JP4910622B2 - 発光素子駆動回路、発光素子駆動方法、及び該発光素子駆動回路を備えた映像表示装置 - Google Patents

Description

この発明は、発光素子駆動回路、発光素子駆動方法、及び該発光素子駆動回路を備えた映像表示装置に係り、特に、入力映像信号に基づいてレーザダイオード（半導体レーザ）などの発光素子を駆動して出力光強度を変調する場合に用いて好適な発光素子駆動回路、発光素子駆動方法、及び該発光素子駆動回路を備えた映像表示装置に関する。

プロジェクタ方式の映像表示装置では、従来からハロゲンランプが光源として用いられているが、近年では、レーザダイオードを用いた白色光源が開発されたため、このレーザダイオードを光源とする装置が実用化されている。このような映像表示装置では、光源から発せられた直進性の高い光（レーザビーム光）が走査ミラーなどの走査用デバイスによりスクリーン上に走査及び投影されて映像が表示される。このような映像表示装置により階調を表現するためには、光源からの光を何らかの手段で変調する必要がある。その手段の一つとして、レーザダイオードを駆動する電流を直接制御することにより出力光強度を変調する方法がある。また、レーザプリンタや複写機などにおいても、レーザビーム光で画像の書込みを行うためにレーザダイオードが光源として用いられているが、一般に、レーザダイオードの駆動電流が直接変調制御される。

このようなレーザダイオードでは、ある値以上の電流（閾値電流）が流れることによりレーザ発光が行われるが、温度変化や経時変化により、駆動電流／光出力特性、特に閾値電流が変動する特性を有するため、同レーザダイオードを定電流で駆動しても、閾値電流の変動に伴って出力光強度が変動するという問題点がある。この問題点を改善するために、自動光量調整（Automatic Power Control 、ＡＰＣ）が用いられる。自動光量調整では、レーザダイオードの出力光強度が検出され、この検出結果に基づいて駆動電流が制御される。一般に、自動光量調整を用いる映像表示装置や画像書込装置では、与えられた入力映像信号の各フレーム期間に含まれる非表示期間（ブランキング期間）中に光量調整用電圧が生成されてホールド回路で保持され、映像表示期間中に、上記光量調整用電圧に対応した一定の駆動電流がレーザダイオード駆動回路からレーザダイオードに供給される。

この種の発光素子駆動回路は、従来では、たとえば図２５に示すように、電流出力回路１と、バイアス電流源２と、フォトダイオード（ＰＤ）３と、電流／電圧変換回路（Ｉ−Ｖ）４と、差動増幅器５と、サンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）６とから構成され、同電流出力回路１及びバイアス電流源２にレーザダイオード７が接続されている。電流出力回路１は、入力デジタル信号Ｄｉｎ（“Ｄ₇ Ｄ₆ …Ｄ₁ Ｄ₀ ”）に対応して各電流源（1/2,1/4,1/8,1/16,1/32,1/64,1/128,1/256）の出力電流を組み合わせることにより、バイナリに増減する電流Ｉａを出力する。バイアス電流源２は、サンプルホールド回路６からの制御電圧ｃｖに基づいて制御されるバイアス電流Ｉ_BIASを出力する。フォトダイオード３は、レーザダイオード７の出力光を受光して出力光強度に対応した電流を出力する。電流／電圧変換回路（Ｉ−Ｖ）４は、フォトダイオード３の出力電流を電圧ｖａに変換する。差動増幅器５は、電流／電圧変換回路４の電圧ｖａと参照電圧ＶＲＥＦとの差分をとり、差分電圧ｖｂを出力する。サンプルホールド回路６は、差動増幅器５の差分電圧ｖｂをサンプリングパルスＳＰに基づいてサンプリングした後、ホールドして上記制御電圧ｃｖを出力する。

この発光素子駆動回路では、入力デジタル信号Ｄｉｎが電流出力回路１に入力され、同電流出力回路１から出力される電流Ｉａでレーザダイオード７が駆動される。このとき、フォトダイオード３では、レーザダイオード７の光の強度に対応した電流が出力され、同電流が電流／電圧変換回路４で電圧ｖａに変換される。電圧ｖａは差動増幅器５で参照電圧ＶＲＥＦとの差分がとられ、同差動増幅器５から差分電圧ｖｂが出力される。差分電圧ｖｂはサンプルホールド回路６でサンプリングかつホールドされ、同サンプルホールド回路６から制御電圧ｃｖが出力される。この制御電圧ｃｖに基づいてバイアス電流源２のバイアス電流Ｉ_BIASが制御され、最終的に、電流／電圧変換回路４の電圧ｖａと参照電圧ＶＲＥＦとが等しくなり、レーザダイオード７は入力デジタル信号Ｄｉｎに対応した強度の出力光を発光する。これにより、レーザダイオード７の閾値電流の変動に対して、出力光強度の変動が抑制される。

しかしながら、この発光素子駆動回路では、電流出力回路１の入力信号／出力電流特性の傾きが制御されないため、レーザダイオード７の駆動電流／光出力特性の傾き（外部微分量子効率）の変動には対応できないという問題点がある。
この問題点を改善する発光素子駆動回路として、たとえば、特許文献１に記載されたものがある。

特許文献１に記載された発光素子駆動回路（同文献では「発光素子駆動装置」）は、図２６に示すように、レーザダイオード駆動装置１０であり、レーザダイオード（ＬＤ）の光の検出電圧Ｖｍｏｎを出力するフォトダイオードを含む出力光強度検出部１１と、同出力光強度検出部１１から出力される検出電圧Ｖｍｏｎを複数の基準電圧Ｖｒｅｆ１，…，Ｖｒｅｆｎと比較する複数のコンパレータ１２₁ ，…，１２_n と、コンパレータ１２₁ ，…，１２_n の出力差分電圧を保持する複数のサンプルホールド回路１３₁ ，…，１３_n とを有している。これらのサンプルホールド回路１３₁ ，…，１３_n で保持された電圧は、電圧／電流変換回路１４₁ ，…，１４_n で電流Ｉ₁ ，…，Ｉ_n に変換された後、演算回路１５で所定のステップに基づいて演算処理が行われることで、レーザダイオードの閾値電流Ｉｔｈが求められ、同閾値電流Ｉｔｈを基準にバイアス電流Ｉ_biasが出力され、同バイアス電流Ｉ_biasは電流加算器１７の一方の加算入力として与えられる。

スイッチ回路１６は、データ入力端子２０を介して入力されるデータ（ＤＡＴＡ）に応じてオン／オフ（スイッチング）動作し、電流変換回路１４₁ から供給される電流Ｉ₁ に応じたスイッチング電流Ｉｓｗを出力し、電流加算器１７の他方の加算入力として与える。電流加算器１７は、バイアス電流Ｉ_biasとスイッチング電流Ｉｓｗとを加算して駆動回路１８に供給する。駆動回路１８は、電流加算器１７から供給される電流に応じた駆動電流をレーザダイオードのアノード側から供給して駆動する。このように、このレーザダイオード駆動装置１０では、バイアス電流Ｉ_biasとスイッチング電流Ｉｓｗとに対してＡＰＣ制御が行われるため、レーザダイオードの駆動電流／光出力特性の閾値電流の変動及び傾きの変動に対して対応することが可能となる。

一方、入力映像信号に基づく映像をＣＲＴ（Cathode Ray Tube）以外のディスプレイで表示する場合、ＣＲＴの発光輝度特性に対応するために、レーザダイオードの出力光強度に対して、いわゆるガンマ補正を行う必要がある。ガンマ補正では、レーザダイオードの出力光強度が入力映像信号のレベルの２．２乗に比例するように調整する。従って、レーザダイオードを用いたプロジェクタにおいても、レーザダイオードの出力光強度が映像信号レベルの２．２乗に比例するように、同レーザダイオードに駆動電流を流す必要がある。
特開２００３−２９８１７８号公報（要約書、図１）

しかしながら、上記従来の発光素子駆動回路では、次のような問題点があった。
すなわち、特許文献１に記載された発光素子駆動回路では、ガンマ補正を行うために、レーザダイオードの駆動電流を入力映像信号レベルの２．２乗に比例するように制御する必要があり、そのためには、入力映像信号レベルとレーザダイオードの駆動電流との対応関係を記述したＬＵＴ（ルックアップテーブル）が必要となる。ＬＵＴは大容量のメモリで構成されるため、発光素子駆動回路の回路規模が大きくなると共に、同発光素子駆動回路を集積回路で構成した場合にチップ面積が大きくなるという問題点がある。

この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、レーザダイオードの出力光強度特性にガンマ補正を行う機能を有する場合でも、比較的小さい回路規模で実現され、かつ、ＡＰＣ制御を行いながら正確にガンマ補正を行うことが可能な発光素子駆動回路、発光素子駆動方法、及び該発光素子駆動回路を備えた映像表示装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、入力信号のレベルに基づいて発光素子を変調駆動する発光素子駆動回路に係り、前記発光素子の光強度を検出し、該検出結果に基づいて光強度検出信号を生成する光強度検出手段と、前記入力信号のレベルに対して所定の非線形の関係にある複数の基準信号が設定され、前記入力信号のレベルの最小値から最大値までの変化に対応して前記各基準信号と前記光強度検出信号との差分信号を生成する差分信号生成手段と、該差分信号生成手段により生成された前記各差分信号を保持する差分信号保持手段と、該差分信号保持手段に保持されている前記各差分信号のうちの現時点の前記入力信号のレベルに対応した差分信号に基づいて前記発光素子を駆動する光強度制御手段とが設けられ、前記光強度検出手段は、前記発光素子の出力光を受光し、該出力光の光強度に対応した検出電流を出力する少なくとも１つの光検出素子と、前記光検出素子から出力される前記検出電流を光強度検出電圧に変換する少なくとも１つの電流／電圧変換回路とを備え、前記差分信号生成手段は、前記複数の基準信号として複数の基準電圧が設定され、前記光強度検出電圧と前記各基準電圧との差分をとり、前記差分信号として複数の差分電圧を出力する差動増幅器を備え、前記差分信号保持手段は、前記各差分電圧をサンプリングかつホールドして複数のホールド電圧を出力するサンプルホールド回路を備え、前記光強度制御手段は、前記複数のホールド電圧から前記入力信号のレベルに対応したホールド電圧を選択し、該選択されたホールド電圧に基づく駆動電流を前記発光素子に出力する電流出力回路を備え、かつ、前記電流出力回路は、前記入力信号のレベルの最小値から最大値までの変化に対応したｎビット（ｎ；自然数）のデジタル信号を入力し、該デジタル信号の上位（ｎ−ｋ）ビット（ｋ；自然数）に基づいて該入力信号の範囲を２＾（ｎ−ｋ）個の領域に分割し、前記各領域内で前記デジタル信号の下位ｋビットに基づいて当該電流出力回路の出力電流がバイナリで線形に増減する構成とされていることを特徴としている。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の発光素子駆動回路に係り、前記発光素子は、前記駆動電流が所定の閾値電流以下のときに自然発光する一方、該閾値電流以上のときにレーザ発光するレーザダイオードで構成され、前記電流出力回路は、前記レーザダイオードの最小の出力光強度を、該レーザダイオードが前記レーザ発光を開始するときの光強度以下とする前記駆動電流を出力する構成とされていることを特徴としている。

