JP2021150422A - Driving device, light source, image projection device, and head-up display - Google Patents

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JP2021150422A JP2020047285A JP2020047285A JP2021150422A JP 2021150422 A JP2021150422 A JP 2021150422A JP 2020047285 A JP2020047285 A JP 2020047285A JP 2020047285 A JP2020047285 A JP 2020047285A JP 2021150422 A JP2021150422 A JP 2021150422A
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勝久 古瀬
Katsuhisa Furuse
勝久 古瀬
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Abstract

To provide a driving device, a light source, an image projection device, and a head-up display, capable of preventing a post card.SOLUTION: A driving device 1 making a semiconductor laser vibrate in a multi mode drive, contains a current control circuit 5 controlling a current flowing in the semiconductor laser. The current control circuit 5 performs a first control that the current is set to a threshold value or larger for vibrate the semiconductor laser, and a second control that the current is set to a predetermined value after the first control. The time when the current becomes the threshold value or larger in the first control is shorter than a pulse width.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、半導体レーザを駆動させる駆動装置、その駆動装置を備える光源、画像投影装置およびヘッドアップディスプレイに関する。 The present invention relates to a drive device for driving a semiconductor laser, a light source including the drive device, an image projection device, and a head-up display.

今日、半導体レーザを用いた光源が普及している。かかる光源は、半導体レーザを発光させるための駆動装置を備えて構成される。 Today, light sources using semiconductor lasers have become widespread. Such a light source is configured to include a driving device for emitting a semiconductor laser.

ところで、半導体レーザは、閾値電流が入力されても、発振可能な濃度のキャリアが生成するまでに時間を要するため、発光遅延が生じる。特に、マルチモードで発振する高出力の半導体レーザの場合には、閾値電流が大きいことから、発光遅延が大きい傾向にある。そこで、駆動装置は、発光遅延を改善するために、制御に関する種々の技術が開発されている。 By the way, in a semiconductor laser, even if a threshold current is input, it takes time to generate carriers having an oscillating concentration, so that light emission delay occurs. In particular, in the case of a high-power semiconductor laser that oscillates in multimode, the emission delay tends to be large because the threshold current is large. Therefore, in order to improve the light emission delay of the drive device, various techniques related to control have been developed.

この点につき、例えば、特許第4432459号公報(特許文献1)には、半導体レーザが発光する立ち上がり速度を速めるために、駆動電流を2段階で制御する技術が開示されている。 Regarding this point, for example, Japanese Patent No. 4432459 (Patent Document 1) discloses a technique for controlling a drive current in two steps in order to increase the rising speed of light emission of a semiconductor laser.

しかしながら、特許文献1をはじめとする従来技術では、発光させるタイミング以外の時間にも半導体レーザに閾値電流に近い値の電流を流すことから、意図しない発光によって画像が表示される、いわゆる「ポストカード」が発生する。 However, in the prior art such as Patent Document 1, since a current having a value close to the threshold current is passed through the semiconductor laser at a time other than the timing of emitting light, an image is displayed by unintended light emission, that is, a so-called "postcard". "Appears.

そのため、発光遅延を抑制しながら、ポストカードを防止する技術が求められていた。 Therefore, there has been a demand for a technique for preventing postcards while suppressing light emission delay.

本発明は、上記従来技術における課題に鑑みてなされたものであり、ポストカードを防止する駆動装置、光源、画像投影装置およびヘッドアップディスプレイを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems in the prior art, and an object of the present invention is to provide a drive device, a light source, an image projection device, and a head-up display for preventing postcards.

すなわち、本発明によれば、
マルチモードで発振する半導体レーザを駆動させる駆動装置であって、
前記半導体レーザに流れる電流を制御する制御手段を含み、
前記制御手段は、
前記電流を、前記半導体レーザが発振する閾値以上とする第1の制御と、
前記第1の制御の後に、前記電流を、所定のパルス幅で所定の値とする第2の制御と
を行い、
前記第1の制御において前記電流が前記閾値以上となる時間が、前記パルス幅よりも短い時間であることを特徴とする、
駆動装置が提供される。
That is, according to the present invention.
A drive device that drives a semiconductor laser that oscillates in multiple modes.
A control means for controlling the current flowing through the semiconductor laser is included.
The control means
The first control that sets the current to be equal to or higher than the threshold value at which the semiconductor laser oscillates,
After the first control, a second control is performed in which the current is set to a predetermined value with a predetermined pulse width.
In the first control, the time during which the current becomes equal to or higher than the threshold value is shorter than the pulse width.
A drive is provided.

本発明によれば、ポストカードを防止する駆動装置、光源、画像投影装置およびヘッドアップディスプレイが提供できる。 According to the present invention, a drive device, a light source, an image projection device and a head-up display for preventing postcards can be provided.

本実施形態における半導体レーザの駆動電流の一例および光量を示す図。The figure which shows an example of the drive current of the semiconductor laser and the amount of light in this embodiment. 本実施形態における半導体レーザの駆動電流の他の例を示す図。The figure which shows another example of the drive current of the semiconductor laser in this embodiment. 本実施形態の駆動装置の構成を示す図。The figure which shows the structure of the drive device of this embodiment. 本実施形態の駆動装置による位相分割および位相選択の例を示す図。The figure which shows the example of the phase division and the phase selection by the drive device of this embodiment. 第1の実施形態における電流制御回路の構成を示す図。The figure which shows the structure of the current control circuit in 1st Embodiment. 第1の実施形態における電流制御回路を構成するバイアス回路の詳細を説明する図。The figure explaining the details of the bias circuit which comprises the current control circuit in 1st Embodiment. 第1の実施形態におけるレーザダイオードの駆動電流の制御を示す図。The figure which shows the control of the drive current of a laser diode in 1st Embodiment. 第2の実施形態における電流制御回路の構成を示す図。The figure which shows the structure of the current control circuit in 2nd Embodiment. 第2の実施形態におけるレーザダイオードの駆動電流の制御を示す図。The figure which shows the control of the drive current of a laser diode in 2nd Embodiment. 第2の実施形態における制御信号を生成する例を示す図。The figure which shows the example which generates the control signal in 2nd Embodiment. ヘッドアップディスプレイ装置を搭載した自動車の一例の概略図。The schematic diagram of an example of an automobile equipped with a head-up display device. ヘッドアップディスプレイ装置の一例の概略図。The schematic diagram of an example of a head-up display device. レーザヘッドランプの構成の一例を説明する概略図。The schematic diagram explaining an example of the structure of a laser headlamp. 一般的な半導体レーザの電流光量特性を説明する図。The figure explaining the current light amount characteristic of a general semiconductor laser. 一般的な半導体レーザにおける発光遅延を説明する図。The figure explaining the light emission delay in a general semiconductor laser.

本発明を説明する前提として、一般的な半導体レーザの発光特性について、図14および図15を以て説明する。 As a premise for explaining the present invention, the light emitting characteristics of a general semiconductor laser will be described with reference to FIGS. 14 and 15.

まず、図14について説明する。図14は、一般的な半導体レーザの電流光量特性を説明する図である。横軸は、半導体レーザに流れる駆動電流Iopを示し、縦軸は、半導体レーザの光量を示している。半導体レーザは、閾値電流Ithにおいて発振する。図14に示すように、閾値電流Ith以上の駆動電流が流れると、駆動電流の増加に伴って、光量は線形に増大する。例えば、駆動電流が目標電流Iとなった場合には、半導体レーザは目標光量Pで発光する。 First, FIG. 14 will be described. FIG. 14 is a diagram illustrating a current light amount characteristic of a general semiconductor laser. The horizontal axis represents the drive current I op flowing through the semiconductor laser, and the vertical axis represents the amount of light of the semiconductor laser. The semiconductor laser oscillates at a threshold current I th. As shown in FIG. 14, when a drive current equal to or higher than the threshold current I th flows, the amount of light increases linearly as the drive current increases. For example, when the drive current becomes the target current I T, the semiconductor laser emits light at a target light amount P T.

