激光器驱动叠加电流生成电路182R、182G和182B两者的增益可调整,还可能使得倍增器185R、185G和185B或激光器驱动叠加电流生成电路182R、182G和182B任一的增益可调整。
[5-5.第九示例]
上述第五到第八示例的每个具有使用并入激光器驱动电路12的振荡器123作为高频信号的信号源的配置。然而,作为第九示例,可以采用如第三示例(见图14)的配置。具体地,尽管没有示出第九示例,用于接收外部输入的投影视频时钟的接收器126可以用作高频信号的信号源,并且与投影视频信号同步的投影视频时钟可以作为高频信号叠加在激光器驱动电流上。
(伴随高频信号和投影视频信号之间的交叉调制的混叠)
当要叠加在激光器驱动电路上的高频信号和投影视频信号相互异步时,可能出现伴随高频信号和投影视频信号之间的交叉调制的混叠分量,并且损害图像质量。将更具体描述该混叠。
图26示出当与重复像素单位中的明暗的投影视频信号异步的高频信号叠加在投影视频信号上时激光器驱动电流的示例。在该示例中,高频信号对于一个像素间隔具有2.75个周期。
输入投影视频信号在所有明间隔期间具有相同电平。重复3次或2.5次执行根据高频信号的激光的发光,并且每隔一个明间隔出现亮度改变。图26的激光器驱动电流的波形中的虚线代表平均电流,并且平均电流之间的差别是亮度上的差别。
在其中设fv为像素频率,高频信号的频率fh是fh=5.5×fv的示例中,这可以被视为像素频率的五次谐波:5×fv与高频信号的频率:5.5×fv之间的差别分量的混叠。
随着亮度的改变出现的混叠由一个像素间隔期间发光次数的改变导致。因此,通过同步高频信号的频率与像素频率或者使得一个像素内高频信号的相位与像素频率一致,可以减小亮度的改变。已经鉴于这点作出根据本公开的激光器驱动电路。
如之前在第一实施例和第二实施例中描述的,将高频信号叠加在激光器驱动电流上的处理包括在激光器驱动视频电流生成电路121R、121G和121B的输入侧执行的处理,以及在多个激光器驱动视频电流生成电路121R、121G和121B的输出侧执行的处理。
下面将对配置进行描述,其中在输入侧执行处理的配置作为第三实施例,并且其中在输出执行处理的配置作为第四实施例。此外,用于同步要叠加在激光器驱动电流上的高频信号与投影视频信号的具体示例将描述为第三实施例的示例。
<6.第三实施例>
在第三实施例中,在激光器驱动视频电流生成电路121R、121G和121B的输入侧执行将高频信号叠加在激光器驱动电流上的处理。具体地,根据高频信号切换输入这些激光器驱动视频电流生成电路121R、121G和121B的视频信号(投影视频信号)。
顺便提及,第三实施例使用并入相应的激光器驱动电路12I的叠加信号振荡器作为超过视频信号的频带的频率的高频信号的信号源,该高频信号要叠加在激光器驱动电流上。同样对于第四实施例成立。
[6-1.第十示例]
图27是示出根据第十示例的激光器驱动电路的配置的框图。根据第十示例的激光器驱动电路12I除了激光器驱动视频电流生成电路121R、121G和121B外,包括叠加信号振荡器123和两输入一输出开关(下文中描述为“视频信号开关”)。
叠加信号振荡器123和视频信号开关125R、125G和125B形成高频叠加部分,配置为将高频信号叠加在由激光器驱动视频电流生成电路121R、121G和121B生成的激光器驱动电流上。激光器驱动电路中的激光器驱动视频电流生成电路、振荡器(叠加信号振荡器)和高频叠加部分对应于根据本公开的激光器驱动方法中的激光器驱动视频电流生成步骤、振荡步骤和高频叠加步骤。同样对于下面要描述的每个示例成立。
叠加信号振荡器123具有振荡相位同步电路128,用于根据与输入投影视频信号同步的信号,控制振荡器123的振荡停止/振荡开始。指示像素的开始的像素周期同步信号用作与输入投影视频信号同步的信号。
像素周期同步信号是通过之前描述的视频信号接口(见图3),与投影视频信号和投影视频时钟信号一起,从视频信号处理电路11传输到激光器驱动电路12的信号
振荡相位同步电路128根据输入的像素周期同步信号,控制振荡器123的振荡停止/振荡开始,从而要叠加在激光器驱动电流上的高频信号(高频叠加信号)的振荡停止/振荡开始与像素周期同步。
视频信号开关125R、125G和125B具有输入的投影视频信号作为到其的一个输入,并且具有预定电势(例如地(GND)电平)作为到其的另一输入。视频信号开关125R、125G和125B从而根据从控制振荡器123提供的高频信号,执行投影视频信号与地电平之间的切换。结果,如图28所示,具有作为投影视频信号的信号电平的幅度的高频信号叠加在投影视频信号上,或者转而叠加在激光器驱动电流上。
图29是第十示例中其上叠加振荡停止/振荡开始与投影视频信号的像素周期同步的高频信号的激光器驱动电流的示例的时序波形图。在该示例中,投影视频信号重复每个像素的明暗。尽管像素周期和叠加周期没有相互同步,但是高频叠加信号的振荡停止/振荡开始与像素周期同步,使得激光器驱动电流的平均电流对于每个像素相等。
因此,作为激光器驱动电流的平均电流之间的差别的亮度差别不出现,该差别在其中要叠加在激光器驱动电流上的高频信号与投影视频信号相互异步的情况中观察到。因此,可以抑制伴随投影视频信号和高频信号之间交叉调制的混叠分量,该混叠分量随着亮度的改变出现。因此可能减小由作为相干光的激光导致的斑点噪声,同时避免由于混叠分量的图像质量的劣化。
(具有振荡相位同步电路的叠加信号振荡器)
图30示出具有振荡相位同步电路128的叠加信号振荡器123的配置示例。如图30所示,叠加信号振荡器123是具有三个延迟电路级的配置的封闭环振荡器,其中反相器1231、反相器1232和或非门1233以环形形式连接,并且可以通过振荡频率控制信号控制延迟量。