また、請求項３記載の発明は、請求項１記載の発光素子駆動回路に係り、前記電流出力回路は、前記デジタル信号の上位（ｎ−ｋ）ビットに基づいて前記複数のホールド電圧から１つを選択して第１の制御電圧として出力する第１の選択回路と、前記第１の制御電圧に応じた第１の電流を出力する主電流源と、前記デジタル信号の上位（ｎ−ｋ）ビットに基づいて、前記複数のホールド電圧から前記第１の制御電圧に対応したホールド電圧の次に出力されたホールド電圧を選択して第２の制御電圧として出力する第２の選択回路と、前記デジタル信号の下位ｋビットによりバイナリで線形に増減する第２の電流を出力し、かつ、該第２の電流を前記第２の制御電圧に基づいて調整する副電流源と、前記主電流源の第１の電流と前記副電流源の第２の電流とを加算する電流加算器とから構成されていることを特徴としている。

また、請求項４記載の発明は、請求項３記載の発光素子駆動回路に係り、前記電流出力回路は、前記デジタル信号の下位ｋビットの最下位ビットに相当する電流値の第３の電流を出力し、該第３の電流を前記第２の選択回路で選択された前記第２の制御電圧に応じて可変し、かつ、与えられた制御信号に基づいて前記第３の電流をオン／オフ制御する調整用電流源が設けられていることを特徴としている。

また、請求項５記載の発明は、請求項１記載の発光素子駆動回路に係り、前記差分信号生成手段は、前記複数の基準電圧から１つの基準電圧を時分割的に選択して前記差動増幅器へ送出する基準電圧選択回路が設けられていることを特徴としている。

また、請求項６記載の発明は、請求項１、３又は４記載の発光素子駆動回路に係り、１フレーム期間中に表示期間と非表示期間とを有する入力映像信号の前記非表示期間に前記デジタル信号を前記電流出力回路へ送出する一方、前記表示期間に当該入力映像信号をそのまま前記電流出力回路へ前記入力信号として送出する入力信号切替回路が設けられていることを特徴としている。

また、請求項７記載の発明は、請求項６記載の発光素子駆動回路に係り、前記複数の基準電圧は、前記入力映像信号のレベルの２．２乗に比例する関係に設定されていることを特徴としている。

また、請求項８記載の発明は、入力信号のレベルに基づいて発光素子を変調駆動する発光素子駆動回路に用いられる発光素子駆動方法に係り、光強度検出手段が、前記発光素子の光強度を検出し、該検出結果に基づいて光強度検出信号を生成する光強度検出処理と、差分信号生成手段が、前記入力信号のレベルに対して所定の非線形の関係にある複数の基準信号を設定し、前記入力信号のレベルの最小値から最大値までの変化に対応して前記各基準信号と前記光強度検出信号との差分信号を生成する差分信号生成処理と、差分信号保持手段が、生成された前記各差分信号を保持する差分信号保持処理と、光強度制御手段が、保持されている前記各差分信号のうちの現時点の前記入力信号のレベルに対応した差分信号に基づいて前記発光素子を駆動する光強度制御処理とを行い、前記光強度検出処理では、少なくとも１つの光検出素子が、前記発光素子の出力光を受光し、該出力光の光強度に対応した検出電流を出力し、かつ、少なくとも１つの電流／電圧変換回路が、前記光検出素子から出力される前記検出電流を光強度検出電圧に変換し、前記差分信号生成処理では、差動増幅器が、前記複数の基準信号として複数の基準電圧が設定され、前記光強度検出電圧と前記各基準電圧との差分をとり、前記差分信号として複数の差分電圧を出力し、前記差分信号保持処理では、サンプルホールド回路が、前記各差分電圧をサンプリングかつホールドして複数のホールド電圧を出力し、前記光強度制御処理では、電流出力回路が、前記入力信号のレベルの最小値から最大値までの変化に対応したｎビット（ｎ；自然数）のデジタル信号を入力し、該デジタル信号の上位（ｎ−ｋ）ビット（ｋ；自然数）に基づいて該入力信号の範囲を２＾（ｎ−ｋ）個の領域に分割し、前記各領域内で前記デジタル信号の下位ｋビットに基づいて当該電流出力回路の出力電流をバイナリで線形に増減することにより、前記複数のホールド電圧から前記入力信号のレベルに対応したホールド電圧を選択し、該選択されたホールド電圧に基づく駆動電流を前記発光素子に出力することを特徴としている。

また、請求項９記載の発明は、映像表示装置に係り、請求項１乃至７のいずれか一に記載の発光素子駆動回路を備えたことを特徴としている。

この発明の構成によれば、光強度検出手段により、発光素子の光強度検出信号が生成され、差分信号生成手段により、入力信号のレベルの最小値から最大値までの変化に対応して各基準信号と上記光強度検出信号との差分信号が生成され、差分信号保持手段により、上記各差分信号が保持される。そして、光強度制御手段により、上記差分信号保持手段に保持されている各差分信号のうちの現時点の入力信号のレベルに対応した差分信号に基づいて発光素子が変調駆動されるので、入力信号に対して所定の出力光強度特性を有し、かつ、発光素子の特性が温度変化や経時によって変動しても、同出力光強度特性に対する影響の少ない発光素子駆動回路を実現できる。また、各基準信号としての各基準電圧は、入力映像信号のレベルの２．２乗に比例する関係（すなわち、ガンマ特性）に設定されているので、電流出力回路が同入力映像信号に対して直接ガンマ特性に合致した駆動電流を出力することが可能となり、同入力映像信号をガンマ変換するためのルックアップテーブル（ＬＵＴ）が不要となる。このため、比較的小規模の回路構成で正確にガンマ補正が行われる発光素子駆動回路を提供することができる。

ＡＰＣ制御に用いる参照電圧（基準電圧）が複数設定され、さらに、入力映像信号に対応して、これらの参照電圧の値をガンマ特性とし、複数の映像信号レベルに対してＡＰＣ制御を行う発光素子駆動回路、発光素子駆動方法、及び同発光素子駆動回路を備えた映像表示装置を提供する。

図１は、この発明の基本原理を説明するための発光素子駆動回路の要部の電気的構成を示すブロック図である。
この発光素子駆動回路は、同図に示すように、駆動部３１と、発光素子３２と、光強度検出部３３と、参照電圧源３４₁ ，３４₂ ，…，３４_t と、差動増幅器３５₁ ，３５₂ ，…，３５_t と、サンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）３６とから構成されている。駆動部３１は、入力映像信号Ｖｉｎに対応する駆動電流Ｉ_LDを発光素子３２に供給する。発光素子３２は、レーザダイオードで構成され、駆動電流Ｉ_LDに対応する強度の光を出力する。光強度検出部３３は、発光素子３２の出力光ｐの強度に対応する検出電圧ＤＥＴを差動増幅器３５₁ ，３５₂ ，…，３５_t に供給する。参照電圧源３４₁ ，３４₂ ，…，３４_t は、入力映像信号Ｖｉｎのレベルの最小値から最大値までの変化に対応して予め定めた参照電圧ＶＲＥＦ₀ ，ＶＲＥＦ₁ ，…，ＶＲＥＦ_t-1 を発生する。

差動増幅器３５₁ ，３５₂ ，…，３５_t は、検出電圧ＤＥＴと参照電圧ＶＲＥＦ₀ ，ＶＲＥＦ₁ ，…，ＶＲＥＦ_t-1 との差分電圧ｃｖ₀ ，ｃｖ₁ ，…，ｃｖ_t-1 を出力する。サンプルホールド回路３６は、差分電圧ｃｖ₀ ，ｃｖ₁ ，…，ｃｖ_t-1 をサンプリングかつホールドして出力電圧ｈｖ₀ ，ｈｖ₁ ，…，ｈｖ_t-1 を出力する。上記駆動部３１は、出力電圧ｈｖ₀ ，ｈｖ₁ ，…，ｈｖ_t-1 を制御電圧として入力し、これらの制御電圧に基づいて上記駆動電流Ｉ_LDを制御する。

図２は、入力映像信号レベルと参照電圧との関係を示す特性図、図３は、発光素子３２の駆動電流Ｉ_LDと出力光強度との関係を示す特性図、図４は、光強度検出部３３の受光照度と検出電圧ＤＥＴとの関係を示す特性図、図５は、駆動部３１の温度ＴＰ１時における入力映像信号レベルと駆動電流Ｉ_LDとの関係を示す特性図、図６は、駆動部３１の温度ＴＰ２時における入力映像信号レベルと駆動電流Ｉ_LDとの関係を示す特性図、及び図７が、入力映像信号レベルと発光素子３２の出力光強度との関係を示す特性図である。
これらの図を参照して、図１の発光素子駆動回路の動作について説明する。

まず、図２に示すように、参照電圧は、入力映像信号レベルに対して所定の非線形の関係に設定されている。すなわち、参照電圧ＶＲＥＦ₀ は映像信号レベルＶＩＮ₀ 、参照電圧ＶＲＥＦ₁ は映像信号レベルＶＩＮ₁ 、参照電圧ＶＲＥＦ₂ は映像信号レベルＶＩＮ₂ 、以下、同様に、参照電圧ＶＲＥＦ_t-2 は映像信号レベルＶＩＮ_t-2 、及び参照電圧ＶＲＥＦ_t-1 が映像信号レベルＶＩＮ_t-1 にそれぞれ対応している。従って、図２の特性曲線は、領域Ｒ₁ ，Ｒ₂ ，…，Ｒ_t-1 に対応して（ｔ−１）個に区分され、また、参照電圧はＶＲＥＦ₀ ，ＶＲＥＦ₁ ，…，ＶＲＥＦ_t-1 のｔ個からなっている。

そして、駆動部３１により、入力映像信号Ｖｉｎに対応した駆動電流Ｉ_LDが出力され、サンプルホールド回路３６からの出力電圧（制御電圧）ｈｖ₀ ，ｈｖ₁ ，…，ｈｖ_t-1 に基づいて、同駆動電流Ｉ_LDが制御される。発光素子３２は、レーザダイオードで構成されているため、図３に示すように、駆動電流Ｉ_LDが閾値電流（Ｉ_0.1 ，Ｉ_0.2 ）以下では殆ど発光せず、同閾値電流以上では同駆動電流Ｉ_LDに比例した光強度で発光する他、周囲の温度（ＴＰ１＜ＴＰ２）の変化や経時に対応して同閾値電流及び傾き（ΔＰ／ΔＩ、外部微分量子効率）が変動する特性を有する。光強度検出部３３は、図４に示すように、受光照度Ｐ₀ ，Ｐ₁ ，…，Ｐ_t-1 に対して線形に増加する検出電圧ＤＥＴ₀ ，ＤＥＴ₁ ，…，ＤＥＴ_t-1 を出力する。サンプルホールド回路３６は、差動増幅器３５₁ ，…，３５_t から出力される差分電圧ｃｖ₀ ，ｃｖ₁ ，…，ｃｖ_t-1 を所定のタイミングでサンプリングし、サンプリング時では入力電圧（差分電圧ｃｖ₀ ，ｃｖ₁ ，…，ｃｖ_t-1 ）を通過させて出力電圧（制御電圧）ｈｖ₀ ，ｈｖ₁ ，…，ｈｖ_t-1 として出力する一方、サンプリング時以外はサンプリング時の電圧値を保持して同出力電圧ｈｖ₀ ，ｈｖ₁ ，…，ｈｖ_t-1 として出力する。