一方で、図14に示すように、閾値電流以下の場合であっても、半導体レーザは微小な光量で発光する。図14のように低電流で微小発光する半導体レーザを画像投影装置などの表示装置に用いると、ポストカードが生じる。ポストカードの発生は、ユーザに誤った情報を与えることとなり得ることから好ましくない。 On the other hand, as shown in FIG. 14, the semiconductor laser emits light with a minute amount of light even when the current is equal to or less than the threshold current. When a semiconductor laser that emits minute amounts of light with a low current as shown in FIG. 14 is used as a display device such as an image projection device, a postcard is generated. The generation of postcards is not preferable because it can give erroneous information to the user.

次に、図15について説明する。図15は、一般的な半導体レーザにおける発光遅延を説明する図である。図15(a)は、時間経過に伴う駆動電流の変化を示しており、表示装置の1画素区間に相当する時間だけ半導体レーザを駆動させるパルス電流が入力された例を示している。横軸は、時刻tを示しており、縦軸は、半導体レーザに流れる駆動電流Iopを示している。ここで、1画素区間とは、レーザを走査させて画像を表示させる表示装置における、1画素分の画像を表示するための、半導体レーザを駆動させる時間単位を指す。1画素区間の値は特に限定されないが、一例として数100MHzオーダーの時間(数ナノ秒程度)とすることができる。図15(a)の例では、時刻tから時刻tまでの時間において、目標電流Iが駆動電流として流れる例を示している。なお、目標電流Iは、閾値電流Ithよりも大きい値である。 Next, FIG. 15 will be described. FIG. 15 is a diagram illustrating a light emission delay in a general semiconductor laser. FIG. 15A shows a change in the drive current with the passage of time, and shows an example in which a pulse current for driving the semiconductor laser is input for a time corresponding to one pixel section of the display device. The horizontal axis represents the time t, and the vertical axis represents the drive current I op flowing through the semiconductor laser. Here, the one-pixel section refers to a time unit for driving a semiconductor laser for displaying an image for one pixel in a display device that scans the laser and displays an image. The value of one pixel section is not particularly limited, but as an example, the time may be on the order of several hundred MHz (about several nanoseconds). In the example of FIG. 15 (a), in the period from time t 1 to time t 2, the target current I T is an example flow as the drive current. The target current IT is a value larger than the threshold current I th.

図15(b)は、図15(a)のような駆動電流で制御された半導体レーザの光量を示している。横軸は、時刻tを示し、縦軸は、半導体レーザの光量Pを示している。かかる場合には、時刻tにおいて閾値電流Ithよりも大きい目標電流Iが半導体レーザに流されるが、図15(b)に示すように、半導体レーザの光量は、時刻tから遅れて立ち上がり、目標光量に達しない時間、すなわち、発光遅延が生じる。発光遅延は、閾値電流が入力されても、半導体レーザが発振可能な濃度のキャリアが生成されるまでに時間を要するために発生する。特に、マルチモードで発振する半導体レーザは、シングルモードで発振する半導体レーザと比べて、発振するまでの時間が長い。 FIG. 15B shows the amount of light of the semiconductor laser controlled by the drive current as shown in FIG. 15A. The horizontal axis represents the time t, and the vertical axis represents the light intensity P of the semiconductor laser. In such a case, although the threshold current I larger target current I T than th at time t 1 is flowed to the semiconductor laser, as shown in FIG. 15 (b), the light amount of the semiconductor laser is delayed from time t 1 A time when the target light amount is not reached after rising, that is, a light emission delay occurs. The light emission delay occurs because it takes time for the semiconductor laser to generate carriers having a concentration capable of oscillating even if a threshold current is input. In particular, a semiconductor laser that oscillates in a multi-mode takes a longer time to oscillate than a semiconductor laser that oscillates in a single mode.

そこで、本発明は、以下に説明するようにして、発光遅延を抑制し、かつ、ポストカードを防止する。以下、本発明を、各実施形態をもって説明するが、本発明は後述する実施形態に限定されるものではない。なお、以下に参照する各図においては、共通する要素について同じ符号を用い、適宜その説明を省略するものとする。また、以下の説明ではまず、第1の実施形態および第2の実施形態において共通する事項について、図1〜図4を以て説明する。 Therefore, the present invention suppresses light emission delay and prevents postcards as described below. Hereinafter, the present invention will be described with reference to each embodiment, but the present invention is not limited to the embodiments described later. In each of the figures referred to below, the same reference numerals are used for common elements, and the description thereof will be omitted as appropriate. Further, in the following description, first, matters common to the first embodiment and the second embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 4.

図1は、本実施形態における半導体レーザの駆動電流の一例および光量を示す図である。図1(a)は、本実施形態における駆動電流の時間経過の例を示している。図1(a)では、時刻tからtまでの1画素区間において半導体レーザを発光させるものとする。本実施形態では、ポストカードを抑制するために、1画素区間に相当する時間の前に、段階的に駆動電流を上昇させる。図1(a)の例では、駆動電流を、時刻tにおいて閾値電流Ithとし、時刻tにおいて閾値電流Ithと目標電流Iの間の電流値It’とする制御を行う。
t’の値は、実施形態を限定するものではないが、例えば、閾値電流Ithと目標電流Iとの平均値とすることができる。なお、時刻t以前の電流値は、必ずしも0でなくてもよく、ポストカードの発生を充分に抑制できる電流値であればよい。
FIG. 1 is a diagram showing an example of a driving current of a semiconductor laser and a light amount in the present embodiment. FIG. 1A shows an example of the passage of time of the drive current in this embodiment. In FIG. 1 (a), shall emit semiconductor laser in one pixel period from time t 3 to t 4. In the present embodiment, in order to suppress the postcard, the drive current is gradually increased before the time corresponding to one pixel section. In the example of FIG. 1 (a), the driving current, the threshold current I th at time t 1, performs current value control for the I t 'between the threshold current I th and the target current I t at time t 2.
The value of I t 'is not limited to the embodiment, for example, it is an average of the threshold current I th and the target current I t. The current value before time t 1 does not necessarily have to be 0, and may be any current value that can sufficiently suppress the generation of postcards.

ここで、時刻tからtまでの時間は、数100MHz程度の1画素区間に対して数100ps(ピコ秒)程度とすることが好ましい。また、時刻tからtまでの時間も同様に、数100ps程度とすることが好ましい。このように、1画素区間に対して充分に短い時間でもって閾値電流以上の駆動電流を流すことで、ポストカードを抑制することができる。なお、図1(a)の例では、時刻tからtまでの時間にIt’とし、2段階で電流値を上昇させる制御をしているが、当該制御を行わず、閾値電流Ithまで上昇させる制御のみを行うこととしてもよい。 Here, the time from time t 1 to t 2 is preferably about several hundred ps (picoseconds) for one pixel section of about several hundred MHz. Similarly, the time from time t 2 to t 3 is preferably about several hundred ps. In this way, the postcard can be suppressed by passing a drive current equal to or larger than the threshold current for a sufficiently short time for one pixel section. In the example of FIG. 1A, the time from time t 2 to t 3 is set to It', and the current value is controlled to be increased in two steps. However, the control is not performed and the threshold current I It may be possible to perform only the control of raising to th.

図1(b)は、本実施形態の電流制御における光量の例を示している。図1(b)に示すように、図1(a)のような電流制御を行うことで、1画素区間に相当する時刻tから時刻tまでの時間において、半導体レーザを目標光量Pで発光させることができる。 FIG. 1B shows an example of the amount of light in the current control of the present embodiment. As shown in FIG. 1 (b), by performing the current control as shown in FIG. 1 (a), the semiconductor laser has a target light amount PT in the time from time t 3 to time t 4 corresponding to one pixel section. Can be made to emit light with.

また、駆動電流の制御は、図1(a)に示したものに限定されず、例えば図2に示すような制御としてもよい。図2は、本実施形態における半導体レーザの駆動電流の他の例を示す図である。 Further, the control of the drive current is not limited to that shown in FIG. 1A, and may be controlled as shown in FIG. 2, for example. FIG. 2 is a diagram showing another example of the drive current of the semiconductor laser in the present embodiment.