叠加信号振荡器123中的或非门1233具有振荡相位同步电路128的功能。输入像素周期同步信号作为到或非门1233的振荡相位同步信号。因此,在像素周期同步信号的有效周期(高电平间隔)期间,振荡输出处于低电平,并且叠加信号振荡器123停止振荡。当像素周期同步信号变为无效(低电平)时,叠加信号振荡器123开始振荡。
[6-2.第十一示例]
图31是示出根据第十一示例的激光器驱动电路的配置的框图。根据第十一示例的激光器驱动电路12J除了激光器驱动视频电流生成电路121R、121G和121B、叠加信号振荡器123和视频信号开关125R、125G和125B外,包括像素周期提取电路129。
像素周期提取电路129从输入到激光器驱动电路12J的投影视频信号,提取与像素周期同步的信号(也就是说,像素周期同步信号),并且将像素周期同步信号作为与投影视频信号同步的信号提供到叠加信号振荡器123,或者具体地,提供到振荡相位同步电路128。像素周期提取电路129可以通过使用公知的时钟恢复电路等形成。
根据第十一示例的配置,当投影视频信号包括与像素周期同步的一些信号时,像素周期提取电路129可以提取像素周期同步信号。具体地,当投影视频信号包括用于每个像素的一些信号切换时,可以通过提取信息并且基于该信息在时钟恢复电路中同步参考时钟,提取像素周期同步信号。
当由像素周期提取电路129提取的像素周期同步信号提供到叠加信号振荡器123中的振荡相位同步电路128时,其振荡停止/振荡开始与像素周期同步与投影视频信号的像素周期同步的高频信号可以叠加到激光器驱动电流上。
图32是第十一示例中其上叠加振荡停止/振荡开始与投影视频信号的像素周期同步的高频信号的激光器驱动电流的示例的时序波形图。同样在第十一实施例中,如在第十实施例中,激光器驱动电流的平均电流对于每个像素相等。因此,作为激光器驱动电流的平均电流之间的差别的亮度差别不出现。因此可能减小由作为相干光的激光导致的斑点噪声,同时避免由于混叠分量的图像质量的劣化。
[6-3.第十二示例]
混叠是由像素周期与高频信号的周期之间的异步导致的。在投影机设备中,用于重复视频信号的明暗的最小单元(即,一个像素)仅在亮度相对于邻近画面改变时识别为像素,而在亮度不改变时不识别为一个像素。因此,当亮度上改变的周期而不是像素周期与高频信号的周期相互异步时,可能出现混叠。鉴于这点,作出根据稍后要描绘的第十三示例的激光器驱动电路。
图33是示出根据第十二示例的激光器驱动电路的配置的框图。根据第十二示例的激光器驱动电路12K除了激光器驱动视频电流生成电路121R、121G和121B、叠加信号振荡器123和视频信号开关125R、125G和125B外,包括电平改变检测电路130。
电平改变检测电路130对于每个像素确定投影视频信号的电平信息,检测电平改变,并且将与电平改变同步的信号作为与视频信号同步的信号提供到叠加信号振荡器123,或者具体地提供到振荡相位同步电路128。
如图33所示,电平改变检测电路130例如由对应于RGB投影视频信号的边缘检测器1301R、1301G和1301B以及或门1302构成,并且具有用于对于每个波长检测亮度的改变作为边缘的边缘检测电路的配置。电平改变检测电路130通过边缘检测器1301R、1301G和1301B对于每个波长检测亮度的改变,并且通过或门1302获得对于各个波长的检测结果的逻辑和。
当与投影视频信号的电平的改变(亮度的改变)同步的信号因此提供到叠加信号振荡器123内的振荡相位同步电路128时,其振荡停止/振荡开始与其中亮度改变的周期同步的高频信号可以叠加在激光器驱动电流上。由此可能抑制如在亮度改变的周期与高频信号的周期相互异步的情况下的混叠。
图34是第十二示例中其上叠加振荡停止/振荡开始与投影视频信号的像素周期同步的高频信号的激光器驱动电流的示例的时序波形图。不同于第十一示例,检测到投影视频信号的改变点的边缘。
在此,一个像素的平均亮度依赖于高频信号的叠加的停止周期期间的亮度。因此,希望停止周期的次数更小。因此,如在第十二示例中,仅当亮度改变出现时停止叠加信号振荡器123的振荡,与其中没有施加这样的限制的情况相比可以减少停止周期的次数。此外,根据第十二示例,如在第十一示例中的由时钟恢复电路等形成的像素周期提取电路129不是必要的,并且因此存在另一优点在于可以用简单的电路配置实现希望的目的。
[6-4.第十三示例]
图35是示出根据第十三示例的激光器驱动电路的配置的框图。根据第十三示例的激光器驱动电路12L除了激光器驱动视频电流生成电路121R、121G和121B、叠加信号振荡器123和视频信号开关125R、125G和125B外,包括振荡停止周期设置电路140。
振荡停止周期设置电路140根据外部提供的振荡停止周期控制信号任意地设置与像素周期同步信号同步的振荡停止周期,并且在设置的振荡停止周期期间,将振荡停止信号提供到叠加信号振荡器123。也就是说,根据本示例的振荡停止周期设置电路140配置为振荡停止周期设置电路140任意地设置振荡停止周期。当叠加信号振荡器123提供由来自振荡停止周期设置电路140的振荡停止信号时,叠加信号振荡器123在该周期期间停止振荡。
在此,一个像素的平均亮度依赖于高频信号的叠加的停止周期期间的亮度。因此,希望停止周期更短。然而,叠加信号振荡器123停止振荡所需的时间根据高频信号的频率、处理变化等变化,并且因此需要振荡停止周期的调整。
[6-5.第十四示例]
图36是示出根据第十四示例的激光器驱动电路的配置的框图。根据第十四示例的激光器驱动电路12M基本具有与据第十三示例的激光器驱动电路12L类似的配置。