次に、周囲の温度ＴＰ１，ＴＰ２における動作（１），（２）について説明する。
（１）温度ＴＰ１における動作
ある時間Ｔ１において、図５に示すように、入力映像信号レベルがＶＩＮ₀ のとき、駆動部３１から駆動電流Ｉ_0.1 が出力され、発光素子３２に供給される。発光素子３２は、駆動電流Ｉ_0.1 に対応した光強度Ｐ₀ で発光する。光強度検出部３３では、光強度Ｐ₀ に対応した検出電圧ＤＥＴ₀ が出力され、同検出電圧ＤＥＴ₀ が差動増幅器３５₁ ，３５₂ ，…，３５_t に供給される。これらのうち、差動増幅器３５₁ では、検出電圧ＤＥＴ₀ と参照電圧ＶＲＥＦ₀ との差分がとられ、差分電圧ｃｖ₀ が出力される。サンプルホールド回路３６では、差分電圧ｃｖ₀ がサンプリングされて制御電圧ｈｖ₀ として駆動部３１に出力される。駆動部３１では、制御電圧ｈｖ₀ に基づいて駆動電流Ｉ_0.1 が制御される。従って、この時間Ｔ１では、ＡＰＣループとして、“駆動部３１→発光素子３２→光強度検出部３３→検出電圧ＤＥＴ₀ →差動増幅器３５₁ →差分電圧ｃｖ₀ →サンプルホールド回路３６→制御電圧ｈｖ₀ →駆動部３１”が形成され、発光素子３２が参照電圧ＶＲＥＦ₀ で決まる光強度Ｐ₀ で発光するように、このときの制御電圧ｈｖ₀ の値が定まる。

次に、ある時間Ｔ２において、入力映像信号レベルがＶＩＮ₁ のとき、駆動部３１から駆動電流Ｉ_1.1 が出力され、発光素子３２に供給される。発光素子３２は、駆動電流Ｉ_1.1 に対応した光強度Ｐ₁ で発光する。光強度検出部３３では、光強度Ｐ₁ に対応した検出電圧ＤＥＴ₁ が出力され、同検出電圧ＤＥＴ₁ が差動増幅器３５₁ ，３５₂ ，…，３５_t に供給される。これらのうち、差動増幅器３５₂ では、検出電圧ＤＥＴ₁ と参照電圧ＶＲＥＦ₁ との差分がとられ、差分電圧ｃｖ₁ が出力される。サンプルホールド回路３６では、差分電圧ｃｖ₁ がサンプリングされて制御電圧ｈｖ₁ として駆動部３１に出力される。駆動部３１では、制御電圧ｈｖ₁ に基づいて駆動電流Ｉ_1.1 が制御される。従って、この時間Ｔ２では、ＡＰＣループとして、“駆動部３１→発光素子３２→光強度検出部３３→検出電圧ＤＥＴ₁ →差動増幅器３５₂ →差分電圧ｃｖ₁ →サンプルホールド回路３６→制御電圧ｈｖ₁ →駆動部３１”が形成され、発光素子３２が参照電圧ＶＲＥＦ₁ で決まる光強度Ｐ₁ で発光するように、このときの制御電圧ｈｖ₁ の値が定まる。

以下、同様に、入力映像信号レベル、及び同入力映像信号レベルに対応づけられた参照電圧を切り替えてＡＰＣ制御を行うことにより、発光素子３２が参照電圧ＶＲＥＦ₀ ，…，ＶＲＥＦ_t-1で決まる光強度Ｐ₀ ，…，Ｐ_t-1 で発光するように、サンプルホールド回路３６から出力される制御電圧ｈｖ₀ ，ｈｖ₁ ，…，ｈｖ_t-1 が定まる。この結果、入力映像信号レベルに対して、駆動部３１から出力される駆動電流Ｉ_LDは、図５に示す特性となる。さらに、参照電圧ＶＲＥＦ₀ ，…，ＶＲＥＦ_t-1 が入力信号レベルと非線形の関係にあるため、図７に示すように、発光素子３２の出力光強度も、入力信号レベルに対して非線形の関係にある。

（２）温度ＴＰ２における動作
ある時間Ｔ１において、図６に示すように、入力映像信号レベルがＶＩＮ₀ のとき、駆動部３１から駆動電流Ｉ_0.2 が出力され、発光素子３２に供給される。発光素子３２は、駆動電流Ｉ_0.2 に対応した光強度Ｐ₀ で発光する。光強度検出部３３では、光強度Ｐ₀ に対応した検出電圧ＤＥＴ₀ が出力され、同検出電圧ＤＥＴ₀ が差動増幅器３５₁ ，３５₂ ，…，３５_t に供給される。差動増幅器３５₁ では、検出電圧ＤＥＴ₀ と参照電圧ＶＲＥＦ₀ との差分電圧ｃｖ₀ が出力される。サンプルホールド回路３６では、差分電圧ｃｖ₀ がサンプリングされて制御電圧ｈｖ₀ として駆動部３１に出力される。駆動部３１では、制御電圧ｈｖ₀ に基づいて駆動電流Ｉ_0.2 が制御される。従って、この時間Ｔ１では、ＡＰＣループとして、“駆動部３１→発光素子３２→光強度検出部３３→検出電圧ＤＥＴ₀ →差動増幅器３５₁ →差分電圧ｃｖ₀ →サンプルホールド回路３６→制御電圧ｈｖ₀ →駆動部３１”が形成され、発光素子３２が参照電圧ＶＲＥＦ₀ で決まる強度Ｐ₀ の光を発光するように、このときの制御電圧ｈｖ₀ の値が定まる。

従って、温度がＴＰ１からＴＰ２に変化しても、参照電圧ＶＲＥＦ₀ ，…，ＶＲＥＦ_t-1 で決まる光強度Ｐ₀ ，…，Ｐ_t-1 で発光素子３２が発光するように、サンプルホールド回路３６から出力される制御電圧ｈｖ₀ ，ｈｖ₁ ，…，ｈｖ_t-1 が定まり、入力映像信号レベルに対して、駆動部３１の出力電流は図６に示す特性となる。その結果、この発光素子駆動回路は、温度が変化しても、ある入力映像信号レベルに対して発光素子３２の出力光強度が常に一定となるように動作すると共に、発光素子３２の出力光強度が入力映像信号レベルに対して所定の非線形の特性を有するように動作する。

図８は、この発明の第１の実施例である発光素子駆動回路の要部の電気的構成を示すブロック図である。
この例の発光素子駆動回路は、同図に示すように、入力信号切替回路４１と、電流出力回路４２と、レーザダイオード（ＬＤ）４３と、フォトダイオード（ＰＤ）４４₁ ，４４₂ ，…，４４_2mと、電流／電圧変換回路４５₁ ，４５₂ ，…，４５_2mと、差動増幅器４６₁ ，４６₂ ，…，４６_2mと、タイミング信号生成回路４７と、サンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）４８とから構成されている。入力信号切替回路４１は、入力映像信号ＤＩＮ₀ ，ＤＩＮ₁ ，…，ＤＩＮ_n-1 を入力し、制御信号ＣＮＴ１に基づいて、映像表示期間では、同入力映像信号をそのまま入力デジタル信号Ｄ₀ ，…，Ｄ_n-1 として通過させて電流出力回路４２に送出する一方、ブランキング期間では、同入力デジタル信号の下位ビット（Ｄ₀ ，…，Ｄ_k-1 ）については１クロック毎にオール“０”（“００…００”）とオール“１”（“１１…１１”）を交互に切り替えて出力し、同入力デジタル信号の上位ビット（Ｄ_k ，…，Ｄ_n-1 ）については２クロック毎に“１”ずつインクリメントして出力する。

電流出力回路４２は、入力デジタル信号Ｄ₀ ，Ｄ₁ ，…，Ｄ_n-1 、サンプルホールド回路４８からの制御電圧ＶＭ_m-1 ，…，ＶＭ₀ 及び制御電圧ＶＳ_m-1 ，…，ＶＳ₀ に基づいて、レーザダイオード４３に駆動電流Ｉ_LDを供給する。レーザダイオード４３は、閾値電流以下の駆動電流では自然発光を行い、同閾値電流以上の駆動電流ではレーザ発光を行う。通常、レーザダイオード４３を発光させるときは閾値電流以上の駆動電流を与え、レーザ発光領域で使用する。また、レーザダイオード４３は、温度変化及び経時に対して閾値電流及び外部微分量子効率（ΔＰ／ΔＩ）が変動する特性を有する。フォトダイオード４４₁ ，４４₂ ，…，４４_2mは、レーザダイオード４３の出力光を受光し、受光照度に対応した電流を出力する。電流／電圧変換回路４５₁ ，４５₂ ，…，４５_2mは、フォトダイオード４４₁ ，４４₂ ，…，４４_2mの各出力電流に対して線形比例する検出電圧ＤＥＴを出力する。差動増幅器４６₁ ，４６₂ ，…，４６_2mは、検出電圧ＤＥＴの電圧値と参照電圧ＶＲＥＦ₀ ，ＶＲＥＦ₁ ，…，ＶＲＥＦ_2m-1との差分電圧ＣＭ₀ ，ＣＭ₁ ，…，ＣＭ_2m-1を出力する。

サンプルホールド回路４８は、制御信号ＣＮＴ２に基づいて、１クロック毎に、差分電圧ＣＭ₀ をサンプリングして制御電圧ＶＭ₀ 、差分電圧ＣＭ₁ をサンプリングして制御電圧ＶＳ₀ 、差分電圧ＣＭ₂ をサンプリングして制御電圧ＶＭ₁ 、以下、同様に、差分電圧ＣＭ_2m-2をサンプリングして制御電圧ＶＭ_m-1 、及び差分電圧ＣＭ_2m-1をサンプリングして制御電圧ＶＳ_m-1 として出力し、サンプリング時以外では、これらの制御電圧をサンプリング時の電圧値に保持（ホールド）する。タイミング信号生成回路４７は、ブランキング期間に、クロックＣＬＫと同期して入力信号切替回路４１の出力（入力デジタル信号Ｄ₀ ，Ｄ₁ ，…，Ｄ_n-1 ）を切り替えるための制御信号ＣＮＴ１を出力すると共に、クロックＣＬＫと同期してサンプルホールド回路４８のサンプリングの対象となる差分電圧ＣＭ₀ ，ＣＭ₁ ，…，ＣＭ_2m-1 を切り替えるための制御信号ＣＮＴ２を出力する。

図９は、図８中の電流出力回路４２の要部の電気的構成を示すブロック図である。
この電流出力回路４２は、同図９に示すように、選択回路５１と、主電流源５２と、選択回路５３と、副電流源５４と、電流加算器５５とから構成されている。この電流出力回路４２では、入力デジタル信号の上位ビット（Ｄ_k ，…，Ｄ_n-1 ）がオール“０”のとき、選択回路５１がサンプルホールド回路４８からの制御電圧ＶＭ₀ を選択して制御電圧ＶＭ_out として出力し、また、選択回路５３が制御電圧ＶＳ₀ を選択して制御電圧ＶＳ_out として出力する。以下、上位ビット（Ｄ_k ，…，Ｄ_n-1 ）が“１”だけインクリメントするたびに、選択回路５１は制御電圧ＶＭ₁ ，…，ＶＭ_m-1 を順次選択し、選択回路５３が制御電圧ＶＳ₁ ，…，ＶＳ_m-1 を順次選択する。主電流源５２は選択回路５１からの制御電圧ＶＭ_out に正比例した電流Ｉ_M を出力し、副電流源５４は入力デジタル信号の下位ビット（Ｄ₀ ，…，Ｄ_k-1 ）がオール“０”のときは電流を出力せず、下位ビット（Ｄ₀ ，…，Ｄ_k-1 ）がオール“１”のときに選択回路５３からの制御電圧ＶＳ_out に正比例した最大電流Ｉ_SALL1 を電流Ｉ_S として出力する。電流加算器５５は、電流Ｉ_M と電流Ｉ_S とを加算して出力電流Ｉ_OUT （すなわち、駆動電流Ｉ_LD）を出力する。