本実施形態における駆動電流の制御は、例えば、図2(a)に示すように、1画素区間に相当する時間(時刻t〜時刻t)の前に、時刻tにおいて閾値電流Ithとし、時刻tにおいて閾値電流Ithと目標電流Iの間の電流値It’とし、時刻tにおいて目標電流Iとする制御を行うこととしてもよい。なお、特に実施形態を限定するものではないが、時刻tから時刻tまでの時間、時刻tから時刻tまでの時間、時刻tから時刻tまでの時間は、数100MHz程度の1画素区間に対してそれぞれ数100ps(ピコ秒)程度とすることが好ましい。このような図2(a)に示したような制御とすることで、図1(b)に示した光量となるように半導体レーザを駆動させることができる。 Control of the driving current in the present embodiment, for example, as shown in FIG. 2 (a), before the time corresponding to one pixel period (time t 4 ~ time t 5), the threshold current I th at time t 1 and then, the current value I t 'between the threshold current I th and the target current I t at time t 2, the may be controlled to the target current I T at time t 3. Although the embodiment is not particularly limited, the time from time t 1 to time t 2 , the time from time t 2 to time t 3, and the time from time t 3 to time t 4 are about several hundred MHz. It is preferable that each of the 1 pixel sections is about several hundred ps (picoseconds). By performing such control as shown in FIG. 2 (a), the semiconductor laser can be driven so as to have the amount of light shown in FIG. 1 (b).

また、本実施形態における駆動電流の制御の別の例として、図2(b)に示すように、1画素区間に相当する時間(時刻t〜時刻t)の前に、時刻tにおいて閾値電流Ithとし、時刻tにおいて閾値電流Ithと目標電流Iの間の電流値It’とし、時刻tにおいて目標電流Iよりも高い電流値It’’とする制御を行うこととしてもよい。なお、特に実施形態を限定するものではないが、時刻tから時刻tまでの時間、時刻tから時刻tまでの時間、時刻tから時刻tまでの時間は、数100MHz程度の1画素区間に対してそれぞれ数100ps(ピコ秒)程度とすることが好ましい。このような図2(b)に示したような制御とすることで、図1(b)に示した光量となるように半導体レーザを駆動させることができる。 Further, as another example of controlling the drive current in the present embodiment, as shown in FIG. 2 (b), at time t 1 before the time corresponding to one pixel section (time t 4 to time t 5 ). and the threshold current I th, 'and a high current value I t than the target current I T at time t 3' current value I t between the threshold current I th and the target current I t at time t 2 the control to ' You may do it. Although the embodiment is not particularly limited, the time from time t 1 to time t 2 , the time from time t 2 to time t 3, and the time from time t 3 to time t 4 are about several hundred MHz. It is preferable that each of the 1 pixel sections is about several hundred ps (picoseconds). By performing such control as shown in FIG. 2 (b), the semiconductor laser can be driven so as to have the amount of light shown in FIG. 1 (b).

なお、本実施形態による駆動電流制御の態様は、図1および図2に示したものに限定されない点に留意されたい。また、1画素区間の前に行う電流の制御の時間についても、図1および図2に示したような数100psに限定されず、1画素区間に相当する時間に対して充分に短ければよい。ここで、充分に短い時間とは、一例として、1画素区間との比が1:10よりも短い時間であることが好ましい。 It should be noted that the mode of drive current control according to the present embodiment is not limited to that shown in FIGS. 1 and 2. Further, the time for controlling the current before the one pixel section is not limited to several hundred ps as shown in FIGS. 1 and 2, and may be sufficiently short with respect to the time corresponding to the one pixel section. Here, the sufficiently short time is, for example, preferably a time in which the ratio to the one pixel section is shorter than 1:10.

次に本実施形態において、半導体レーザに流れる駆動電流を制御する駆動装置1について説明する。なお、以下の説明では、レーザを走査させて画像を表示させる画像投影装置(以下、単に「表示装置」として参照する)を構成する駆動装置1および半導体レーザを例に説明するものとする。また、説明する実施形態における表示装置は、1画素区間が数100MHzオーダーのものとする。 Next, in the present embodiment, the drive device 1 that controls the drive current flowing through the semiconductor laser will be described. In the following description, the drive device 1 and the semiconductor laser that constitute an image projection device (hereinafter, simply referred to as a “display device”) that scans the laser to display an image will be described as an example. Further, in the display device according to the embodiment described, one pixel section is on the order of several hundred MHz.

図3は、本実施形態の駆動装置1の構成を示す図である。本実施形態の駆動装置1は、図3に示すように、位相分割回路2、位相選択回路3、電流制御回路5、オン電流回路6、オフ電流回路7を含んで構成され、半導体レーザ(レーザダイオードLD)と接続される。 FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the drive device 1 of the present embodiment. As shown in FIG. 3, the drive device 1 of the present embodiment includes a phase dividing circuit 2, a phase selection circuit 3, a current control circuit 5, an on-current circuit 6, and an off-current circuit 7, and includes a semiconductor laser (laser). It is connected to the diode LD).

位相分割回路2は、入力されたDATA_CLK信号について、位相分割処理を行う回路である。DATA_CLK信号は、1画素区間を示す信号であり、例えばパルス信号とすることができる。位相分割処理は、1画素区間を複数の位相に分割する。なお、位相分割回路2は、一例としてPLL回路によって構成することができるが特に実施形態を限定するものではない。したがって、位相分割回路2は、例えば遅延回路などによって構成されてもよい。 The phase division circuit 2 is a circuit that performs phase division processing on the input DATA_CLK signal. The DATA_CLK signal is a signal indicating one pixel section, and can be, for example, a pulse signal. The phase division process divides one pixel section into a plurality of phases. The phase dividing circuit 2 can be configured by a PLL circuit as an example, but the embodiment is not particularly limited. Therefore, the phase dividing circuit 2 may be configured by, for example, a delay circuit.

位相選択回路3は、位相分割回路2によって分割された位相のうち、どの位相を用いて制御を行うかを選択する回路である。 The phase selection circuit 3 is a circuit that selects which phase is used for control among the phases divided by the phase division circuit 2.

信号生成回路4は、外部から入力されたDATA_CODEと、位相選択回路3が選択した位相とに基づいて、駆動電流を制御する制御信号を出力する回路である。信号生成回路4は、例えば、バイアス回路のオン/オフを制御する信号や、DAC回路を制御する信号(DAC_CODE)などを生成する。信号生成回路4は、生成した制御信号を電流制御回路5に出力する。 The signal generation circuit 4 is a circuit that outputs a control signal for controlling the drive current based on the DATA_CODE input from the outside and the phase selected by the phase selection circuit 3. The signal generation circuit 4 generates, for example, a signal for controlling on / off of the bias circuit, a signal for controlling the DAC circuit (DAC_CODE), and the like. The signal generation circuit 4 outputs the generated control signal to the current control circuit 5.

電流制御回路5は、信号生成回路4が生成した制御信号に基づいて、レーザダイオードLDに流す駆動電流を制御する回路である。電流制御回路5は、出力する電流の値と、タイミングとを制御することができる。また、電流制御回路5は、オン電流回路6またはオフ電流回路7を電流の出力先として選択することができる。すなわちレーザダイオードLDを駆動させる場合には、電流をオン電流回路6に流し、レーザダイオードLDを駆動させない場合には、電流をオフ電流回路7に流す。これによって、電流の出力を短時間で切り替えることができ、レーザダイオードLDの発光遅延を抑制することができる。DATA_CODEは、レーザダイオードLDを制御するための信号であり、例えば、実施形態において説明するように表示装置の場合には、DATA_CODEとして、表示される画像のデータが入力される。なお、電流制御回路5は、バイアス回路やDAC回路などによって構成することができ、詳細については、第1および第2の実施形態において説明する。 The current control circuit 5 is a circuit that controls the drive current flowing through the laser diode LD based on the control signal generated by the signal generation circuit 4. The current control circuit 5 can control the value of the output current and the timing. Further, the current control circuit 5 can select the on-current circuit 6 or the off-current circuit 7 as the current output destination. That is, when driving the laser diode LD, a current is passed through the on-current circuit 6, and when the laser diode LD is not driven, a current is passed through the off-current circuit 7. As a result, the output of the current can be switched in a short time, and the emission delay of the laser diode LD can be suppressed. DATA_CODE is a signal for controlling the laser diode LD. For example, in the case of a display device as described in the embodiment, data of an image to be displayed is input as DATA_CODE. The current control circuit 5 can be configured by a bias circuit, a DAC circuit, or the like, and the details will be described in the first and second embodiments.