与据第十三示例的激光器驱动电路12L的差别在于由振荡停止周期设置电路140设置的振荡停止周期与高频信号的频率互锁。具体地,振荡停止周期设置电路140配置为根据外部提供到叠加信号振荡器123以控制振荡频率的振荡频率控制信号,与像素周期同步信号同步设置振荡停止信号。
图37是第十四示例中其上叠加振荡停止/振荡开始与投影视频信号的像素周期同步的高频信号的激光器驱动电流的示例的时序波形图。在该示例中,振荡停止周期等于高频叠加信号的低电平间隔。如在图37中,当使得振荡停止周期等于高频叠加信号的低电平间隔时,确保在其期间叠加信号振荡器123确定地设置在停止状态的时间,而不依赖于频率或处理。
此外,图37中示出的激光器驱动电流波形等于在像素切换时在低电平开始振荡的高频叠加波形。在此,可以容易地反相高频信号的低电平和高电平,并且电平反相之后的波形没有振荡停止时段,并且等于在高电平开始振荡的高频叠加波形。
[6-6.第十五示例]
图38是示出根据第十五示例的激光器驱动电路的配置的框图。根据第十五示例的激光器驱动电路12N基于根据第十示例的激光器驱动电路12I,包括多个叠加信号振荡器123,例如两个叠加信号振荡器123A和123B。
激光器驱动电路12N还包括两个叠加信号振荡器123A和123B的输入侧的分频器151和反相器152,以及在两个叠加信号振荡器123A和123B的输出侧的或门153。分频器151例如将外部提供的像素周期同步信号的频率分为1/2,然后直接将像素周期同步信号提供到一个叠加信号振荡器123A,并且经由反相器152将像素周期同步信号提供到另一叠加信号振荡器123B。或门153合成从两个叠加信号振荡器123A和123B输出的第一高频叠加信号和第二高频叠加信号,并且将结果提供到视频信号开关125R、125G和125B。
也就是说,根据第十五示例的激光器驱动电路12N包括多个振荡器,并且通过切换多个振荡器的振荡输出,在一个振荡器的振荡停止周期期间使用另一振荡器的振荡输出作为要叠加在激光器驱动电流上的高频信号。在本示例中,两个叠加信号振荡器123A和123B的振荡基于通过分频像素周期同步信号获得信号交替停止。
图39是第十五示例中其上叠加振荡停止/振荡开始与投影视频信号的像素周期同步的高频信号的激光器驱动电流的示例的时序波形图。在本示例中,作为高频叠加信号1和高频叠加信号2的合成信号的高频叠加信号具有没有振荡停止周期的波形。
[6-7.第十六示例]
在前述第十到第十五示例中,在高频信号的叠加停止的周期期间的激光器驱动电流为截止,或者即使当高频叠加信号逻辑反相时固定到导通状态。在此情况下,平均亮度依赖于高频信号的叠加停止的周期(即,叠加信号振荡器123的振荡停止周期)变化。因此存在图像质量劣化的担心。鉴于这点,作出根据稍后要描绘的第十六示例的激光器驱动电路。
图40是示出根据第十六示例的激光器驱动电路的配置的框图。根据第十六示例的激光器驱动电路12O基于根据第十示例的激光器驱动电路12I,包括用于调整输入投影视频信号的幅度的多个放大器/衰减器171R、171G和171B,放大器/衰减器171R、171G和171B对应于各个波长。
激光器驱动电路12O还包括在视频信号开关125R、125G和125B随后级的视频信号开关172R、172G和172B,使得形成两级视频信号开关。视频信号开关172R、172G和172B具有由放大器/衰减器171R、171G和171B在幅度上调整的投影视频信号以及视频信号开关125R、125G和125B的输出信号作为到其的两个输入。视频信号开关172R、172G和172B在根据像素周期同步信号的叠加信号振荡器123的振荡停止周期期间,选择由放大器/衰减器171R、171G和171B在幅度上调整的投影视频信号。
因此,通过在高频信号的叠加停止的周期期间(即,叠加信号振荡器123的振荡停止周期期间),输出由放大器/衰减器171R、171G和171B在幅度上调整(在亮度上调整)的投影视频信号,可以抑制依赖于振荡停止周期的平均亮度的变化。
图41是第十六示例中其上叠加振荡停止/振荡开始与投影视频信号的像素周期同步的高频信号的激光器驱动电流的示例的时序波形图。通过在高频信号的叠加停止的周期(振荡停止周期)期间输出作为投影视频信号的1/2的电流,可以减小一个像素的平均亮度的变化。
[6-8.第十七示例]
在前述第十到第十六示例中,高频信号的叠加停止的定时与高频信号的周期不同步。因此,存在在振荡停止期间高频信号的波形变形的担心。当叠加信号振荡器123的振荡输出的波形极稀疏(窄)时,特别地,叠加信号振荡器123的振荡输出的波形易受输入信号的抖动等的影响,并且波形输出不稳定,这可能导致视频劣化。鉴于这点,作出根据稍后要描绘的第十七示例的激光器驱动电路。
图42是示出根据第十七示例的激光器驱动电路的配置的框图。根据第十七示例的激光器驱动电路12P基于根据第十六示例的激光器驱动电路12O,包括在叠加信号振荡器123的随后级中的计数器173和或门174。
计数器173与像素周期同步信号同步计数叠加信号振荡器123的输出,也就是说,以高频叠加信号的频率执行计数操作。或门174获得计数器173的计数输出和像素周期同步信号的逻辑和,并且将逻辑和的输出提供到视频信号开关172R、172G和172B,作为用于视频信号开关172R、172G和172B的切换信号,并且将逻辑和的输出提供到振荡相位同步电路128,作为用于振荡相位同步电路128的控制信号。
在具有上面的配置的根据第十七示例的激光器驱动电路12P中,基于计数器173的计数输出和像素周期同步信号的逻辑和,控制叠加信号振荡器123的振荡停止/振荡开始。由此,叠加信号振荡器123的振荡的停止与高频信号的周期同步,并且叠加信号振荡器123的振荡的开始与像素周期同步。