図１０は、図８の発光素子駆動回路の動作を説明するタイムチャート、図１１は、入力映像信号レベルと参照電圧との関係を示す特性図、図１２は、レーザダイオード４３の駆動電流Ｉ_LDと出力光強度との関係を示す特性図、図１３は、フォトダイオードの受光照度と出力電流との関係を示す特性図、図１４は、電流出力回路４２の温度ＴＰ１時における入力映像信号レベルと駆動電流Ｉ_LDとの関係を示す特性図、図１５は、電流出力回路４２の温度ＴＰ２時における入力映像信号レベルと駆動電流Ｉ_LDとの関係を示す特性図、図１６は、入力映像信号レベルとレーザダイオード４３の出力光強度との関係を示す特性図、及び図１７が、入力映像信号レベルとデジタルデータとの関係を示す図である。
これらの図を参照して、この例の発光素子駆動回路に用いられる発光素子駆動方法の処理内容について説明する。
この発光素子駆動回路では、レーザダイオード４３の光強度検出電圧（検出電圧ＤＥＴ）が生成され（光強度検出処理）、入力信号（入力映像信号ＤＩＮ₀ ，ＤＩＮ₁ ，…，ＤＩＮ_n-1 ）のレベルの最小値から最大値までの変化に対応して各基準電圧（参照電圧ＶＲＥＦ₀ ，ＶＲＥＦ₁ ，…，ＶＲＥＦ_2m-1）と上記光強度検出電圧ＤＥＴとの差分電圧ＣＭ₀ ，ＣＭ₁ ，…，ＣＭ_2m-1が順次生成され（差分電圧生成処理）、同各差分電圧がサンプリングされて保持される（差分電圧保持処理）。そして、保持されている各差分電圧のうちの現時点の入力信号のレベルに対応した差分電圧に基づいてレーザダイオード４３の駆動電流Ｉ_LDが制御され（光強度制御処理）、同レーザダイオード４３が変調駆動される。

図１０では、ブランキング期間（非表示期間）中の動作が示され、同期信号ＳＹＮＣが低レベル（以下、“Ｌ”という）期間がブランキング期間となっている。また、図１１では、ガンマ特性曲線が表され、参照電圧は、入力映像信号レベルの２．２乗と比例関係にある。すなわち、同図１１では、参照電圧ＶＲＥＦ₀ は、入力映像信号レベルＶＩＮ₀ （すなわち、図１７に示すｎビットデジタル信号の上位（ｎ−ｋ）ビットが“００…００”、及び下位ｋビットが“００…００”）に対応する。参照電圧ＶＲＥＦ₁ は、入力映像信号レベルＶＩＮ₁ （すなわち、上位（ｎ−ｋ）ビットが“００…００”、及び下位ｋビットが“１１…１１”）に対応する。参照電圧ＶＲＥＦ₂ は、入力映像信号レベルＶＩＮ₂ （すなわち、上位（ｎ−ｋ）ビットが“００…０１”、及び下位ｋビットが“００…００”）に対応する。参照電圧ＶＲＥＦ₃ は、入力映像信号レベルＶＩＮ₃ （すなわち、上位（ｎ−ｋ）ビットが“００…０１”、及び下位ｋビットが“１１…１１”）に対応する。以下、同様に、参照電圧ＶＲＥＦ_2m-1は、入力映像信号レベルＶＩＮ_2m-1（すなわち、上位（ｎ−ｋ）ビットが“１１…１１”、及び下位ｋビットが“１１…１１”）に対応する。よって、このガンマ曲線は、２＾（ｎ−ｋ）個（＝ｍ個）の範囲に区分され、参照電圧は、ＶＲＥＦ₀ ，ＶＲＥＦ₁ ，…，ＶＲＥＦ_2m-1の２ｍ個からなっている。なお、上位（ｎ−ｋ）ビットのｎ及びｋは、たとえば、ｎ＝８及びｋ＝６、乃至ｎ＝１２及びｋ＝８に設定されている。

タイミング信号生成回路４７では、ブランキング期間（すなわち、同期信号ＳＹＮＣが“Ｌ”の期間）に、クロックＣＬＫと同期して入力信号切替回路４１の出力（Ｄ₀ ，…，Ｄ_n-1 ）を切り替えるための制御信号ＣＮＴ１が出力されると共に、クロックＣＬＫと同期してサンプルホールド回路４８のサンプリングの対象となる信号（差分電圧ＣＭ₀ ，ＣＭ₁ ，…，ＣＭ_2m-1 ）を切り替えるための制御信号ＣＮＴ２が出力される。入力信号切替回路４１では、映像表示期間において、入力映像信号（ＤＩＮ₀ ，…，ＤＩＮ_k-1 ）がそのまま入力デジタル信号Ｄ₀ ，…，Ｄ_n-1 として通過して電流出力回路４２に送出される一方、ブランキング期間において、図１０に示すように、同入力デジタル信号の下位ビット（Ｄ₀ ，…，Ｄ_k-1 ）については１クロック毎にオール“０”（“００…００”）とオール“１”（“１１…１１”）とが交互に切り替えて出力され、同入力デジタル信号の上位ビット（Ｄ_k ，…，Ｄ_n-1 ）については、“００…００”から始まって２クロック毎に“１”ずつインクリメントして“１１…１１”まで出力される。

レーザダイオード４３では、図１２に示すように、閾値電流（Ｉ_0.1 ，Ｉ_0.2 ）以下の駆動電流Ｉ_LDでは自然発光が行われ、同閾値電流以上の駆動電流Ｉ_LDではレーザ発光が行われる。また、レーザダイオード４３は、温度の変動に対して閾値電流及び外部微分量子効率（ΔＰ／ΔＩ）が変動し、温度ＴＰ１では、閾値電流がＩ_0.1 、及び外部微分量子効率がΔＰ₁ ／ΔＩ₁ 、温度ＴＰ２では、閾値電流がＩ_0.2 、及び外部微分量子効率がΔＰ₂ ／ΔＩ₂ となる。フォトダイオード４４₁ ，…，４４_2mでは、図１３に示すように、受光照度Ｐに対して線形に増加する電流Ｉが出力される。

この発光素子駆動回路では、温度ＴＰ１において、図１０に示すように、ブランキング期間開始後、時間Ｔ₁ において、入力信号切替回路４１から、入力デジタル信号の上位ビット（Ｄ_k ，…，Ｄ_n-1 ）及び下位ビット（Ｄ₀ ，…，Ｄ_k-1 ）共にオール“０”が出力される。よって、電流出力回路４２の選択回路５１は制御電圧ＶＭ₀ を選択し、主電流源５２は制御電圧ＶＭ₀ に応じた電流Ｉ_M （＝Ｉ_0.1 ）を出力し、副電流源５４は電流を出力しない。このため、電流出力回路４２は、駆動電流Ｉ_LD（＝Ｉ_0.1 ）を出力し、レーザダイオード４３に供給する。レーザダイオード４３は、このときの駆動電流Ｉ_LD（＝Ｉ_0.1 ）に対応した光強度Ｐ₀ で発光する。フォトダイオード４４₁ ，４４₂ ，…，４４_2mは、この光強度Ｐ₀ に応じた検出電流Ｉ_PD0 を電流／電圧変換回路４５₁ ，４５₂ ，…，４５_2mに出力し、同電流／電圧変換回路４５₁ ，４５₂ ，…，４５_2mから検出電圧ＤＥＴが差動増幅器４６₁ ，４６₂ ，…，４６_2mの反転入力（−）に供給される。

差動増幅器４６₁ では、検出電圧ＤＥＴの電圧値と参照電圧ＶＲＥＦ₀ との差分電圧ＣＭ₀ が出力される。サンプルホールド回路４８では、差分電圧ＣＭ₀ がサンプリングされて制御電圧ＶＭ₀ として出力される。よって、時間Ｔ₁ では、ＡＰＣループとして、“制御電圧ＶＭ₀ →主電流源５２→レーザダイオード４３→フォトダイオード４４₁ →電流／電圧変換回路４５₁ →検出電圧ＤＥＴ→差動増幅器４６₁ →差分電圧ＣＭ₀ →サンプルホールド回路４８→制御電圧ＶＭ₀ ”が形成され、レーザダイオード４３が参照電圧ＶＲＥＦ₀ に対応した光強度Ｐ₀ で発光するように制御電圧ＶＭ₀ の電圧値が定まる。

時間Ｔ₂ では、入力信号切替回路４１は、入力デジタル信号の上位ビット（Ｄ_k ，…，Ｄ_n-1 ）にオール“０”、及び下位ビット（Ｄ₀ ，…，Ｄ_k-1 ）にオール“１”を出力する。よって、電流出力回路４２の主電流源５２から制御電圧ＶＭ₀ に応じた電流Ｉ_M （＝Ｉ_0.1 ）が出力され、副電流源５４からが制御電圧ＶＳ₀ に応じた電流Ｉ_S （＝Ｉ_SALL1 ＝Ｉ_S1.1）が出力され、電流加算器５５で電流Ｉ_M と電流Ｉ_S とが加算される。このため、電流出力回路４２から駆動電流Ｉ_LD（＝Ｉ_1.1 ）が出力され、レーザダイオード４３に供給される。レーザダイオード４３は、このときの駆動電流Ｉ_LD（＝Ｉ_1.1 ）に応じた光強度Ｐ₁ で発光する。フォトダイオード４４₂ は、この光強度Ｐ₁ に応じた検出電流Ｉ_PD1 を電流／電圧変換回路４５₁ ，４５₂ ，…，４５_2mに出力し、検出電圧ＤＥＴとして差動増幅器４６₁ ，４６₂ ，…，４６_2mの反転入力（−）に供給する。

差動増幅器４６₂ では、検出電圧ＤＥＴの電圧値と参照電圧ＶＲＥＦ₁ との差分電圧ＣＭ₁ が出力される。サンプルホールド回路４８では、差分電圧ＣＭ₁ がサンプリングされて制御電圧ＶＳ₀ として出力される。よって、時間Ｔ₂ では、ＡＰＣループとして、“制御電圧ＶＳ₀ →副電流源５４→レーザダイオード４３→フォトダイオード４４₂ →電流／電圧変換回路４５₂ →検出電圧ＤＥＴ₂ →差動増幅器４６₂ →差分電圧ＣＭ₁ →サンプルホールド回路４８→制御電圧ＶＳ₀ ”が形成され、レーザダイオード４３が参照電圧ＶＲＥＦ₁ に対応した光強度Ｐ₁ で発光するように制御電圧ＶＳ₀ の電圧値が定まる。