オン電流回路6は、電流制御回路5が出力した電流をレーザダイオードLDに流す回路である。図3に示す回路では、レーザダイオードLDは、アノード側に電源が接続され、カソード側にオン電流回路6が接続されている。ここで、オン電流回路6は、2つのNMOSトランジスタが互いにゲート同士が接続されたカレントミラー回路として構成されており、ゲート部に電流制御回路5が出力した電流を印加することで、当該電流に相当する値の駆動電流IopがレーザダイオードLDに流れる。 The on-current circuit 6 is a circuit that allows the current output by the current control circuit 5 to flow through the laser diode LD. In the circuit shown in FIG. 3, the laser diode LD has a power supply connected to the anode side and an on-current circuit 6 connected to the cathode side. Here, the on-current circuit 6 is configured as a current mirror circuit in which two NMOS transistors are connected to each other by gates, and the current output by the current control circuit 5 is applied to the gate portion to obtain the current. A corresponding value of drive current I op flows through the laser diode LD.

オフ電流回路7は、電流制御回路5が出力した電流をグラウンドに流す回路である。レーザダイオードLDが駆動しないタイミングでは、オフ電流回路7に駆動電流が流される。 The off-current circuit 7 is a circuit that allows the current output by the current control circuit 5 to flow to the ground. At the timing when the laser diode LD is not driven, the drive current is passed through the off-current circuit 7.

なお、図3に示した駆動装置1における各回路は、それぞれが独立した回路として構成されてもよいし、説明した複数の機能を備える回路として構成されてもよい。また、CPUが各種機能に相当するプログラムを実行することで、各ハードウェアを機能させることにより実現されてもよい。したがって、各回路に相当する機能手段を、全部がソフトウェア的に実現されても良いし、その一部または全部を同等の機能を提供するハードウェアとして実装することもできる。 Each circuit in the drive device 1 shown in FIG. 3 may be configured as an independent circuit, or may be configured as a circuit having a plurality of functions described above. Further, it may be realized by making each hardware function by executing a program corresponding to various functions by the CPU. Therefore, all of the functional means corresponding to each circuit may be realized by software, or some or all of them may be implemented as hardware that provides equivalent functions.

次に、駆動装置1が行う処理について説明する。図4は、本実施形態の駆動装置1による位相分割および位相選択の例を示す図である。図4(a)は、入力されたクロック信号(DATA_CLK)を示している。図4(a)に示すクロック信号は、パルス波形の信号であり、クロックの立ち上がりから次の立ち上がりまでが、1画素区間に相当する。 Next, the process performed by the drive device 1 will be described. FIG. 4 is a diagram showing an example of phase division and phase selection by the drive device 1 of the present embodiment. FIG. 4A shows an input clock signal (DATA_CLK). The clock signal shown in FIG. 4A is a pulse waveform signal, and the period from the rising edge of the clock to the next rising edge corresponds to one pixel section.

図4(b)は、位相分割回路2によって位相分割されたクロック信号の例を示している。図4(b)の例では、位相を16分割しているが、特に実施形態を限定するものではない。位相の分割は、例えばPLL回路による分周によって行うことができる。 FIG. 4B shows an example of a clock signal whose phase is divided by the phase dividing circuit 2. In the example of FIG. 4B, the phase is divided into 16 phases, but the embodiment is not particularly limited. The phase division can be performed by, for example, dividing by a PLL circuit.

図4(c)は、位相選択回路3が、位相分割回路2が分割した位相のうち、制御を行うタイミングの位相を選択した例を示している。図4(c)の例では、S1、S2、S3の3つの位相を選択した場合を示している。位相を選択する方法としては、あらかじめ設定されたレジスタによって選択する方法や、駆動装置1の外部からの端子制御などによって選択する方法などが挙げられる。位相選択回路3が選択した3つの位相S1,S2,S3は、例えば、それぞれ図1(a)における時刻t,t,tに相当するタイミングとして、電流制御回路5に出力される。 FIG. 4C shows an example in which the phase selection circuit 3 selects the phase at the timing of performing control from the phases divided by the phase division circuit 2. In the example of FIG. 4C, a case where three phases S1, S2, and S3 are selected is shown. Examples of the method of selecting the phase include a method of selecting by a preset register, a method of selecting by terminal control from the outside of the drive device 1, and the like. Three phases S1, the phase selecting circuit 3 selects, S2, S3, for example, as a timing corresponding to time t 1, t 2, t 3 respectively, in FIG 1 (a), is outputted to the current control circuit 5.

ここまで、第1および第2の実施形態に共通する構成について説明した。以下では、各実施形態の詳細について説明する。 Up to this point, the configurations common to the first and second embodiments have been described. The details of each embodiment will be described below.

まず、第1の実施形態について説明する。第1の実施形態では、駆動装置1の電流制御回路5が、バイアス回路によって構成される。図5は、第1の実施形態における電流制御回路5の構成を示す図である。なお、図5では、駆動装置1の位相分割回路2および位相選択回路3が省略されている点に留意されたい。また、以下の説明において、「バイアス回路」は、トランジスタのバイアス電流の値によって、当該値に対応する所定の電流を出力する回路を指すものとする。 First, the first embodiment will be described. In the first embodiment, the current control circuit 5 of the drive device 1 is configured by a bias circuit. FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the current control circuit 5 according to the first embodiment. It should be noted that in FIG. 5, the phase dividing circuit 2 and the phase selection circuit 3 of the driving device 1 are omitted. Further, in the following description, the "bias circuit" refers to a circuit that outputs a predetermined current corresponding to the value of the bias current of the transistor.

図5に示す第1の実施形態の例では、電流Iを出力するバイアス回路51a(BIAS1)と、電流Iを出力するバイアス回路51b(BIAS2)と、電流Iを出力するバイアス回路51c(BIAS3)とを含んで構成される。各バイアス回路には、それぞれの電流を出力する信号(BI1ON,BI2ON,BI3ON)が入力され、当該信号が入力されると、各バイアス回路は、電流をオン電流回路6に出力する。ここで、電流を出力する信号は、信号生成回路4が出力する制御信号である。図5では、各バイアス回路にオン信号が入力されていることから、電流Iと、電流Iと、電流Iとがオン電流回路6に出力されている例を示している。ここで、オン電流回路6はカレントミラー回路として構成されることから、レーザダイオードLDに流れる駆動電流Iopの値は、電流Iと、電流Iと、電流Iとの和になる。なお、電流制御回路5を構成するバイアス回路の数は、図5に示したものに限定されない。 In the example of the first embodiment shown in FIG. 5, the bias circuit 51a which outputs a current I 1 (BIAS1), the bias circuit 51b (BIAS2) for outputting a current I 2, the bias circuit 51c for outputting a current I 3 (BIAS3) and is included. Signals (BI1ON, BI2ON, BI3ON) for outputting their respective currents are input to each bias circuit, and when the signals are input, each bias circuit outputs a current to the on-current circuit 6. Here, the signal that outputs the current is a control signal that is output by the signal generation circuit 4. FIG. 5 shows an example in which the current I 1 , the current I 2, and the current I 3 are output to the on-current circuit 6 because the on signal is input to each bias circuit. Here, since the on-current circuit 6 is configured as a current mirror circuit, the value of the drive current I op flowing through the laser diode LD is the sum of the current I 1 , the current I 2, and the current I 3 . The number of bias circuits constituting the current control circuit 5 is not limited to that shown in FIG.

次にバイアス回路の詳細について説明する。図6は、第1の実施形態における電流制御回路5を構成するバイアス回路の詳細を説明する図である。図6(a)は、オフ信号が入力された例を示し、図6(b)は、オン信号が入力された例を示している。なお、図6では、1つのバイアス回路を例示しているが、図5に示す各バイアス回路は、同様の構成である。 Next, the details of the bias circuit will be described. FIG. 6 is a diagram illustrating details of the bias circuit constituting the current control circuit 5 in the first embodiment. FIG. 6A shows an example in which an off signal is input, and FIG. 6B shows an example in which an on signal is input. Although one bias circuit is illustrated in FIG. 6, each bias circuit shown in FIG. 5 has the same configuration.

図6に示すように、バイアス回路は、BI_CONT信号が入力されるトランジスタを含んで構成される。当該トランジスタは、ゲートに入力されるBI_CONT信号によって、出力する電流の値をバイアス制御することができる。図6の例では、電流Iを出力している。 As shown in FIG. 6, the bias circuit includes a transistor to which a BI_CONT signal is input. The transistor can bias-control the value of the output current by the BI_CONT signal input to the gate. In the example of FIG. 6, the current I is output.