图43是第十七示例中其上叠加振荡停止/振荡开始与投影视频信号的像素周期同步的高频信号的激光器驱动电流的示例的时序波形图。
当计数叠加信号振荡器123的输出的计数器173的计数值在像素周期内到达设置值时,在像素周期内可以生成用于控制叠加信号振荡器123的振荡的停止的控制信号(计数器信号)。
在图43中,计数器值(设置值)设为4。计数器173在高频叠加信号的第四上升边缘输出计数器信号,并且在像素周期中重置计数器173。即使在重置计数器173之后,叠加信号振荡器123也根据像素周期同步信号停止振荡。在与像素周期同步的下降定时,叠加信号振荡器123开始振荡。当计数值设为最佳值时,可能获得在像素切换时没有叠加在其上的高频信号的稳定的激光器驱动电流的波形。
在图43的示例中,放大器/衰减器171R、171G和171B设为1/2,并且在叠加停止周期期间产生输出,从而即使在叠加停止周期期间,平均驱动电流可以保持视频信号的1/2。
顺便提及,在图43的示例中,放大器/衰减器171R、171G和171B对于像素周期同步信号和计数器信号共同使用。然而,当提供用于像素周期同步信号和计数器信号的各个不同放大器/衰减器,并且调整像素的开始和结束时的功率时,可以更精确地控制亮度。此外,可能采用没有放大器/衰减器171R、171G和171B的配置,其中通过像素周期同步信号停止叠加信号振荡器123的振荡,并且通过计数器信号开始叠加信号振荡器123的振荡。
在前述第十到第十七示例中,已经对于基本上除了激光器驱动视频电流生成电路121R、121G和121B外包括叠加信号振荡器123和视频信号开关125R、125G和125B的激光器驱动电路的应用进行了描述。然而,根据本公开的技术不限于这样配置的激光器驱动电路的应用。以下将描述另一配置的激光器驱动电路的应用的情况作为第十八示例。
[6-9.第十八示例]
图44是示出根据第十八示例的激光器驱动电路的配置的框图。根据第十八示例的激光器驱动电路12Q除了在这些激光器驱动视频电流生成电路121R、121G和121B的输出侧用于激光器驱动视频电流生成电路121R、121G和121B的每个的视频信号开关125R、125G和125B外,包括多个放大器/衰减器(本示例中的两个放大器/衰减器)175A和175B。
以下将具体描述在红色侧的两个放大器/衰减器175A_R和175B_R和视频信号开关125R的功能。然而,在绿色侧的两个放大器/衰减器175A_G和175B_G和视频信号开关125G以及在蓝色侧的两个放大器/衰减器175A_B和175B_B和视频信号开关125B具有类似的功能。
两个放大器/衰减器175A_G和175B_G具有各自不同增益,并且基于输入投影视频信号生成不同幅度的两个投影视频信号。两个投影视频信号是到视频信号开关125R的输入。视频信号开关125R根据从叠加信号振荡器123提供的高频信号,选择(切换)由两个放大器/衰减器175A_G和175B_G生成的两个投影视频信号。
在上面配置的情况下,视频信号开关125R可以根据由叠加信号振荡器123输出的高频信号的H/L,选择不同幅度的两个投影视频信号。在此,H代表高频信号的高电平,并且L代表高频信号的低电平。例如,当两个放大器/衰减器175A_G和175B_G之一的增益为2,并且两个放大器/衰减器175A_G和175B_G的另一的增益为0时,生成如图45所示的其上叠加高频信号的投影视频信号,并且输入到激光器驱动视频电流生成电路121R。
激光器驱动视频电流生成电路121R放大其上叠加高频信号的投影视频信号到驱动激光源131R所需的电流值,并且该将电流值作为激光器驱动电流提供到激光源131R。此时,作为其上叠加高频信号的电流,激光器驱动电流提供到激光源131R,并且驱动激光源131R。
可以通过两个放大器/衰减器175A_G和175B_G的增益,任意地设置叠加在激光器驱动电流上的高频信号的幅度。作为另一示例,当两个放大器/衰减器175A_G和175B_G之一的增益为1.75,并且两个放大器/衰减器175A_G和175B_G的另一的增益为0.25时,可以生成如图46所示的,其上叠加比图45更小幅度的高频信号的投影视频信号(或者转而激光器驱动电流)。
如上所述,跟据第十八示例的激光器驱动电路12Q,其幅度与投影视频信号的电平成比例的高频信号可以叠加在激光器驱动电流上,如图45和图46所示。因此,在投影视频信号的零电平的部分中,叠加在激光器驱动电流上的高频信号的幅度也为零,使得可以避免在亮度应该为零的部分中激光发射的问题。此外,在投影视频信号的电平为零的状态下,不发射激光,并且因此斑点噪声的问题不出现。因此,不需要在激光器驱动电流上叠加高频信号的处理。
另一方面,投影视频信号的电平越高,斑点噪声越显著。为此,投影视频信号的电平越高,激光器驱动电流上叠加的高频信号的幅度越大,因此用于加强(增强)减小斑点噪声的效果。
在之前描述的第三实施例中的每个示例(第十到第十七示例),其中要叠加在激光器驱动电流上的高频信号与投影视频信号同步,也可以应用于据第十八示例的激光器驱动电路12Q中的叠加信号振荡器123。然后,通过该应用,除了本第十八示例的动作和效果外,可以获得第十到第十七示例的动作和效果。
在以上,已经描述配置使得在激光器驱动视频电流生成电路121R、121G和121B的输入侧执行将高频信号叠加到激光器驱动电流上的处理的激光器驱动电路12的应用的示例,作为第三实施例。根据本公开的技术还可以类似地应用于配置使得在激光器驱动视频电流生成电路121R、121G和121B的输出侧执行将高频信号叠加到激光器驱动电流上的处理的激光器驱动电路12。
<7.第四实施例>