時間Ｔ₃ では、入力信号切替回路４１は、入力デジタル信号の上位ビット（Ｄ_k ，…，Ｄ_n-1 ）に“００…０１”、及び下位ビット（Ｄ₀ ，…，Ｄ_k-1 ）にオール“０”を出力する。よって、電流出力回路４２の主電流源５２から、制御電圧ＶＭ₁ に応じた電流Ｉ_M （＝Ｉ_2.1 ）が出力され、副電流源５４は電流を出力しない。このため、電流出力回路４２から駆動電流Ｉ_LD（＝Ｉ_2.1 ）が出力され、レーザダイオード４３に供給される。レーザダイオード４３は、このときの駆動電流Ｉ_LD（＝Ｉ_2.1 ）に応じた光強度Ｐ₂ で発光する。フォトダイオード４４₃ は、この光強度Ｐ₂ に応じた検出電流Ｉ_PD2 を電流／電圧変換回路４５₁ ，４５₂ ，…，４５_2mに出力し、検出電圧ＤＥＴとして差動増幅器４６₁ ，４６₂ ，…，４６_2mの反転入力（−）に供給する。差動増幅器４６₃ では、検出電圧ＤＥＴの電圧値と参照電圧ＶＲＥＦ₂ との差分電圧ＣＭ₂ が出力される。サンプルホールド回路４８では、差分電圧ＣＭ₂ がサンプリングされて制御電圧ＶＭ₁ として出力される。よって、時間Ｔ₃ では、ＡＰＣループとして、“制御電圧ＶＭ₁ →主電流源５２→レーザダイオード４３→フォトダイオード４４₃ →電流／電圧変換回路４５₃ →検出電圧ＤＥＴ→差動増幅器４６₃ →差分電圧ＣＭ₂ →サンプルホールド回路４８→制御電圧ＶＭ₁ ”が形成され、レーザダイオード４３が参照電圧ＶＲＥＦ₂ に対応した光強度Ｐ₂ で発光するように制御電圧ＶＭ₁ の電圧値が定まる。

時間Ｔ₄ では、入力信号切替回路４１は、入力デジタル信号の上位ビット（Ｄ_k ，…，Ｄ_n-1 ）に“００…０１”、及び下位ビット（Ｄ₀ ，…，Ｄ_k-1 ）にオール“１”を出力する。よって、電流出力回路４２の主電流源５２から制御電圧ＶＭ₁ に応じた電流Ｉ_M （＝Ｉ_2.1 ）が出力され、副電流源５４から制御電圧ＶＳ₁ に応じた電流Ｉ_S （＝Ｉ_SALL1 ＝Ｉ_S3.1）が出力され、電流加算器５５で電流Ｉ_M と電流Ｉ_S とが加算される。このため、電流出力回路４２から駆動電流Ｉ_LD（＝Ｉ_3.1 ）が出力され、レーザダイオード４３に供給される。レーザダイオード４３は、このときの駆動電流Ｉ_LD（＝Ｉ_3.1 ）に応じた光強度Ｐ₃ で発光する。フォトダイオード４４₄ は、この光強度Ｐ₃ に応じた検出電流Ｉ_PD3 を電流／電圧変換回路４５₄ に出力し、検出電圧ＤＥＴとして差動増幅器４６₁ ，４６₂ ，…，４６_2mの反転入力（−）に供給する。差動増幅器４６₄ では、検出電圧ＤＥＴの電圧値と参照電圧ＶＲＥＦ₃ との差分電圧ＣＭ₃ が出力される。サンプルホールド回路４８では、差分電圧ＣＭ₃ がサンプリングされて制御電圧ＶＳ₁ として出力される。よって、時間Ｔ₄ では、ＡＰＣループとして、“制御電圧ＶＳ₁ →副電流源５４→レーザダイオード４３→フォトダイオード４４₄ →電流／電圧変換回路４５₄ →検出電圧ＤＥＴ→差動増幅器４６₄ →差分電圧ＣＭ₃ →サンプルホールド回路４８→制御電圧ＶＳ₁ ”が形成され、レーザダイオード４３が参照電圧ＶＲＥＦ₃ に対応した光強度Ｐ₃ で発光するように制御電圧ＶＳ₁ の電圧値が定まる。

以下、入力信号切替回路４１から出力される入力デジタル信号の上位ビット（Ｄ_k ，…，Ｄ_n-1 ）と下位ビット（Ｄ₀ ，…，Ｄ_k-1 ）、及びサンプルホールド回路４８のサンプリングの対象となる差分電圧ＣＭ₀ ，…，ＣＭ_2m-1を切り替えることにより、参照電圧ＶＲＥＦ₀ ，…，ＶＲＥＦ_2m-1に対応した光強度Ｐ₀ ，…，Ｐ_2m-1でレーザダイオード４３が発光するように制御電圧ＶＭ₀ ，…，ＶＭ_m-1 及び制御電圧ＶＳ₀ ，…，ＶＳ_m-1 が定まる。この結果、入力映像信号レベルに対する電流出力回路４２の出力電流Ｉ_LDは、たとえば図１４に示す特性となる。さらに、参照電圧ＶＲＥＦ₀ ，ＶＲＥＦ₁ ，…，ＶＲＥＦ_2m-1が入力映像信号レベルの２．２乗と比例関係にあるため、図１６に示すように、レーザダイオード４３の出力光強度は、入力映像信号レベルの２．２乗に比例したガンマ特性を有する。

また、この発光素子駆動回路は、温度がＴＰ１からＴＰ２に変化しても、図１５に示すように、参照電圧ＶＲＥＦ₀ ，ＶＲＥＦ₁，…，ＶＲＥＦ_2m-1に対応した光強度Ｐ₀ ，…，Ｐ_2m-1でレーザダイオード４３が発光するように制御電圧ＶＭ₀ ，…，ＶＭ_m-1 及び制御電圧ＶＳ₀ ，…，ＶＳ_m-1 が定まるように動作する。

なお、この実施例の動作では、同一のブランキング期間で制御電圧ＶＭ₀ ，…，ＶＭ_m-1 及び制御電圧ＶＳ₀ ，…，ＶＳ_m-1 の全てについてＡＰＣ制御が行われるが、複数の異なるブランキング期間において個々に制御電圧ＶＭ₀ ，…，ＶＭ_m-1 及び制御電圧ＶＳ₀ ，…，ＶＳ_m-1 についてＡＰＣ制御を行っても良い。また、入力信号切替回路４１の出力を切り替えるタイミングと、サンプルホールド回路４８のサンプリング対象信号を切り替えるタイミングを１クロック毎に行っていたが、複数クロック毎に行っても良いし、また、クロックＣＬＫに同期しなくても良い。

以上のように、この第１の実施例では、レーザダイオード４３の光強度検出電圧（検出電圧ＤＥＴ）が生成され、また、入力信号（入力映像信号ＤＩＮ₀ ，ＤＩＮ₁ ，…，ＤＩＮ_n-1 ）のレベルの最小値から最大値までの変化に対応した複数の基準電圧（参照電圧ＶＲＥＦ₀ ，ＶＲＥＦ₁ ，…，ＶＲＥＦ_2m-1）が設定され、各基準電圧と上記光強度検出電圧ＤＥＴとの差分電圧ＣＭ₀ ，ＣＭ₁ ，…，ＣＭ_2m-1が生成され、これらの各差分電圧のうちの現時点の入力信号のレベルに対応した差分電圧に基づいて駆動電流Ｉ_LDが制御されるので、温度が変化しても、ある入力レベルに対してレーザダイオード４３の出力光強度が常に一定となり、また、同レーザダイオード４３の出力光強度が入力映像信号レベルの２．２乗に比例したガンマ特性を有するので、比較的小規模の回路構成で正確にガンマ補正が行われる。

図１８は、この発明の第２の実施例である発光素子駆動回路の要部の電気的構成を示すブロック図であり、第１の実施例を示す図８中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
この例の発光素子駆動回路では、同図１８に示すように、図８中のフォトダイオード４４₁ ，４４₂ ，…，４４_2m、電流／電圧変換回路４５₁ ，４５₂ ，…，４５_2m、差動増幅器４６₁ ，４６₂ ，…，４６_2m、タイミング信号生成回路４７及びサンプルホールド回路４８に代えて、１つのフォトダイオード４４、１つの電流／電圧変換回路４５、１つの差動増幅器４６、タイミング信号生成回路４７Ａ及びサンプルホールド回路４８Ａが設けられ、また、新たに選択回路４９が設けられている。

フォトダイオード４４は、レーザダイオード４３の出力光を受光し、受光照度に対応した電流を出力する。電流／電圧変換回路４５は、フォトダイオード４４の出力電流に対して線形比例する検出電圧ＤＥＴを出力する。選択回路４９は、タイミング信号生成回路４７Ａから出力される制御信号ＣＮＴ３に基づいて、参照電圧ＶＲＥＦ₀ ，…，ＶＲＥＦ_2m-1から１つを選択して参照電圧ＶＲＥＦとして出力する。差動増幅器４６は、検出電圧ＤＥＴの電圧値と参照電圧ＶＲＥＦとの差分電圧ＣＭを出力する。サンプルホールド回路４８Ａは、制御信号ＣＮＴ２に基づいて、１クロック毎に、サンプリングの対象となる差分電圧ＣＭをサンプリングして制御電圧ＶＭ₀ ，…，ＶＭ_m-1 及び制御電圧ＶＳ₀ ，…，ＶＳ_m-1 として出力し、サンプリング時以外では、これらの制御電圧をサンプリング時の電圧値に保持する。タイミング信号生成回路４７Ａは、タイミング信号生成回路４７の機能に加え、選択回路４９に入力される参照電圧ＶＲＥＦ₀ ，…，ＶＲＥＦ_2m-1を制御信号ＣＮＴ２と同期して選択するための制御信号ＣＮＴ３を出力する。他は、図１と同様の構成である。

図１９は、図１８の発光素子駆動回路の動作を説明するタイムチャートである。
この図を参照して、この例の発光素子駆動回路に用いられる発光素子駆動方法の処理内容について説明する。
この発光素子駆動回路では、図１９に示すように、ブランキング期間開始後、時間Ｔ₁ において、入力信号切替回路４１では、入力デジタル信号の上位ビット（Ｄ_k ，…，Ｄ_n-1 ）、及び下位ビット（Ｄ₀ ，…，Ｄ_k-1 ）共にオール“０”が出力される。よって、電流出力回路４２の選択回路５１では制御電圧ＶＭ₀ が選択され、主電流源５２では制御電圧ＶＭ₀ に応じた電流Ｉ_M （＝Ｉ_0.1 ）が出力され、副電流源５４からは電流が出力されない。このため、電流出力回路４２から駆動電流Ｉ_LD（＝Ｉ_0.1 ）が出力され、レーザダイオード４３に供給される。レーザダイオード４３は、このときの駆動電流Ｉ_LD（＝Ｉ_0.1 ）に応じた光強度Ｐ₀ で発光する。フォトダイオード４４では、この光強度Ｐ₀ に応じた検出電流Ｉ_PD0 が電流／電圧変換回路４５に出力され、同電流／電圧変換回路４５から検出電圧ＤＥＴが差動増幅器４６の反転入力（−）に供給される。選択回路４９では、制御信号ＣＮＴ３に基づいて参照電圧ＶＲＥＦ₀ が選択され、差動増幅器４６の非反転入力（＋）に供給される。差動増幅器４６では、検出電圧ＤＥＴの電圧値と参照電圧ＶＲＥＦ₀ との差分電圧ＣＭが出力される。