ここで、図5および図6を参照すると、第1の実施形態における電流制御回路5は、以下のような制御がなされている。すなわち、バイアス回路51a(BIAS1)は、第1のBI_CONT信号によって電流値Iを出力するように制御される。また、バイアス回路51b(BIAS2)は、第2のBI_CONT信号によって電流値Iを出力するように制御される。また、バイアス回路51c(BIAS3)は、第3のBI_CONT信号によって電流値Iを出力するように制御される。 Here, referring to FIGS. 5 and 6, the current control circuit 5 in the first embodiment is controlled as follows. That is, the bias circuit 51a (BIAS1) is controlled to output a current value I 1 by a first BI_CONT signal. Further, the bias circuit 51b (BIAS2) is controlled to output the current value I 2 by the second BI_CONT signal. The bias circuit 51c (BIAS3) is controlled to output the current value I 3 by the third BI_CONT signal.

また、図6に示すバイアス回路は、2つのPMOSトランジスタTR1,TR2と、2つの反転素子とを含んで構成される。バイアス回路は、一方のトランジスタのゲートにHighレベルが入力されると、他方のトランジスタのゲートにはLowレベルが入力される、いわゆる「差動ゲート」を形成して構成される。したがって、図6(a)に示すように、OFF信号が入力されると、トランジスタTR2が動作して、オフ電流回路7に電流Iが流れる。また、図6(b)に示すように、ON信号が入力されると、トランジスタTR1が動作してオン電流回路6に電流Iが流れ、カレントミラー回路構成のレーザダイオードLDにも電流Iが流れる。 Further, the bias circuit shown in FIG. 6 is configured to include two PRIVATE transistors TR1 and TR2 and two inverting elements. The bias circuit is configured by forming a so-called "differential gate" in which a High level is input to the gate of one transistor and a Low level is input to the gate of the other transistor. Therefore, as shown in FIG. 6A, when the OFF signal is input, the transistor TR2 operates and the current I flows through the OFF current circuit 7. Further, as shown in FIG. 6B, when the ON signal is input, the transistor TR1 operates and the current I flows through the on-current circuit 6, and the current I also flows through the laser diode LD having the current mirror circuit configuration. ..

このような差動ゲート構成の回路とすることで、オンとオフの切り替えを短時間で行うことができる。したがって、レーザ電流に流れる駆動電流の制御において、図1および図2において説明したような、数100psオーダーの切り替えが可能となる。 By adopting a circuit having such a differential gate configuration, it is possible to switch on and off in a short time. Therefore, in controlling the drive current flowing through the laser current, it is possible to switch on the order of several hundred ps as described with reference to FIGS. 1 and 2.

次に、第1の実施形態の電流制御回路5が行う制御について説明する。図7は、第1の実施形態におけるレーザダイオードLDの駆動電流の制御を示す図である。図1および図2において説明したように、本発明では、ごく短い時間だけ半導体レーザに閾値以上の電流を流した後、1画素区間分に相当する時間において半導体レーザに目標電流を流す制御を行う。図5において例示する第1の実施形態では、電流制御回路5は、3つのバイアス回路を具備していることから、各バイアス回路が出力する電流値を組み合わせることで、例えば図7(a)に示すような電流を出力する構成とすることができる。 Next, the control performed by the current control circuit 5 of the first embodiment will be described. FIG. 7 is a diagram showing control of the drive current of the laser diode LD in the first embodiment. As described with reference to FIGS. 1 and 2, in the present invention, control is performed in which a current equal to or higher than a threshold value is passed through the semiconductor laser for a very short time, and then a target current is passed through the semiconductor laser for a time corresponding to one pixel section. .. In the first embodiment illustrated in FIG. 5, the current control circuit 5 includes three bias circuits. Therefore, by combining the current values output by each bias circuit, for example, FIG. 7 (a) shows. It can be configured to output the current as shown.

図7(a)に示すように、バイアス回路51aが出力する電流Iを閾値電流Ithとする。また、バイアス回路51bが出力する電流Iを(IT’−Ith)とする。また、バイアス回路51cが出力する電流I3を(I−IT’−Ith)とする。 As shown in FIG. 7A, the current I 1 output by the bias circuit 51a is defined as the threshold current I th . Further, the current I 2 bias circuit 51b is output (I T '-I th). Further, the current I3 bias circuit 51c outputs the (I T -I T '-I th ).

ここで、各バイアス回路は、図7(b)のようなタイミングチャートで以て、オン信号が制御される。すなわち、バイアス回路51aは、時刻tにおいてBI1ON信号がHighレベルになり、Iを出力する。これによって、レーザダイオードLDには、閾値電流Ithが流れる。また、バイアス回路51bは、時刻tにおいてBI2ON信号がHighレベルになり、Iを出力する。これによって、時刻t以降は、レーザダイオードLDには、IにIが重畳された電流IT’が流れる。さらに、バイアス回路51cは、時刻t3においてBI3ON信号がHighレベルになり、Iを出力する。これによって、時刻t以降は、レーザダイオードLDには、IにIおよびIが重畳された目標電流Iが流れる。したがって、図7(a)に示すような駆動電流でレーザダイオードLDが駆動することとなり、図1(b)に示した光量で発光し、発光遅延を抑制し、かつ、ポストカードを防止することができる。 Here, the on-signal of each bias circuit is controlled by the timing chart as shown in FIG. 7B. That is, the bias circuit 51a is, BI1ON signal goes High level at time t 1, and outputs the I 1. As a result, the threshold current I th flows through the laser diode LD. Further, the bias circuit 51b outputs I 2 when the BI 2ON signal becomes the High level at time t 2. Thus, the time t 2 subsequent to the laser diode LD, a current flows I T 'that I 2 is superposed on the I 1. Further, the bias circuit 51c is, BI3ON signal goes High level at time t3, the output I 3. Thus, the time t 3 subsequent to the laser diode LD, flows target current I T to I 2 and I 3 is superimposed on I 1. Therefore, the laser diode LD is driven by the drive current as shown in FIG. 7 (a), emits light with the amount of light shown in FIG. 1 (b), suppresses the light emission delay, and prevents the postcard. Can be done.

次に、第2の実施形態について説明する。第2の実施形態では、駆動装置1の電流制御回路5が、DAC(Digital Analog Converter)制御回路によって構成される。図8は、第2の実施形態における電流制御回路5の構成を示す図である。なお、図8では、駆動装置1の位相分割回路2および位相選択回路3が省略されている点に留意されたい。 Next, the second embodiment will be described. In the second embodiment, the current control circuit 5 of the drive device 1 is configured by a DAC (Digital Analog Converter) control circuit. FIG. 8 is a diagram showing the configuration of the current control circuit 5 in the second embodiment. It should be noted that in FIG. 8, the phase dividing circuit 2 and the phase selection circuit 3 of the driving device 1 are omitted.

図8に示すように、第2の実施形態における電流制御回路5は、DAC制御によって、駆動電流を制御する。図8に示す第2の実施形態に係る電流制御回路5は、電流Iを2倍(N=0,1,2・・・)した電流を出力する複数の出力部52a,52b,52c・・・を備えて構成される。また、各出力部は、差動ゲート構成のトランジスタを備えており、電流の出力先の切り替えを短時間で行うことができる。第2の実施形態における駆動装置1は、DAC回路の各出力部が出力する電流の組み合わせによって、駆動電流を制御する。 As shown in FIG. 8, the current control circuit 5 in the second embodiment controls the drive current by DAC control. The second current control circuit 5 according to the embodiment, 2 N times the current I (N = 0,1,2 ···) and current plurality of outputs 52a that outputs shown in FIG. 8, 52b, 52c ·・ ・ It is configured with. Further, each output unit includes a transistor having a differential gate configuration, so that the current output destination can be switched in a short time. The drive device 1 in the second embodiment controls the drive current by a combination of currents output by each output unit of the DAC circuit.