以下,将对于根据第四实施例的各种示例的激光器驱动电路12,作为应用于配置使得在激光器驱动视频电流生成电路121R、121G和121B的输出侧执行将高频信号叠加到激光器驱动电流上的处理的激光器驱动电路12的情况进行描述。
图47是示出根据第十九示例的激光器驱动电路的配置的框图。根据第十九示例的激光器驱动电路12R除了内建叠加信号振荡器123外,包括在激光器驱动视频电流生成电路121R、121G和121B的输出侧用于激光器驱动视频电流生成电路121R、121G和121B的每个的激光器驱动电流开关181(181R、181G和181B)作为高频叠加部分。激光器驱动电流开关181R、181G和181B具有通过/中断由激光器驱动视频电流生成电路121R、121G和121B生成的激光器驱动电流的功能。
在具有上述配置的根据第十九示例的激光器驱动电路12R中,根据从叠加信号振荡器123提供的高频信号控制激光器驱动电流开关181的通过/中断,从而高频信号可以叠加在由激光器驱动视频电流生成电路121R、121G和121B生成的激光器驱动电流上。
同样在此情况下,如在第十八示例中,其幅度与投影视频信号的电平成比例的高频信号可以叠加在激光器驱动电流上(见图45)。结果,可以获得与第十八示例的动作和效果类似的动作和效果。具体地,在投影视频信号的零电平的部分中,叠加在激光器驱动电流上的高频信号的幅度也为零。此外,投影视频信号的电平越高,叠加在激光器驱动电流上的高频信号的幅度越大。因此,可以加强减小斑点噪声的效果。
[7-2.第二十示例]
图48是示出根据第二十示例的激光器驱动电路的配置的框图。根据第二十示例的激光器驱动电路12S除了叠加信号振荡器123外,包括用于放大从内建的叠加信号振荡器123提供的高频信号的激光器驱动叠加电流生成电路182(182R、182G和182B)作为高频叠加部分。激光器驱动叠加电流生成电路182R、182G和182B具有连接到激光器驱动视频电流生成电路121R、121G和121B的输出侧的连接节点NR、NG和NB的输出端子。
在具有上面的配置根据第二十示例的激光器驱动电路12S中,激光器驱动叠加电流生成电路182R、182G和182B将从叠加信号振荡器123输出的高频信号放大到驱动激光源131R、131G和131B所需的电平。然后,从激光器驱动叠加电流生成电路182R、182G和182B输出的高频电流添加到激光器驱动视频电流生成电路121R、121G和121B的输出电流,也就是说,在连接节点NR、NG和NB的激光器驱动电流,然后提供到激光源131R、131G和131B。
在根据第二十示例的激光器驱动电路12S中,固定幅度的高频电流叠加在激光器驱动电流上,而不管投影视频信号的电平。因此,尽管不能获得如在叠加使得高频信号的幅度与投影视频信号的电平成比例的情况下的效果,但是可以获得高频叠加的效果,也就是说,作为加宽激光的波长谱并且减小相干性的结果减少斑点噪声的效果。
[7-3.第二十一示例]
图49是示出根据第二十一示例的激光器驱动电路的配置的框图。根据第二十一示例的激光器驱动电路12T除了内建叠加信号振荡器123和激光器驱动叠加电流生成电路182外,包括用于激光器驱动视频电流生成电路121R、121G和121B的每个的电平比较器183和叠加电流开关184作为高频叠加部分。
电平比较器183(183R、183G和183B)具有相对于预定阈值确定输入投影视频信号的电平的幅度的功能。预定阈值是用于确定投影视频信号的电平的阈值,并且设置在投影视频信号的零电平的附近的值。在此,“零电平的附近”不但包括稍高或稍低于零电平的电平,而且包括零电平。在检测投影视频信号的零电平时,容忍在设计或制造时出现变化的预定阈值的各种变化。
叠加电流开关184R、184G和184B连接在激光器驱动叠加电流生成电路182R、182G和182B的输出端子和激光器驱动视频电流生成电路121R、121G和121B的输出端子之间。叠加电流开关184R、184G和184B根据电平比较器183R、183G和183B的比较结果(确定结果)执行接通(闭合)/断开(打开)操作。
在具有上面的配置根据第二十一示例的激光器驱动电路12T中,当电平比较器183确定视频信号的电平超过预定阈值时,电平比较器183基于确定结果,将叠加电流开关184设置在导通(接通)状态。因此,从激光器驱动叠加电流生成电路182输出的高频电流通过叠加电流开关184,并且添加到(叠加)从激光器驱动视频电流生成电路121输出的激光器驱动电流。
根据基于第二十一示例的激光器驱动电路12T,除了高频叠加的效果外,电平比较器183可以用于当检测到投影视频信号的电平为零(等于或低于预定阈值)时避免高频信号叠加在激光器驱动电流上。结果,当投影视频信号的电平为零时,不发射激光,并且因此亮度可以降低为零。
[7-4.第二十二示例]
图50是示出根据第二十二示例的激光器驱动电路的配置的框图。根据第二十二示例的激光器驱动电路12U包括用于激光器驱动视频电流生成电路121R、121G和121B的每个的倍增器185(185R、185G和185B),替代根据第二十一示例的激光器驱动电路12T中的电平比较器183和叠加电流开关184。
倍增器185R、185G和185B提供有从叠加信号振荡器123输出的高频信号和各个波长的投影视频信号,并且将高频信号和投影视频信号相乘。倍增器185R、185G和185B的各个输出信号输入到激光器驱动叠加电流生成电路182R、182G和182B。激光器驱动叠加电流生成电路182R、182G和182B将倍增器185R、185G和185B的各个输出信号放大到激光器驱动所需的电平。激光器驱动叠加电流生成电路182R、182G和182B的各个输出电流在连接节点NR、NG和NB添加到激光器驱动视频电流生成电路121R、121G和121B的各个输出电流。