サンプルホールド回路４８Ａでは、差分電圧ＣＭがサンプリングされて制御電圧ＶＭ₀ として出力される。よって、時間Ｔ₁ では、ＡＰＣループとして、“制御電圧ＶＭ₀ →主電流源５２→レーザダイオード４３→フォトダイオード４４→電流／電圧変換回路４５→検出電圧ＤＥＴ→差動増幅器４６→差分電圧ＣＭ→サンプルホールド回路４８Ａ→制御電圧ＶＭ₀ ”が形成され、レーザダイオード４３が参照電圧ＶＲＥＦ₀ に対応した光強度Ｐ₀ で発光するように制御電圧ＶＭ₀ の電圧値が定まる。以下、入力信号切替回路４１が出力する入力デジタル信号の上位ビット（Ｄ_k ，…，Ｄ_n-1 ）と下位ビット（Ｄ₀ ，…，Ｄ_k-1 ）、選択回路４９Ａの入力信号（参照電圧ＶＲＥＦ₀ ，…，ＶＲＥＦ_2m-1）、及びサンプルホールド回路４８Ａの出力（制御電圧ＶＭ₀ ，…，ＶＭ_m-1 、制御電圧ＶＳ₀ ，…，ＶＳ_m-1 ）を切り替えることにより、参照電圧ＶＲＥＦ₀ ，…，ＶＲＥＦ_2m-1に対応した光強度Ｐ₀ ，…，Ｐ_2m-1でレーザダイオード４３が発光するように制御電圧ＶＭ₀ ，…，ＶＭ_m-1 及び制御電圧ＶＳ₀ ，…，ＶＳ_m-1 が定まる。

この結果、上記第１の実施例と同様に、入力映像信号レベルに対して、電流出力回路４２の出力電流Ｉ_LDは、図１４に示す特性となる。さらに、参照電圧ＶＲＥＦ₀ ，…，ＶＲＥＦ_2m-1が入力信号レベルの２．２乗と比例関係にあるため、図１６に示すように、レーザダイオード４３の出力光強度は、入力信号レベルに対して２．２乗に比例したガンマ特性を有する。また、第１の実施例と同様に、この発光素子駆動回路でも、温度がＴＰ１からＴＰ２に変化したとき、参照電圧ＶＲＥＦ₀ ，…，ＶＲＥＦ_2m-1に対応した強度Ｐ₀ ，…，Ｐ_2m-1の光をレーザダイオード４３が発光するように制御電圧ＶＭ₀ ，…，ＶＭ_m-1 とＶＳ₀ ，…，ＶＳ_m-1 が定まるように動作し、第１の実施例と同様の利点がある。

図２０は、この発明の第３の実施例である発光素子駆動回路の要部の電気的構成を示すブロック図であり、第２の実施例を示す図１８中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
この例の発光素子駆動回路では、同図２０に示すように、図１８中の電流出力回路４２、タイミング信号生成回路４７Ａ及び選択回路４９に代えて、異なる機能を有する電流出力回路４２Ａ、タイミング信号生成回路４７Ｂ及び選択回路４９Ａが設けられている。電流出力回路４２Ａは、電流出力回路４２の機能に加え、タイミング信号生成回路４７Ａからの制御信号ＣＮＴ４に基づいて出力電流Ｉ_OUT が調整される。

タイミング信号生成回路４７Ｂは、ブランキング期間にクロックＣＬＫと同期して入力信号切替回路４１から出力される入力デジタル信号（Ｄ₀ ，…，Ｄ_n-1 ）を切り替えるための制御信号ＣＮＴ１を出力すると共に、クロックＣＬＫと同期してサンプルホールド回路４８Ａのサンプリング出力（制御電圧ＶＭ₀ ，…，ＶＭ_m-1 、制御電圧ＶＳ₀ ，…，ＶＳ_m-1 ）を切り替えるための制御信号ＣＮＴ２、２クロック毎に選択回路４９Ａに入力される参照電圧ＶＲＥＦ₀ ，…，ＶＲＥＦ_m から１つを２クロック毎に選択するための制御信号ＣＮＴ３、及び、電流出力回路４２Ａの出力電流Ｉ_OUT を２クロック毎に１回だけ調整するための制御信号ＣＮＴ４を出力する。選択回路４９Ａは、タイミング信号生成回路４７Ｂから出力される制御信号ＣＮＴ３に基づいて、参照電圧ＶＲＥＦ₀ ，…，ＶＲＥＦ_m から１つを選択して参照電圧ＶＲＥＦとして出力する。他は、図１と同様の構成である。

図２１は、図２０中の電流出力回路４２Ａの要部の電気的構成を示すブロック図であり、第１の実施例を示す図９中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
この電流出力回路４２Ａでは、同図２１に示すように、図９中の電流加算器５５に代えて、異なる構成の電流加算器５５Ａが設けられ、また、新たに調整用電流源５６が設けられている。この電流出力回路４２Ａでは、入力デジタル信号の上位ビット（Ｄ_k ，…，Ｄ_n-1 ）がオール“０”のとき、選択回路５１がサンプルホールド回路４８Ａからの制御電圧ＶＭ₀ を選択して制御電圧ＶＭ_out として出力し、また、選択回路５３が制御電圧ＶＳ₀ を選択して制御電圧ＶＳ_out として出力する。以下、上位ビット（Ｄ_k ，…，Ｄ_n-1 ）が“１”だけインクリメントするたびに、選択回路５１は制御電圧ＶＭ₁ ，…，ＶＭ_m-1 を順次選択し、選択回路５３は制御電圧ＶＳ₁ ，…，ＶＳ_m-1 を順次選択する。主電流源５２は、制御電圧ＶＭ_out に応じた電流Ｉ_M を出力し、副電流源５４は入力デジタル信号の下位ビット（Ｄ₀ ，…，Ｄ_k-1 ）がオール“０”のときは電流を出力せず、下位ビット（Ｄ₀ ，…，Ｄ_k-1 ）がオール“１”のときに制御電圧ＶＳ_out に応じた最大電流Ｉ_SALL1 を電流Ｉ_S として出力する。調整用電流源５６は、制御信号ＣＮＴ４がオン状態のとき、制御電圧ＶＳ_out に応じた電流Ｉ_ADJ を出力する。この電流Ｉ_ADJ は、下位ビット（Ｄ₀ ，…，Ｄ_k-1 ）が“００…０１”のときに副電流源５４が出力する電流値Ｉ_SLSBと同じ値である。電流加算器５５Ａは、電流Ｉ_M と電流Ｉ_S と電流Ｉ_ADJ とを加算して出力電流Ｉ_OUT （すなわち、駆動電流Ｉ_LD）を出力する。

図２２は、図２０の発光素子駆動回路の動作を説明するタイムチャート、及び図２３が、入力映像信号レベルと参照電圧との関係を示す特性図である。
これらの図、及び第１の実施例の図１４及び図１６を参照して、この例の発光素子駆動回路に用いられる発光素子駆動方法の処理内容について説明する。

図２２では、ブランキング期間中の動作が示され、同期信号ＳＹＮＣが“Ｌ”の期間がブランキング期間となっている。図２３では、ガンマ特性曲線が表され、参照電圧は、入力映像信号レベルの２．２乗と比例関係にある。
すなわち、図２３では、参照電圧ＶＲＥＦ₀ は、入力映像信号レベルＶＩＮ₀ （すなわち、ｎビットデジタル信号の上位（ｎ−ｋ）ビットが“００…００”、及び下位ｋビットが“００…００”）に対応する。参照電圧ＶＲＥＦ₁ は、入力映像信号レベルＶＩＮ₂ （すなわち、上位（ｎ−ｋ）ビットが“００…０１”、及び下位ｋビットが“００…００”）に対応する。参照電圧ＶＲＥＦ₂ は、入力映像信号レベルＶＩＮ₄ （すなわち、上位（ｎ−ｋ）ビットが“００…１０”、及び下位ｋビットが“００…００”）に対応する。以下、同様に、参照電圧ＶＲＥＦ_m-1 は、入力映像信号レベルＶＩＮ_2m-2（すなわち、上位（ｎ−ｋ）ビットが“１１…１１”、及び下位ｋビットが“００…００”）に対応する。参照電圧ＶＲＥＦ_m は、入力映像信号レベルＶＩＮ_2m-1（すなわち、上位（ｎ−ｋ）ビットが“１１…１１”、及び下位ｋビットが“１１…１１”）に対応する。よって、このガンマ曲線は、２＾（ｎ−ｋ）個（＝ｍ個）の範囲に区分され、参照電圧はＶＲＥＦ₀ ，…，ＶＲＥＦ_m の（ｍ＋１）個からなっている。

この発光素子駆動回路では、温度ＴＰ１において、図２２に示すように、ブランキング期間開始後、時間Ｔ₁ で、入力信号切替回路４１は、入力デジタル信号の上位ビット（Ｄ_k ，…，Ｄ_n-1 ）、及び下位ビット（Ｄ₀ ，…，Ｄ_k-1 ）共にオール“０”を出力する。また、タイミング信号生成回路４７Ｂは、制御信号ＣＮＴ４をオフ（ＯＦＦ）状態とする。よって、電流出力回路４２Ａの選択回路５１は制御電圧ＶＭ₀ を選択し、主電流源５２は制御電圧ＶＭ₀ に応じた電流Ｉ_M （＝Ｉ_0.1 ）を出力し、副電流源５４は電流を出力せず、また、調整用電流源５６は電流を出力しない。このため、電流出力回路４２Ａは、駆動電流Ｉ_LD（＝Ｉ_0.1 ）を出力し、レーザダイオード４３に供給する。レーザダイオード４３は、このときの駆動電流Ｉ_0.1 に応じた光強度Ｐ₀ で発光する。フォトダイオード４４は、この光強度Ｐ₀ に応じた検出電流Ｉ_PD0 を電流／電圧変換回路４５に出力し、同電流／電圧変換回路４５から検出電圧ＤＥＴが差動増幅器４６の反転入力（−）に供給される。選択回路４９Ａでは、制御信号ＣＮＴ３に基づいて参照電圧ＶＲＥＦ₀ が選択され、差動増幅器４６の非反転入力（＋）に供給される。差動増幅器４６では、検出電圧ＤＥＴの電圧値と参照電圧ＶＲＥＦ₀ との差分電圧ＣＭが出力される。

サンプルホールド回路４８Ａでは、差分電圧ＣＭがサンプリングされて制御電圧ＶＭ₀ として出力される。よって、時間Ｔ₁ では、ＡＰＣループとして、“制御電圧ＶＭ₀ →主電流源５２→レーザダイオード４３→フォトダイオード４４→電流／電圧変換回路４５→検出電圧ＤＥＴ→差動増幅器４６→差分電圧ＣＭ→サンプルホールド回路４８Ａ→制御電圧ＶＭ₀ ”が形成され、レーザダイオード４３が参照電圧ＶＲＥＦ₀ に対応した光強度Ｐ₀ で発光するように制御電圧ＶＭ₀ の電圧値が定まる。