各出力部には、差動ゲートによって出力先を切り替えるDAC_CODE信号が入力される。DAC_CODE信号は、信号生成回路4が生成する制御信号であり、各出力部のオンとオフとを選択するDAC_CODE[N]が含まれる。例えば、出力部52aは、入力されたDAC_CODE[0]がHighレベルの場合には、電流Iをオン電流回路6に出力する。また、出力部52bは、入力されたDAC_CODE[1]がHighレベルの場合には、電流2Iをオン電流回路6に出力する。このような制御によって、オン電流回路6側に流れる電流の値は、各出力部がオン電流回路6に出力する電流の和となり、レーザダイオードLDに流れる駆動電流を制御することができる。 A DAC_CODE signal for switching the output destination by a differential gate is input to each output unit. The DAC_CODE signal is a control signal generated by the signal generation circuit 4, and includes a DAC_CODE [N] that selects on and off of each output unit. For example, the output unit 52a outputs the current I to the on-current circuit 6 when the input DAC_CODE [0] is at the High level. Further, the output unit 52b outputs the current 2I to the on-current circuit 6 when the input DAC_CODE [1] is at the high level. By such control, the value of the current flowing on the on-current circuit 6 side becomes the sum of the currents output to the on-current circuit 6 by each output unit, and the drive current flowing through the laser diode LD can be controlled.

図9は、第2の実施形態におけるレーザダイオードLDの駆動電流の制御を示す図である。図9(a)は、各DAC_CODEと電流値とを対応付けた表である。また、図9(b)は、駆動電流の時間変化を示す図と、各時刻におけるDAC_CODEとを対応付けた図である。 FIG. 9 is a diagram showing control of the drive current of the laser diode LD in the second embodiment. FIG. 9A is a table in which each DAC_CODE is associated with the current value. Further, FIG. 9B is a diagram in which the diagram showing the time change of the drive current and the DAC_CODE at each time are associated with each other.

図9(a)に示す例では、DAC_CODEとして0が入力された場合には、駆動電流が0となるような制御、すなわち、各出力部はオフ電流回路7に電流を流す制御を行う。また、DAC_CODEとしてAが入力された場合には、駆動電流がIthとなるように、オン電流回路6側に電流を出力する出力部の組み合わせを選択する制御が行われる。以下、同様に、DAC_CODEとしてBが入力された場合には、IT’となるような出力部の組み合わせが選択され、DAC_CODEとしてCが入力された場合には、Iとなるような出力部の組み合わせが選択される。 In the example shown in FIG. 9A, when 0 is input as DAC_CODE, the drive current is controlled to be 0, that is, each output unit is controlled to pass a current through the off-current circuit 7. Further, when A is input as DAC_CODE, drive current so that the I th, the control for selecting the combination of the output section that outputs a current to the on-current circuit 6 side is performed. Hereinafter, likewise, in the case where B as DAC_CODE is input, is selected a combination of the output section such that I T ', when C is input as DAC_CODE becomes I T as an output unit The combination of is selected.

第2の実施形態では、図9(b)の例に示すように、時刻tまでDAC_CODE=0が入力され、時刻tから時刻tまでDAC_CODE=Aが入力され、時刻tから時刻tまでDAC_CODE=Bが入力され、時刻tから時刻tまでDAC_CODE=Cが入力される。これによって、レーザダイオードLDには、時刻tから時刻tまでの時間にIthが流れ、時刻tから時刻tまでの時間にIT’が流れ、時刻tから時刻tまでの時間にIが流れる。したがって、図9(b)に示すような駆動電流でレーザダイオードLDが駆動することとなり、図1(b)に示した光量で発光し、発光遅延を抑制し、かつ、ポストカードを防止することができる。 In the second embodiment, as shown in the example of FIG. 9 (b), until time t 1 is DAC_CODE = 0 is input, DAC_CODE = A from time t 1 to time t 2 is entered, the time from time t 2 DAC_CODE = B is inputted to t 3, DAC_CODE = C is input from time t 3 to time t 4. Thus, the laser diode LD, I th flows period from time t 1 to time t 2, I T 'flows time from time t 2 to time t 3, the time t 3 to time t 4 IT flows at the time of. Therefore, the laser diode LD is driven by the drive current as shown in FIG. 9 (b), emits light with the amount of light shown in FIG. 1 (b), suppresses the light emission delay, and prevents the postcard. Can be done.

次に第2の実施形態における位相分割処理および位相選択処理について、図10を以て説明する。図10は、第2の実施形態における制御信号を生成する例を示す図である。図10は、DAC回路が図9に示した駆動電流を出力するような制御を行う信号を生成する例を示している。 Next, the phase division process and the phase selection process in the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a diagram showing an example of generating a control signal according to the second embodiment. FIG. 10 shows an example in which the DAC circuit generates a signal for controlling to output the drive current shown in FIG.

図10上図は、DATA_CODEの例を示しており、DATA_CODE=0の後、1画素区間分のDATA_CODE=Xと、1画素区間分のDATA_CODE=0とが入力されている。ここで、位相分割および位相選択が行われ、電流値を制御するタイミングとしてS1,S2,S3が選択されたものとする。また、1画素区間分のDATA_CODE=Xにおける目標電流は、DAC_CODE=Cで制御される値であるものとする。 The upper figure of FIG. 10 shows an example of DATA_CODE, and after DATA_CODE = 0, DATA_CODE = X for one pixel section and DATA_CODE = 0 for one pixel section are input. Here, it is assumed that phase division and phase selection are performed, and S1, S2, and S3 are selected as timings for controlling the current value. Further, it is assumed that the target current at DATA_CODE = X for one pixel section is a value controlled by DAC_CODE = C.

このような場合、信号生成回路4は、図10下図に示すように、DAC_CODE=Cで制御される1画素区間の前における、S1のタイミングで、レーザダイオードLDに流れる駆動電流がIthとなるようなDAC_CODE=Aを生成する。また、信号生成回路4は、DAC_CODE=Cで制御される1画素区間の前であって、S1の後のS2のタイミングで、レーザダイオードLDに流れる駆動電流がIT’となるようなDAC_CODE=Bを生成する。また、信号生成回路4は、1画素区間が開始されるS3のタイミングでレーザダイオードLDに流れる駆動電流がIとなるようなDAC_CODE=Bを生成する。 In this case, the signal generating circuit 4, as shown in FIG. 10 below, in front of one pixel section is controlled by DAC_CODE = C, at the timing of S1, the drive current flowing to the laser diode LD is I th DAC_CODE = A is generated. The signal generating circuit 4, DAC_CODE = a previous controlled by one pixel interval in C, and in S2 timing after S1, DAC_CODE driving current flowing through the laser diode LD is such that I T '= Generate B. The signal generating circuit 4, the drive current flowing to the laser diode LD at a timing S3, 1 pixel period is started to generate a DAC_CODE = B such that I T.

ここまで、本発明について第1の実施形態および第2の実施形態を説明した。以下では、本発明を適用したより具体的な実施例を説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施例以外のものに適用されてもよい。 Up to this point, the first embodiment and the second embodiment of the present invention have been described. Hereinafter, more specific examples to which the present invention is applied will be described. The present invention may be applied to other than the examples described below.

[実施例1:画像投影装置]
次に、本実施形態の駆動装置1を適用した画像投影装置について、図11および図12を用いて詳細に説明する。
[Example 1: Image projection device]
Next, the image projection device to which the drive device 1 of the present embodiment is applied will be described in detail with reference to FIGS. 11 and 12.

図11は、画像投影装置の一例であるヘッドアップディスプレイ装置500を搭載した自動車400の実施形態に係る概略図である。また、図12はヘッドアップディスプレイ装置500の一例の概略図である。 FIG. 11 is a schematic view of an embodiment of an automobile 400 equipped with a head-up display device 500, which is an example of an image projection device. Further, FIG. 12 is a schematic view of an example of the head-up display device 500.

画像投影装置は、光走査により画像を投影する装置であり、例えばヘッドアップディスプレイ装置である。 The image projection device is a device that projects an image by optical scanning, for example, a head-up display device.

図11に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置500は、例えば、自動車400のウインドシールド(フロントガラス401等)の付近に設置される。ヘッドアップディスプレイ装置500から発せられる投射光Lがフロントガラス401で反射され、ユーザである観察者(運転者402)に向かう。これにより、運転者402は、ヘッドアップディスプレイ装置500によって投影された画像等を虚像として視認することができる。なお、ウインドシールドの内壁面にコンバイナを設置し、コンバイナによって反射する投射光によってユーザに虚像を視認させる構成にしてもよい。 As shown in FIG. 11, the head-up display device 500 is installed near, for example, a windshield (windshield 401, etc.) of an automobile 400. The projected light L emitted from the head-up display device 500 is reflected by the windshield 401 and heads toward the observer (driver 402) who is the user. As a result, the driver 402 can visually recognize the image or the like projected by the head-up display device 500 as a virtual image. A combiner may be installed on the inner wall surface of the windshield so that the user can visually recognize the virtual image by the projected light reflected by the combiner.