此外,在根据第二十二示例的激光器驱动电路12U中,可以获得与第十八示例的动作和效果类似的动作和效果。具体地,在投影视频信号的零电平的部分中,叠加在激光器驱动电流上的高频信号的幅度也为零。此外,投影视频信号的电平越高,叠加在激光器驱动电流上的高频信号的幅度越大。因此,可以加强减小斑点噪声的效果。
在此,可以使得倍增器185R、185G和185B和激光器驱动叠加电流生成电路182R、182G和182B的各个增益可调整,并且可以通过调整这些增益改变要叠加在激光器驱动电流上的高频信号的幅度。例如,通过设置要添加的高频信号的幅度相对稍小,相对稍小的幅度的高频信号可以叠加在激光器驱动电流上。在此情况下,除了使得倍增器185R、185G和185B和激光器驱动叠加电流生成电路182R、182G和182B两者的增益可调整,还可能使得倍增器185R、185G和185B或激光器驱动叠加电流生成电路182R、182G和182B任一的增益可调整。
根据本公开的技术还可以应用于根据第四实施例的上述激光器驱动电路(12R到12U),其中在激光器驱动视频电流生成电路121R、121G和121B的输出侧执行将高频信号叠加到激光器驱动电流上的处理。也就是说,可以应用第十到第十七示例,其中要叠加在激光器驱动电流上的高频信号与投影视频信号同步。然后,通过该应用,除了第十九到第二十二示例的动作和效果外,可以获得第十到第十七示例的动作和效果。
<8.根据本公开的构成>
顺便提及,本公开可以采用以下构成。
[1]一种激光器驱动电路,包括:
多个激光器驱动视频电流生成电路,用于基于输入视频信号,生成用于驱动发射不同波长的激光的多个激光源的激光器驱动电流;以及
高频叠加部分,配置为将超过所述视频信号的频带的频率的高频信号,叠加在由所述多个激光器驱动视频电流生成电路生成的激光器驱动电流上。
[2]根据上面[1]所述的激光器驱动电路,其中所述高频叠加部分在所述多个激光器驱动视频电流生成电路的输入侧,执行将所述高频信号叠加在所述激光器驱动电流上的处理。
[3]根据上面[2]所述的激光器驱动电路,其中所述高频叠加部分通过根据所述高频信号切换输入到所述多个激光器驱动视频电流生成电路的视频信号,将所述高频信号叠加在所述激光器驱动电流上。
[4]根据上面[3]所述的激光器驱动电路,其中所述高频叠加部分包括用于所述多个激光器驱动视频电流生成电路的每个的多个放大器/衰减器,用于基于所述输入视频信号生成多个不同幅度的视频信号,并且
所述高频叠加部分通过根据高频信号选择多个视频信号,将具有对应于多个视频信号的电平的幅度的高频信号叠加在激光器驱动电流上。
[5]根据上面[1]所述的激光器驱动电路,其中所述高频叠加部分在所述多个激光器驱动视频电流生成电路的输出侧,执行将所述高频信号叠加在所述激光器驱动电流上的处理。
[6]根据上面[5]所述的激光器驱动电路,其中所述高频叠加部分包括激光器驱动电流开关,所述激光器驱动电流开关具有通过/中断由所述多个激光器驱动视频电流生成电路生成的激光器驱动电流的功能,并且
所述高频叠加部分通过根据所述高频信号控制所述激光器驱动电流开关的通过/中断,将所述高频信号叠加在所述激光器驱动电流上。
[7]根据上面[5]所述的激光器驱动电路,其中所述高频叠加部分包括用于放大所述高频信号的激光器驱动叠加电流生成电路,并且
所述高频叠加部分通过将所述激光器驱动叠加电流生成电路的输出电流添加到由所述多个激光器驱动视频电流生成电路生成的所述激光器驱动电流,将所述高频信号叠加在所述激光器驱动电流上。
[8]根据上面[7]所述的激光器驱动电路,其中所述高频叠加部分包括具有通过/中断所述激光器驱动叠加电流生成部分的输出电流的功能的叠加电流开关,以及用于确定视频信号的电平相对于预定阈值的幅度的电平比较器,并且
当视频信号的电平超过预定阈值电平时,通过将叠加电流开关设置在导通状态,所述高频叠加部分将所述激光器驱动叠加电流生成电路的输出电流添加到所述激光器驱动电流。
[9]根据上面[7]所述的激光器驱动电路,其中所述高频叠加部分包括倍增器,用于通过将视频信号和高频信号一起相乘,生成具有对应于视频信号的电平的幅度的高频信号,并且
所述高频叠加部分将由倍增器生成的高频信号输入到所述激光器驱动叠加电流生成电路。
[10]根据上面[9]所述的激光器驱动电路,其中所述倍增器的增益可调整。
[11]根据上面[9]所述的激光器驱动电路,其中所述激光器驱动叠加电流生成电路的增益可调整。
[12]根据上面[1]到上面[6]和上面[8]到上面[11]的任一所述的激光器驱动电路,其中所述高频叠加部分在所述输入视频信号的零电平的部分中,将叠加在所述视频信号上的所述高频信号的幅度设为零。
[13]根据上面[1]到上面[12]的任一所述的激光器驱动电路,其中所述高频叠加部分具有并入所述激光器驱动电路的振荡器,作为所述高频信号的信号源。
[14]根据上面[1]到上面[12]的任一所述的激光器驱动电路,其中所述高频叠加部分具有接收器,用于在与所述输入视频信号同步的状态下接收从所述激光器驱动电路的外部输入的时钟信号,作为所述高频信号的信号源。
[15]根据上面[14]所述的激光器驱动电路,其中时钟信号具有比输入视频信号的频带更高频率,并且与用于重复视频信号的明暗的最小单元的周期同步。
[16]根据上面[14]或上面[15]所述的激光器驱动电路,其中所述高频叠加部分包括频率倍增器,用于倍增由接收器接收的时钟信号的频率。
[17]根据上面[16]所述的激光器驱动电路,其中频率倍增器生成具有时钟信号的频率的整数倍并且与时钟信号同步的高频信号。
[18]一种激光器驱动方法,包括:
多个激光器驱动视频电流生成步骤,用于基于输入视频信号,生成用于驱动发射不同波长的激光的多个激光源的激光器驱动电流;以及
高频叠加步骤,用于将超过所述视频信号的频带的频率的高频信号,叠加在所述多个激光器驱动视频电流生成步骤中生成的激光器驱动电流上。
[19]根据上面[18]所述的激光器驱动方法,其中在高频叠加步骤中,根据所述输入视频信号的电平改变所述高频信号的幅度。
[20]一种使用激光器驱动电路的设备,所述激光器驱动电路包括:
多个激光器驱动视频电流生成电路,用于基于输入视频信号,生成用于驱动发射不同波长的激光的多个激光源的激光器驱动电流;以及
高频叠加部分,配置为将超过所述视频信号的频带的频率的高频信号,叠加在由所述多个激光器驱动视频电流生成电路生成的激光器驱动电流上。
[21]一种激光器驱动电路,包括:
多个激光器驱动视频电流生成电路,用于基于输入视频信号,生成用于驱动发射不同波长的激光的多个激光源的激光器驱动电流;以及
高频叠加部分,包括用于基于与所述视频信号同步的信号,振荡超过所述视频信号的频带的频率的所述高频信号的振荡器,并且将高频信号叠加在由所述多个激光器驱动视频电流生成电路生成的激光器驱动电流上。
[22]根据上面[21]所述的激光器驱动电路,其中所述振荡器包括振荡相位同步电路,用于根据与所述视频信号同步的信号,控制所述振荡器的振荡停止/振荡开始。
[23]根据上面[22]所述的激光器驱动电路,其中与所述视频信号同步的信号是像素周期同步信号,所述像素周期同步信号指示作为用于重复所述视频信号的明暗的最小单元的像素的开始。
[24]根据上面[21]到上面[23]的任一所述的激光器驱动电路,其中所述高频叠加部分包括像素周期提取电路,用于从视频信号提取像素周期同步信号,并且将像素周期同步信号作为与视频信号同步的信号提供到振荡器。
[25]根据上面[21]或上面[22]所述的激光器驱动电路,其中所述高频叠加部分包括电平改变检测电路,用于对于作为用于重复所述视频信号的明暗的最小单元的每个像素,确定所述视频信号的电平信息,检测电平改变,并且提供与所述电平改变同步的信号作为与所述视频信号同步的信号到所述振荡器。
[26]根据上面[22]到上面[25]的任一所述的激光器驱动电路,其中所述高频叠加部分包括振荡停止时段设置电路,用于设置任意振荡停止时段,或者与所述高频信号的频率互锁的振荡停止时段,并且
在由所述振荡停止时段设置电路设置的所述振荡停止时段期间停止振荡之后,所述振荡器开始振荡。
[27]根据上面[22]或上面[23]所述的激光器驱动电路,其中所述高频叠加部分包括多个振荡器,并且
在一个振荡器的振荡停止周期期间,通过在多个振荡器的振荡输出之间切换,所述振荡相位同步电路使用另一振荡器的输出作为要叠加在激光器驱动电流上的高频信号。
[28]根据上面[22]到上面[26]的任一所述的激光器驱动电路,其中所述高频叠加部分包括用于调整输入视频信号的幅度的多个放大器/衰减器,提供多个放大器/衰减器,以便对应于多个激光器驱动视频电流生成电路,并且在振荡停止周期期间,所述高频叠加部分通过选择放大器/衰减器的输出调整亮度。
[29]根据上面[22]、上面[23]或上面[28]所述的激光器驱动电路,其中所述高频叠加部分包括用于计数所述振荡器的输出,并且当计数值已经到达预定设置值时输出计数信号的计数器,并且
所述振荡器通过接收由所述计数器输出的计数器信号,停止振荡。
[30]一种激光器驱动方法,包括:
多个激光器驱动视频电流生成步骤,用于基于输入视频信号,生成用于驱动发射不同波长的激光的多个激光源的激光器驱动电流;
振荡步骤,用于基于与所述视频信号同步的信号,振荡超过所述视频信号的频带的频率的所述高频信号的振荡器;以及
高频叠加步骤,用于将在振荡步骤振荡的所述高频信号叠加在所述多个激光器驱动视频电流生成步骤生成的激光器驱动电流上。
[31]一种投影机设备,包括:
多个激光光源,用于发射不同波长的激光;
激光器驱动电路,用于根据输入视频信号驱动多个激光光源;以及
扫描器部分,配置为将从多个激光光源发射的激光投影到屏幕上;其中
所述激光器驱动电路包括
多个激光器驱动视频电流生成电路,用于基于视频信号,生成用于驱动多个激光源的激光器驱动电流;以及
高频叠加部分,包括用于基于与所述视频信号同步的信号,振荡超过所述视频信号的频带的频率的所述高频信号的振荡器,并且将高频信号叠加在由所述多个激光器驱动视频电流生成电路生成的激光器驱动电流上。
[32]一种使用激光器驱动电路的设备,所述激光器驱动电路包括:
多个激光器驱动视频电流生成电路,用于基于输入视频信号,生成用于驱动发射不同波长的激光的多个激光源的激光器驱动电流;以及
高频叠加部分,包括用于基于与所述视频信号同步的信号,振荡超过所述视频信号的频带的频率的所述高频信号的振荡器,并且将高频信号叠加在由所述多个激光器驱动视频电流生成电路生成的激光器驱动电流上。
[参考标号列表]
10...激光束扫描系统的投影机
11...视频信号处理电路
12(12A to12U)...激光器驱动电路
13...光源部分
14...扫描器部分
15...光接收元件
16...扫描器驱动电路
120R,120G,120B...驱动部分
121R,121G,121B...激光器驱动视频电流生成电路
122R,122G,122B...基础电流生成电路
123...叠加信号振荡器
124A_R,124B_R,124A_G,124B_G,124A_B,124B_B...放大器/衰减器
125R,125G,125B,172R,172G,172B...视频信号开关
126...接收器
127...频率倍增器
128...振荡相位同步电路
129...相位周期提取电路
130...电平改变检测电路