時間Ｔ₂ では、入力信号切替回路４１は、入力デジタル信号の上位ビット（Ｄ_k ，…，Ｄ_n-1 ）にオール“０”、及び下位ビット（Ｄ₀ ，…，Ｄ_k-1 ）にオール“１”を出力する。タイミング信号生成回路４７Ｂは、制御信号ＣＮＴ４をオン（ＯＮ）状態とする。よって、電流出力回路４２Ａの主電流源５２は、制御電圧ＶＭ₀ に応じた電流Ｉ_M （＝Ｉ_0.1 ）を出力し、副電流源５４は制御電圧ＶＳ₀ に応じた電流Ｉ_S （＝Ｉ_SALL1 ＝Ｉ_S1.1 ）を出力し、調整用電流源５６は、制御電圧ＶＳ₀ に応じた電流Ｉ_ADJ （＝Ｉ_S1.1LSB）を出力し、電流加算器５５Ａで電流Ｉ_M と電流Ｉ_S と電流Ｉ_ADJ とが加算される。これにより、電流出力回路４２Ａから駆動電流Ｉ_LD（＝Ｉ_2.1 ）が出力され、レーザダイオード４３に供給される。レーザダイオード４３は、このときの駆動電流Ｉ_LD（＝Ｉ_2.1 ）に応じた光強度Ｐ₂ で発光する。フォトダイオード４４は、この光強度Ｐ₂ に応じた検出電流Ｉ_PD2 を電流／電圧変換回路４５に出力し、同電流／電圧変換回路４５から検出電圧ＤＥＴが差動増幅器４６の反転入力（−）に供給される。選択回路４９Ａでは、制御信号ＣＮＴ３に基づいて参照電圧ＶＲＥＦ₁ が選択され、差動増幅器４６の非反転入力（＋）に供給される。差動増幅器４６では、検出電圧ＤＥＴの電圧値と参照電圧ＶＲＥＦ₁ との差分電圧ＣＭが出力される。

サンプルホールド回路４８Ａでは、差分電圧ＣＭがサンプリングされて制御電圧ＶＳ₀ として出力される。よって、時間Ｔ₂ では、ＡＰＣループとして、“制御電圧ＶＳ₀ →副電流源５４＋調整用電流源５６→レーザダイオード４３→フォトダイオード４４→電流／電圧変換回路４５→検出電圧ＤＥＴ→差動増幅器４６→差分電圧ＣＭ→サンプルホールド回路４８Ａ→制御電圧ＶＳ₀ ”が形成され、レーザダイオード４３が参照電圧ＶＲＥＦ₁ に対応した光強度Ｐ₂ で発光するように制御電圧ＶＳ₀ の電圧値が定まる。

時間Ｔ₃ では、入力信号切替回路４１は、入力デジタル信号の上位ビット（Ｄ_k ，…，Ｄ_n-1 ）に“００…０１”、及び下位ビット（Ｄ₀ ，…，Ｄ_k-1 ）にオール“０”を出力する。タイミング信号生成回路４７Ｂは、制御信号ＣＮＴ４をオフ状態とする。よって、電流出力回路４２Ａの主電流源５２は、制御電圧ＶＭ₁ に応じた電流Ｉ_M （＝Ｉ_2.1 ）を出力し、副電流源５４は電流を出力せず、調整用電流源５６は電流を出力しない。これにより、電流出力回路４２Ａから駆動電流Ｉ_LD（＝Ｉ_2.1 ）が出力され、レーザダイオード４３に供給される。レーザダイオード４３は、このときの駆動電流Ｉ_LD（＝Ｉ_2.1 ）に応じた光強度Ｐ₂ で発光する。フォトダイオード４４は、この光強度Ｐ₂ に応じた検出電流Ｉ_PD2 を電流／電圧変換回路４５に出力し、同電流／電圧変換回路４５から検出電圧ＤＥＴが差動増幅器４６の反転入力（−）に供給される。選択回路４９Ａでは、制御信号ＣＮＴ３に基づいて参照電圧ＶＲＥＦ₁ が選択され、差動増幅器４６の非反転入力（＋）に供給される。差動増幅器４６では、検出電圧ＤＥＴの電圧値と参照電圧ＶＲＥＦ₁ との差分電圧ＣＭが出力される。

サンプルホールド回路４８Ａでは、差分電圧ＣＭがサンプリングされて制御電圧ＶＭ₁ として出力される。よって、時間Ｔ₃ では、ＡＰＣループとして、“制御電圧ＶＭ₁ →主電流源５２→レーザダイオード４３→フォトダイオード４４→電流／電圧変換回路４５→検出電圧ＤＥＴ→差動増幅器４６→差分電圧ＣＭ→サンプルホールド回路４８Ａ→制御電圧ＶＭ₁ ”が形成され、レーザダイオード４３が参照電圧ＶＲＥＦ₁ に対応した光強度Ｐ₂ で発光するように制御電圧ＶＭ₁ の電圧値が定まる。

時間Ｔ₄ において、入力信号切替回路４１は、入力デジタル信号の上位ビット（Ｄ_k ，…，Ｄ_n-1 ）に“００…０１”、及び下位ビット（Ｄ₀ ，…，Ｄ_k-1 ）にオール“１”を出力する。タイミング信号生成回路４７Ｂは、制御信号ＣＮＴ４をオン状態とする。よって、電流出力回路４２Ａの主電流源５２から制御電圧ＶＭ₁ に応じた電流Ｉ_M （＝Ｉ_2.1 ）が出力され、副電流源５４から制御電圧ＶＳ₁ に応じた電流Ｉ_S （＝Ｉ_SALL1 ＝Ｉ_S3.1 ）が出力され、調整用電流源５６から制御電圧ＶＳ₁ に応じた電流Ｉ_ADJ （＝Ｉ_S3.1LSB）が出力され、電流加算器５５Ａで電流Ｉ_M と電流Ｉ_S と電流Ｉ_ADJ とが加算される。これにより、電流出力回路４２Ａから駆動電流Ｉ_LD（＝Ｉ_4.1 ）が出力され、レーザダイオード４３に供給される。レーザダイオード４３は、このときの駆動電流Ｉ_4.1 に応じた光強度Ｐ₄ で発光する。フォトダイオード４４は、この光強度Ｐ₄ に応じた検出電流Ｉ_PD4 を電流／電圧変換回路４５に出力し、同電流／電圧変換回路４５から検出電圧ＤＥＴが差動増幅器４６の反転入力（−）に供給される。選択回路４９Ａでは、制御信号ＣＮＴ３に基づいて参照電圧ＶＲＥＦ₂ が選択され、差動増幅器４６の非反転入力（＋）に供給される。差動増幅器４６では、検出電圧ＤＥＴの電圧値と参照電圧ＶＲＥＦ₂ との差分電圧ＣＭが出力される。

サンプルホールド回路４８Ａでは、差分電圧ＣＭがサンプリングされて制御電圧ＶＳ₁ として出力される。よって、時間Ｔ₄ では、ＡＰＣループとして、“制御電圧ＶＳ₁ →副電流源５４＋調整用電流源５６→レーザダイオード４３→フォトダイオード４４→電流／電圧変換回路４５→検出電圧ＤＥＴ→差動増幅器４６→差分電圧ＣＭ→サンプルホールド回路４８Ａ→制御電圧ＶＳ₁ ”が形成され、レーザダイオード４３が参照電圧ＶＲＥＦ₂ に対応した光強度Ｐ₄ で発光するように制御電圧ＶＳ₁ の電圧値が定まる。

以下、入力信号切替回路４１から出力される入力デジタル信号の上位ビット（Ｄ_k ，…，Ｄ_n-1 ）及び下位ビット（Ｄ₀ ，…，Ｄ_k-1 ）、タイミング信号生成回路４７Ｂから出力される制御信号ＣＮＴ４、及びサンプルホールド回路４８Ａから出力されるサンプリング出力（制御電圧）ＶＭ₀ ，…，ＶＭ_m-1 、ＶＳ₀ ，…，ＶＳ_m-1 を切り替えることにより、参照電圧ＶＲＥＦ₀ ，…，ＶＲＥＦ_m に対応した光強度Ｐ₀ ，…，Ｐ_2m-1でレーザダイオード４３が発光するように制御電圧ＶＭ₀ ，…，ＶＭ_m-1 及び制御電圧ＶＳ₀ ，…，ＶＳ_m-1 が定まる。この結果、入力映像信号レベルに対して、電流出力回路４２Ａの出力電流Ｉ_LDは図１４に示す特性となる。さらに、参照電圧ＶＲＥＦ₀ ，…，ＶＲＥＦ_m が入力映像信号レベルの２．２乗と比例関係にあるため、図１６に示すようにレーザダイオード４３の出力光強度は入力映像信号レベルに対して２．２乗に比例したガンマ特性を有する。

また、この発光素子駆動回路は、温度がＴＰ１からＴＰ２に変化しても、参照電圧ＶＲＥＦ₀ ，…，ＶＲＥＦ_m に対応した光強度Ｐ₀ ，…，Ｐ_2m-1でレーザダイオード４３が発光するように制御電圧ＶＭ₀ ，…，ＶＭ_m-1 及び制御電圧ＶＳ₀ ，…，ＶＳ_m-1 が定まるように動作する。

なお、この実施例の動作では、第１の実施例と同様に、同一ブランキング期間で制御電圧ＶＭ₀ ，…，ＶＭ_m-1 及び制御電圧ＶＳ₀ ，…，ＶＳ_m-1 の全てについてＡＰＣ制御が行われるが、複数の異なるブランキング期間において個々に制御電圧ＶＭ₀ ，…，ＶＭ_m-1 及び制御電圧ＶＳ₀ ，…，ＶＳ_m-1 のＡＰＣ制御を行っても良い。また、入力信号切替回路４１の出力を切り替えるタイミングと、サンプルホールド回路４８Ａのサンプリング出力を切り替えるタイミングを１クロック毎に行っていたが、複数クロック毎に行っても良いし、また、クロックＣＬＫに同期しなくても良い。また、この実施例では、選択回路４９Ａの入力信号（参照電圧）ＶＲＥＦ₀ ，…，ＶＲＥＦ_m を切り替えるタイミングと、調整用電流源５６の出力をオンするタイミングを２クロック毎に行っていたが、複数クロック毎に行っても良いし、また、クロックに同期しなくても良い。

以上のように、この第３の実施例では、発光素子駆動回路は、温度が変化しても、ある入力レベルに対してレーザダイオード４３の出力光強度が常に一定となるように動作すると共に、レーザダイオード４３の出力光強度が入力映像信号レベルに対して２．２乗に比例したガンマ特性を有するように動作するので、上記第２の実施例と同様に、正確にガンマ補正が行われる。また、調整用電流源５６が設けられているので、（ｍ＋１）個の参照電圧ＶＲＥＦ₀ ，…，ＶＲＥＦ_m を設定すれば良く、同参照電圧を設定するためのハード構成が低減される。

図２４は、この発明の第４の実施例である映像表示装置の要部を示す構成図である。
この映像表示装置は、図３４に示すように、画像処理回路７１と、発光素子駆動回路７２と、コリメータレンズ７３と、反射ミラー７４と、走査ミラー７５，７６と、投影スクリーン７７とから構成されている。発光素子駆動回路７２は、たとえば上記第３の実施例の発光素子駆動回路と同様の構成とされ、レーザダイオード４３及びフォトダイオード４４を有している。

この映像表示装置では、入力映像信号Ｖｉｎがアナログであれば、画像処理回路７１に入力されてＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換などの所定の信号処理が施された後、発光素子駆動回路７２の入力信号として供給される。発光素子駆動回路７２では、第３の実施例の発光素子駆動回路と同様の動作が行われ、レーザダイオード４３に駆動電流が供給される。レーザダイオード４３は、駆動電流に応じた光強度のレーザ光を発光する。レーザダイオード４３が発光したレーザ光の一部は、ミラー７４で反射されてフォトダイオード４４で受光され、同フォトダイオード４４では、受光した光強度に応じた検出電流が出力される。また、レーザダイオード４３のレーザ光は、コリメータレンズ７３でコリメートされる。コリメートされたレーザ光は、走査ミラー７５，７６で走査され、投影スクリーン７７上に２次元の広がりを有する映像が正確にガンマ補正されて投影される。