図12に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置500は、赤色、緑色、青色のレーザ光源501R,501G,501Bからレーザ光が出射される。出射されたレーザ光は、各レーザ光源に対して設けられるコリメートレンズ502,503,504と、2つのダイクロイックミラー505,506と、光量調整部507と、から構成される入射光学系を経た後、反射面14を有する可動装置13にて偏向される。そして、偏向されたレーザ光は、自由曲面ミラー509と、中間スクリーン510と、投射ミラー511とから構成される投射光学系を経て、スクリーンに投影される。なお、上記ヘッドアップディスプレイ装置500では、レーザ光源501R,501G,501B、コリメートレンズ502,503,504、ダイクロイックミラー505,506は、光源ユニット530として光学ハウジングによってユニット化されている。 As shown in FIG. 12, the head-up display device 500 emits laser light from red, green, and blue laser light sources 501R, 501G, and 501B. The emitted laser light passes through an incident optical system composed of collimating lenses 502, 503, 504 provided for each laser light source, two dichroic mirrors 505, 506, and a light amount adjusting unit 507. It is deflected by a movable device 13 having a reflecting surface 14. Then, the deflected laser beam is projected onto the screen via a projection optical system including a free-form surface mirror 509, an intermediate screen 510, and a projection mirror 511. In the head-up display device 500, the laser light sources 501R, 501G, 501B, the collimating lenses 502, 503, 504, and the dichroic mirrors 505 and 506 are unitized by an optical housing as a light source unit 530.

上記ヘッドアップディスプレイ装置500は、中間スクリーン510に表示される中間像を自動車400のフロントガラス401に投射することで、その中間像を運転者402に虚像として視認させる。 The head-up display device 500 projects the intermediate image displayed on the intermediate screen 510 onto the windshield 401 of the automobile 400, so that the driver 402 visually recognizes the intermediate image as a virtual image.

レーザ光源501R,501G,501Bから発せられる各色レーザ光は、それぞれ、コリメートレンズ502,503,504で略平行光とされ、合成部となる2つのダイクロイックミラー505,506により合成される。合成されたレーザ光は、光量調整部507で光量が調整された後、反射面14を有する可動装置13によって二次元走査される。可動装置13で二次元走査された投射光Lは、自由曲面ミラー509で反射されて歪みを補正された後、中間スクリーン510に集光され、中間像を表示する。中間スクリーン510は、マイクロレンズが二次元配置されたマイクロレンズアレイで構成されており、中間スクリーン510に入射してくる投射光Lをマイクロレンズ単位で拡大する。 The laser light of each color emitted from the laser light sources 501R, 501G, and 501B is made substantially parallel light by the collimated lenses 502, 503, and 504, and is synthesized by two dichroic mirrors 505 and 506, which are synthesis units. The combined laser light is two-dimensionally scanned by the movable device 13 having the reflecting surface 14 after the light amount is adjusted by the light amount adjusting unit 507. The projected light L two-dimensionally scanned by the movable device 13 is reflected by the free-form surface mirror 509, corrected for distortion, and then condensed on the intermediate screen 510 to display an intermediate image. The intermediate screen 510 is composed of a microlens array in which microlenses are two-dimensionally arranged, and magnifies the projected light L incident on the intermediate screen 510 in microlens units.

可動装置13は、反射面14を2軸方向に往復可動させ、反射面14に入射する投射光Lを二次元走査する。この可動装置13の駆動制御は、レーザ光源501R,501G,501Bの発光タイミングに同期して行われる。 The movable device 13 reciprocates the reflecting surface 14 in the biaxial direction, and two-dimensionally scans the projected light L incident on the reflecting surface 14. The drive control of the movable device 13 is performed in synchronization with the light emission timing of the laser light sources 501R, 501G, and 501B.

以上、画像投影装置の一例としてのヘッドアップディスプレイ装置500の説明をしたが、画像投影装置は、反射面14を有した可動装置13により光走査を行うことで画像を投影する装置であればよい。例えば、机等に置かれ、表示スクリーン上に画像を投影するプロジェクタや、観測者の頭部等に装着される装着部材に搭載され、装着部材が有する反射透過スクリーンに投影、または眼球をスクリーンとして画像を投影するヘッドマウントディスプレイ装置等にも、同様に適用することができる。 The head-up display device 500 as an example of the image projection device has been described above, but the image projection device may be a device that projects an image by performing optical scanning by a movable device 13 having a reflecting surface 14. .. For example, it is mounted on a projector that is placed on a desk or the like and projects an image on a display screen, or is mounted on a mounting member mounted on an observer's head or the like, and is projected onto a reflection / transmission screen of the mounting member, or an eyeball is used as a screen. The same can be applied to a head-mounted display device or the like that projects an image.

また、画像投影装置は、車両や装着部材だけでなく、例えば、航空機、船舶、移動式ロボット等の移動体、あるいは、その場から移動せずにマニピュレータ等の駆動対象を操作する作業ロボットなどの非移動体に搭載されてもよい。 Further, the image projection device is not only a vehicle or a mounting member, but also, for example, a moving body such as an aircraft, a ship, or a mobile robot, or a work robot that operates a drive target such as a manipulator without moving from the place. It may be mounted on a non-moving body.

なお、ヘッドアップディスプレイ装置500は、特許請求の範囲に記載の「ヘッドアップディスプレイ」の一例である。 The head-up display device 500 is an example of the "head-up display" described in the claims.

[実施例2:レーザヘッドランプ]
次に、上記本実施形態の駆動装置1を自動車のヘッドライトに適用したレーザヘッドランプ50について、図13を用いて説明する。図13は、レーザヘッドランプ50の構成の一例を説明する概略図である。
[Example 2: Laser headlamp]
Next, the laser headlamp 50 in which the drive device 1 of the present embodiment is applied to the headlight of an automobile will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a schematic view illustrating an example of the configuration of the laser headlamp 50.

レーザヘッドランプ50は、制御装置11と、光源装置12と、反射面14を有する可動装置13と、ミラー51と、透明板52とを有する。 The laser headlamp 50 includes a control device 11, a light source device 12, a movable device 13 having a reflecting surface 14, a mirror 51, and a transparent plate 52.

光源装置12は、青色のレーザ光を発する光源である。光源装置12から発せられた光は、可動装置13に入射し、反射面14にて反射される。可動装置13は、制御装置11からの信号に基づき、反射面14をXY方向に可動し、光源装置12からの青色のレーザ光をXY方向に二次元走査する。 The light source device 12 is a light source that emits a blue laser beam. The light emitted from the light source device 12 enters the movable device 13 and is reflected by the reflecting surface 14. The movable device 13 moves the reflecting surface 14 in the XY directions based on the signal from the control device 11, and scans the blue laser light from the light source device 12 in the XY directions in two dimensions.

可動装置13による走査光は、ミラー51で反射され、透明板52に入射する。透明板52は、表面又は裏面を黄色の蛍光体により被覆されている。ミラー51からの青色のレーザ光は、透明板52における黄色の蛍光体の被覆を通過する際に、ヘッドライトの色として法定される範囲の白色に変化する。これにより自動車の前方は、透明板52からの白色光で照明される。 The scanning light from the movable device 13 is reflected by the mirror 51 and incident on the transparent plate 52. The front surface or the back surface of the transparent plate 52 is covered with a yellow phosphor. The blue laser beam from the mirror 51 changes to white within the legal range of the headlight color as it passes through the yellow phosphor coating on the transparent plate 52. As a result, the front of the automobile is illuminated with white light from the transparent plate 52.

可動装置13による走査光は、透明板52の蛍光体を通過する際に所定の散乱をする。これにより自動車前方の照明対象における眩しさは緩和される。 The scanning light from the movable device 13 scatters in a predetermined manner when passing through the phosphor of the transparent plate 52. This alleviates the glare of the illuminated object in front of the vehicle.