131R,131G,131B...激光源
140...振荡停止周期设置电路
151...分频器
152...反相器
153,174...或门
171R,171G,171B,175A_R,175B_R,175A_G,175B_G,175A_B,175B_B...放大器/衰减器
173...计数器
181R,181G,181B...激光器驱动电流开关
182R,182G,182B...激光器驱动叠加电流生成电路
183R,183G,183B...电平比较器
184R,184G,184B...叠加电流开关
185R,185G,185B...倍增器
Claims (20)
1.一种激光器驱动电路,包括:
多个激光器驱动视频电流生成电路,用于基于输入视频信号,生成用于驱动发射不同波长的激光的多个激光源的激光器驱动电流;以及
高频叠加部分,配置为将超过所述视频信号的频带的频率的高频信号,叠加在由所述多个激光器驱动视频电流生成电路生成的激光器驱动电流上。
2.根据权利要求1所述的激光器驱动电路,其中所述高频叠加部分在所述多个激光器驱动视频电流生成电路的输入侧,执行将所述高频信号叠加在所述激光器驱动电流上的处理。
3.根据权利要求2所述的激光器驱动电路,其中所述高频叠加部分通过根据所述高频信号切换输入到所述多个激光器驱动视频电流生成电路的视频信号,将所述高频信号叠加在所述激光器驱动电流上。
4.根据权利要求1所述的激光器驱动电路,其中所述高频叠加部分在所述多个激光器驱动视频电流生成电路的输出侧,执行将所述高频信号叠加在所述激光器驱动电流上的处理。
5.根据权利要求4所述的激光器驱动电路,其中所述高频叠加部分包括激光器驱动电流开关,所述激光器驱动电流开关具有通过/中断由所述多个激光器驱动视频电流生成电路生成的激光器驱动电流的功能,并且
所述高频叠加部分通过根据所述高频信号控制所述激光器驱动电流开关的通过/中断,将所述高频信号叠加在所述激光器驱动电流上。
6.根据权利要求4所述的激光器驱动电路,其中所述高频叠加部分包括用于放大所述高频信号的激光器驱动叠加电流生成电路,并且
所述高频叠加部分通过将所述激光器驱动叠加电流生成电路的输出电流添加到由所述多个激光器驱动视频电流生成电路生成的所述激光器驱动电流,将所述高频信号叠加在所述激光器驱动电流上。
7.根据权利要求1所述的激光器驱动电路,其中所述高频叠加部分在所述输入视频信号的零电平的部分中,将叠加在所述视频信号上的所述高频信号的幅度设为零。
8.根据权利要求1所述的激光器驱动电路,其中所述高频叠加部分具有并入所述激光器驱动电路的振荡器,作为所述高频信号的信号源。
9.根据权利要求1所述的激光器驱动电路,其中所述高频叠加部分具有接收器,用于在与所述输入视频信号同步的状态下接收从所述激光器驱动电路的外部输入的时钟信号,作为所述高频信号的信号源。
10.根据权利要求1所述的激光器驱动电路,还包括
振荡器,用于基于与所述视频信号同步的信号,振荡超过所述视频信号的频带的频率的所述高频信号。
11.根据权利要求10所述的激光器驱动电路,其中所述振荡器包括振荡相位同步电路,用于根据与所述视频信号同步的信号,控制所述振荡器的振荡停止/振荡开始。
12.根据权利要求10所述的激光器驱动电路,其中与所述视频信号同步的信号是像素周期同步信号,所述像素周期同步信号指示作为用于重复所述视频信号的明暗的最小单元的像素的开始。
13.根据权利要求10所述的激光器驱动电路,其中所述高频叠加部分包括电平改变检测电路,用于对于作为用于重复所述视频信号的明暗的最小单元的每个像素,确定所述视频信号的电平信息,检测电平改变,并且提供与所述电平改变同步的信号作为与所述视频信号同步的信号到所述振荡器。
14.根据权利要求11所述的激光器驱动电路,其中所述高频叠加部分包括振荡停止时段设置电路,用于设置任意振荡停止时段,或者与所述高频信号的频率互锁的振荡停止时段,并且
在由所述振荡停止时段设置电路设置的所述振荡停止时段期间停止振荡之后,所述振荡器开始振荡。
15.根据权利要求11所述的激光器驱动电路,其中所述高频叠加部分包括用于计数所述振荡器的输出,并且当计数值已经到达预定设置值时输出计数信号的计数器,并且
所述振荡器通过接收由所述计数器输出的计数器信号,停止振荡。
16.一种激光器驱动方法,包括:
多个激光器驱动视频电流生成步骤,用于基于输入视频信号,生成用于驱动发射不同波长的激光的多个激光源的激光器驱动电流;以及
高频叠加步骤,用于将超过所述视频信号的频带的频率的高频信号,叠加在所述多个激光器驱动视频电流生成步骤中生成的激光器驱动电流上。
17.根据权利要求16所述的激光器驱动方法,其中在高频叠加步骤中,根据所述输入视频信号的电平改变所述高频信号的幅度。
18.根据权利要求16所述的激光器驱动方法,还包括:
振荡步骤,用于基于与所述视频信号同步的信号,振荡超过所述视频信号的频带的频率的所述高频信号,
其中在所述高频叠加步骤中,在所述振荡步骤中振荡的所述高频信号叠加到在所述多个激光器驱动视频电流生成步骤中生成的激光器驱动电流上。
19.一种使用激光器驱动电路的设备,所述激光器驱动电路包括:
多个激光器驱动视频电流生成电路,用于基于输入视频信号,生成用于驱动发射不同波长的激光的多个激光源的激光器驱动电流;以及
高频叠加部分,配置为将超过所述视频信号的频带的频率的高频信号,叠加在由所述多个激光器驱动视频电流生成电路生成的激光器驱动电流上。
20.根据权利要求19所述的设备,其中所述激光器驱动电路包括振荡器,用于基于与所述视频信号同步的信号,振荡超过所述视频信号的频带的频率的所述高频信号。
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