なお、上記各実施例では、光強度検出信号、各基準信号及び差分信号は、それぞれに対応する光強度検出電圧、参照電圧及び差分電圧となっているが、電流モードに対応可能なハード構成があれば、同各信号に対応する電流でも良い。

この発明は、たとえばプロジェクタなどのような映像表示装置や、プリンタやコピー機などのような画像形成装置全般に適用でき、特に、ＡＰＣ（Auto Power Control）制御及びガンマ補正を行う場合に有効である。また、この発明は、レーザダイオードと同様の機能及び特性を有する他の発光素子が製作されたとき、同発光素子の駆動回路としても適用できる。

この発明の基本原理を説明するための発光素子駆動回路の要部の電気的構成を示すブロック図である。 入力映像信号レベルと参照電圧との関係を示す特性図である。 発光素子３２の駆動電流Ｉ_LDと出力光強度との関係を示す特性図である。 光強度検出部３３の受光照度と検出電圧ＤＥＴとの関係を示す特性図である。 駆動部３１の温度ＴＰ１時における入力映像信号レベルと駆動電流Ｉ_LDとの関係を示す特性図である。 駆動部３１の温度ＴＰ２時における入力映像信号レベルと駆動電流Ｉ_LDとの関係を示す特性図である。 入力映像信号レベルと発光素子３２の出力光強度との関係を示す特性図である。 この発明の第１の実施例である発光素子駆動回路の要部の電気的構成を示すブロック図である。 図８中の電流出力回路４２の要部の電気的構成を示すブロック図である。 図８の発光素子駆動回路の動作を説明するタイムチャートである。 入力映像信号レベルと参照電圧との関係を示す特性図である。 レーザダイオード４３の駆動電流Ｉ_LDと出力光強度との関係を示す特性図である。 フォトダイオード（ＰＤ）の受光照度と出力電流との関係を示す特性図である。 電流出力回路４２の温度ＴＰ１時における入力映像信号レベルと駆動電流Ｉ_LDとの関係を示す特性図である。 電流出力回路４２の温度ＴＰ２時における入力映像信号レベルと駆動電流Ｉ_LDとの関係を示す特性図である。 入力映像信号レベルとレーザダイオード４３の出力光強度との関係を示す特性図である。 入力映像信号レベルとデジタルデータとの関係を示す図である。 この発明の第２の実施例である発光素子駆動回路の要部の電気的構成を示すブロック図である。 図１８の発光素子駆動回路の動作を説明するタイムチャートである。 この発明の第３の実施例である発光素子駆動回路の要部の電気的構成を示すブロック図である。 図２０中の電流出力回路４２Ａの要部の電気的構成を示すブロック図である。 図２０の発光素子駆動回路の動作を説明するタイムチャートである。 入力映像信号レベルと参照電圧との関係を示す特性図である。 この発明の第４の実施例である映像表示装置の要部を示す構成図である。 従来の発光素子駆動回路の電気的構成を示す回路図である。 特許文献１に記載された発光素子駆動回路の電気的構成を示すブロック図である。

符号の説明

４１ 入力信号切替回路
４２，４２Ａ 電流出力回路（光強度制御手段の一部）
４３ レーザダイオード（ＬＤ）（発光素子）
４４，４４₁ ，４４₂ ，…，４４_2m フォトダイオード（ＰＤ）（光強度検出手段の一部、光検出素子）
４５，４５₁ ，４５₂ ，…，４５_2m 電流／電圧変換回路（光強度検出手段の一部）
４６，４６₁ ，４６₂ ，…，４６_2m 差動増幅器（差分信号生成手段）
４７，４７Ａ，４７Ｂ タイミング信号生成回路
４８，４８Ａ サンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）（差分信号保持手段）
４９，４９Ａ 選択回路（基準電圧選択回路）
５１ 選択回路（電流出力回路４２の一部、第１の選択回路）
５２ 主電流源（電流出力回路４２の一部）
５３ 選択回路（電流出力回路４２の一部、第２の選択回路）
５４ 副電流源（電流出力回路４２の一部）
５５ 電流加算器（電流出力回路４２の一部）
５５Ａ 電流加算器（電流出力回路４２Ａの一部）
５６ 調整用電流源（電流出力回路４２Ａの一部）
７１ 画像処理回路（映像表示装置の一部）
７２ 発光素子駆動回路（映像表示装置の一部）
７３ コリメータレンズ（映像表示装置の一部）
７４ 反射ミラー（映像表示装置の一部）
７５，７６ 走査ミラー（映像表示装置の一部）
７７ 投影スクリーン（映像表示装置の一部）

Claims (9)

1. 入力信号のレベルに基づいて発光素子を変調駆動する発光素子駆動回路であって、
   前記発光素子の光強度を検出し、該検出結果に基づいて光強度検出信号を生成する光強度検出手段と、
   前記入力信号のレベルに対して所定の非線形の関係にある複数の基準信号が設定され、前記入力信号のレベルの最小値から最大値までの変化に対応して前記各基準信号と前記光強度検出信号との差分信号を生成する差分信号生成手段と、
   該差分信号生成手段により生成された前記各差分信号を保持する差分信号保持手段と、
   該差分信号保持手段に保持されている前記各差分信号のうちの現時点の前記入力信号のレベルに対応した差分信号に基づいて前記発光素子を駆動する光強度制御手段とが設けられ、
   前記光強度検出手段は、
   前記発光素子の出力光を受光し、該出力光の光強度に対応した検出電流を出力する少なくとも１つの光検出素子と、前記光検出素子から出力される前記検出電流を光強度検出電圧に変換する少なくとも１つの電流／電圧変換回路とを備え、
   前記差分信号生成手段は、
   前記複数の基準信号として複数の基準電圧が設定され、前記光強度検出電圧と前記各基準電圧との差分をとり、前記差分信号として複数の差分電圧を出力する差動増幅器を備え、
   前記差分信号保持手段は、
   前記各差分電圧をサンプリングかつホールドして複数のホールド電圧を出力するサンプルホールド回路を備え、
   前記光強度制御手段は、
   前記複数のホールド電圧から前記入力信号のレベルに対応したホールド電圧を選択し、該選択されたホールド電圧に基づく駆動電流を前記発光素子に出力する電流出力回路を備え、かつ、
   前記電流出力回路は、
   前記入力信号のレベルの最小値から最大値までの変化に対応したｎビット（ｎ；自然数）のデジタル信号を入力し、該デジタル信号の上位（ｎ−ｋ）ビット（ｋ；自然数）に基づいて該入力信号の範囲を２＾（ｎ−ｋ）個の領域に分割し、前記各領域内で前記デジタル信号の下位ｋビットに基づいて当該電流出力回路の出力電流がバイナリで線形に増減する構成とされていることを特徴とする発光素子駆動回路。
2. 前記発光素子は、
   前記駆動電流が所定の閾値電流以下のときに自然発光する一方、該閾値電流以上のときにレーザ発光するレーザダイオードで構成され、
   前記電流出力回路は、
   前記レーザダイオードの最小の出力光強度を、該レーザダイオードが前記レーザ発光を開始するときの光強度以下とする前記駆動電流を出力する構成とされていることを特徴とする請求項１記載の発光素子駆動回路。
3. 前記電流出力回路は、
   前記デジタル信号の上位（ｎ−ｋ）ビットに基づいて前記複数のホールド電圧から１つを選択して第１の制御電圧として出力する第１の選択回路と、
   前記第１の制御電圧に応じた第１の電流を出力する主電流源と、
   前記デジタル信号の上位（ｎ−ｋ）ビットに基づいて、前記複数のホールド電圧から前記第１の制御電圧に対応したホールド電圧の次に出力されたホールド電圧を選択して第２の制御電圧として出力する第２の選択回路と、
   前記デジタル信号の下位ｋビットによりバイナリで線形に増減する第２の電流を出力し、かつ、該第２の電流を前記第２の制御電圧に基づいて調整する副電流源と、
   前記主電流源の第１の電流と前記副電流源の第２の電流とを加算する電流加算器とから構成されていることを特徴とする請求項１記載の発光素子駆動回路。
4. 前記電流出力回路は、
   前記デジタル信号の下位ｋビットの最下位ビットに相当する電流値の第３の電流を出力し、該第３の電流を前記第２の選択回路で選択された前記第２の制御電圧に応じて可変し、かつ、与えられた制御信号に基づいて前記第３の電流をオン／オフ制御する調整用電流源が設けられていることを特徴とする請求項３記載の発光素子駆動回路。
5. 前記差分信号生成手段は、
   前記複数の基準電圧から１つの基準電圧を時分割的に選択して前記差動増幅器へ送出する基準電圧選択回路が設けられていることを特徴とする請求項１記載の発光素子駆動回路。
6. １フレーム期間中に表示期間と非表示期間とを有する入力映像信号の前記非表示期間に前記デジタル信号を前記電流出力回路へ送出する一方、前記表示期間に当該入力映像信号をそのまま前記電流出力回路へ前記入力信号として送出する入力信号切替回路が設けられていることを特徴とする請求項１、３又は４記載の発光素子駆動回路。
7. 前記複数の基準電圧は、
   前記入力映像信号のレベルの２．２乗に比例する関係に設定されていることを特徴とする請求項６記載の発光素子駆動回路。
8. 入力信号のレベルに基づいて発光素子を変調駆動する発光素子駆動回路に用いられる発光素子駆動方法であって、
   光強度検出手段が、前記発光素子の光強度を検出し、該検出結果に基づいて光強度検出信号を生成する光強度検出処理と、
   差分信号生成手段が、前記入力信号のレベルに対して所定の非線形の関係にある複数の基準信号を設定し、前記入力信号のレベルの最小値から最大値までの変化に対応して前記各基準信号と前記光強度検出信号との差分信号を生成する差分信号生成処理と、
   差分信号保持手段が、生成された前記各差分信号を保持する差分信号保持処理と、
   光強度制御手段が、保持されている前記各差分信号のうちの現時点の前記入力信号のレベルに対応した差分信号に基づいて前記発光素子を駆動する光強度制御処理とを行い、
   前記光強度検出処理では、
   少なくとも１つの光検出素子が、前記発光素子の出力光を受光し、該出力光の光強度に対応した検出電流を出力し、かつ、少なくとも１つの電流／電圧変換回路が、前記光検出素子から出力される前記検出電流を光強度検出電圧に変換し、
   前記差分信号生成処理では、
   差動増幅器が、前記複数の基準信号として複数の基準電圧が設定され、前記光強度検出電圧と前記各基準電圧との差分をとり、前記差分信号として複数の差分電圧を出力し、
   前記差分信号保持処理では、
   サンプルホールド回路が、前記各差分電圧をサンプリングかつホールドして複数のホールド電圧を出力し、
   前記光強度制御処理では、
   電流出力回路が、前記入力信号のレベルの最小値から最大値までの変化に対応したｎビット（ｎ；自然数）のデジタル信号を入力し、該デジタル信号の上位（ｎ−ｋ）ビット（ｋ；自然数）に基づいて該入力信号の範囲を２＾（ｎ−ｋ）個の領域に分割し、前記各領域内で前記デジタル信号の下位ｋビットに基づいて当該電流出力回路の出力電流をバイナリで線形に増減することにより、前記複数のホールド電圧から前記入力信号のレベルに対応したホールド電圧を選択し、該選択されたホールド電圧に基づく駆動電流を前記発光素子に出力することを特徴とする発光素子駆動方法。
9. 請求項１乃至７のいずれか一に記載の発光素子駆動回路を備えたことを特徴とする映像表示装置。

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