可動装置13を自動車のヘッドライトに適用する場合、光源装置12および蛍光体の色は、それぞれ青および黄色に限定されない。例えば、光源装置12を近紫外線とし、透明板52を、光の三原色の青色、緑色および赤色の各蛍光体を均一に混ぜたもので被覆してもよい。この場合でも、透明板52を通過する光を白色に変換でき、自動車の前方を白色光で照明することができる。 When the movable device 13 is applied to the headlight of an automobile, the colors of the light source device 12 and the phosphor are not limited to blue and yellow, respectively. For example, the light source device 12 may be near ultraviolet rays, and the transparent plate 52 may be coated with a uniform mixture of blue, green, and red phosphors of the three primary colors of light. Even in this case, the light passing through the transparent plate 52 can be converted to white, and the front of the automobile can be illuminated with white light.

以上、説明した本発明の実施形態によれば、ポストカードを防止する駆動装置、光源、画像投影装置およびヘッドアップディスプレイを提供することができる。 According to the embodiment of the present invention described above, it is possible to provide a drive device, a light source, an image projection device, and a head-up display that prevent postcards.

上述した本発明の実施形態の各機能は、C、C++、C#、Java(登録商標)等で記述された装置実行可能なプログラムにより実現でき、本実施形態のプログラムは、ハードディスク装置、CD−ROM、MO、DVD、フレキシブルディスク、EEPROM(登録商標)、EPROM等の装置可読な記録媒体に格納して頒布することができ、また他装置が可能な形式でネットワークを介して伝送することができる。 Each function of the embodiment of the present invention described above can be realized by a device executable program described in C, C ++, C #, Java (registered trademark), etc., and the program of the present embodiment is a hard disk device, a CD-. It can be stored and distributed in device-readable recording media such as ROM, MO, DVD, flexible disk, EEPROM (registered trademark), and EPROM, and can be transmitted via a network in a format that other devices can. ..

以上、本発明について実施形態をもって説明してきたが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、当業者が推考しうる実施態様の範囲内において、本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。 Although the present invention has been described above with embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and as long as the present invention exerts its actions and effects within the range of embodiments that can be conceived by those skilled in the art. , Is included in the scope of the present invention.

1…駆動装置、2…位相分割回路、3…位相選択回路、4…信号生成回路、5…電流制御回路、51a〜c…バイアス回路、52a〜c…出力部、6…オン電流回路、7…オフ電流回路、11…制御装置、12…光源装置、13…可動装置、14…反射面、50…レーザヘッドランプ、51…ミラー、52…透明板、400…自動車、401…フロントガラス、402…運転者、500…ヘッドアップディスプレイ装置、501B:レーザ光源、501G:レーザ光源、501R:レーザ光源、502…コリメートレンズ、503…コリメートレンズ、504…コリメートレンズ、505…ダイクロイックミラー、506…ダイクロイックミラー、507…光量調整部、509…自由曲面ミラー、510…中間スクリーン、511…投射ミラー、LD…レーザダイオード 1 ... Drive device, 2 ... Phase division circuit, 3 ... Phase selection circuit, 4 ... Signal generation circuit, 5 ... Current control circuit, 51a to c ... Bias circuit, 52a to c ... Output unit, 6 ... On current circuit, 7 ... Off-current circuit, 11 ... Control device, 12 ... Light source device, 13 ... Movable device, 14 ... Reflective surface, 50 ... Laser head lamp, 51 ... Mirror, 52 ... Transparent plate, 400 ... Automobile, 401 ... Front glass, 402 Driver, 500 ... Head-up display device, 501B: Laser light source, 501G: Laser light source, 501R: Laser light source, 502 ... Collimating lens, 503 ... Collimating lens, 504 ... Collimating lens, 505 ... Dycroic mirror, 506 ... Dycroic mirror , 507 ... Light amount adjustment unit, 509 ... Free curved mirror, 510 ... Intermediate screen, 511 ... Projection mirror, LD ... Laser diode

特許第4432459号公報Japanese Patent No. 4432459

Claims (10)

マルチモードで発振する半導体レーザを駆動させる駆動装置であって、
前記半導体レーザに流れる電流を制御する制御手段を含み、
前記制御手段は、
前記電流を、前記半導体レーザが発振する閾値以上とする第1の制御と、
前記第1の制御の後に、前記電流を、所定のパルス幅で所定の値とする第2の制御と
を行い、
前記第1の制御において前記電流が前記閾値以上となる時間が、前記パルス幅よりも短い時間であることを特徴とする、
駆動装置。
A drive device that drives a semiconductor laser that oscillates in multiple modes.
A control means for controlling the current flowing through the semiconductor laser is included.
The control means
The first control that sets the current to be equal to or higher than the threshold value at which the semiconductor laser oscillates,
After the first control, a second control is performed in which the current is set to a predetermined value with a predetermined pulse width.
In the first control, the time during which the current becomes equal to or higher than the threshold value is shorter than the pulse width.
Drive device.
前記制御手段は、
前記第1の制御の後であって、前記第2の制御の前における、前記パルス幅よりも短い時間において、
前記電流を、前記第1の制御における電流の値よりも高く、前記第2の制御における電流よりも低い値とする第3の制御を行う、
請求項1に記載の駆動装置。
The control means
After the first control and before the second control, at a time shorter than the pulse width.
A third control is performed in which the current is set to a value higher than the value of the current in the first control and lower than the value of the current in the second control.
The drive device according to claim 1.
前記制御手段は、
前記第1の制御の後であって、前記第2の制御の前における、前記パルス幅よりも短い時間において、
前記電流を、前記第2の制御における電流よりも高い値とする第4の制御を行う、
請求項1または2に記載の駆動装置。
The control means
After the first control and before the second control, at a time shorter than the pulse width.
A fourth control is performed in which the current is set to a value higher than the current in the second control.
The drive device according to claim 1 or 2.
前記パルス幅に対応するクロック信号の位相を分割する分割手段と、
前記分割手段が分割した前記位相のうち、前記制御手段が各制御を行う位相を選択する選択手段と
を含み、
前記制御手段は、前記選択手段が選択した位相に基づいて制御を行うことを特徴とする、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の駆動装置。
A dividing means for dividing the phase of the clock signal corresponding to the pulse width, and
Among the phases divided by the dividing means, the control means includes a selection means for selecting a phase for performing each control.
The control means is characterized in that control is performed based on the phase selected by the selection means.
The drive device according to any one of claims 1 to 3.
前記制御手段は、複数のバイアス回路によって出力される電流の組み合わせによって、制御を行うことを特徴とする、
請求項1〜4のいずれか1項に記載の駆動装置。
The control means is characterized in that it controls by a combination of currents output by a plurality of bias circuits.
The drive device according to any one of claims 1 to 4.
前記制御手段は、DAC回路による電流を出力する制御によって、制御を行うことを特徴とする、
請求項1〜4のいずれか1項に記載の駆動装置。
The control means is characterized in that it is controlled by a control that outputs a current by a DAC circuit.
The drive device according to any one of claims 1 to 4.
前記パルス幅よりも短い時間と当該パルス幅との比が、1:10よりも小さいことを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の駆動装置。 The driving device according to any one of claims 1 to 6, wherein the ratio of the time shorter than the pulse width to the pulse width is smaller than 1:10. マルチモードで発振する半導体レーザと、
前記半導体レーザに流れる電流を制御する制御手段と
を含み、
前記制御手段は、
前記電流を、前記半導体レーザが発振する閾値以上とする第1の制御と、
前記第1の制御の後に、前記電流を、所定のパルス幅で所定の値とする第2の制御と
を行い、
前記第1の制御において前記電流が前記閾値以上となる時間が、前記パルス幅よりも短い時間であることを特徴とする、
光源。
A semiconductor laser that oscillates in multiple modes
Including a control means for controlling the current flowing through the semiconductor laser.
The control means
The first control that sets the current to be equal to or higher than the threshold value at which the semiconductor laser oscillates,
After the first control, a second control is performed in which the current is set to a predetermined value with a predetermined pulse width.
In the first control, the time during which the current becomes equal to or higher than the threshold value is shorter than the pulse width.
light source.
請求項8に記載の光源を備える画像投影装置。 An image projection device including the light source according to claim 8. 請求項8に記載の光源を備えるヘッドアップディスプレイ。

A head-up display comprising the light source according to claim 8.

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