JP2020004802A - レーザドライバ、光源および画像投影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザドライバを小型化すること。
【解決手段】半導体レーザ１８を駆動させるための輝度コードを生成するコード生成部１６と、輝度コードに基づいて、半導体レーザを駆動する駆動電流を生成する駆動回路１２と、輝度コードの変化に応じて、半導体レーザの光出力強度が線形的に変化するように、駆動電流を補正する補正電流を生成する電流調整部１４と、を備え、電流調整部は、輝度コードが第１閾値以下であるとき、駆動電流を補正する補正電流を生成するレーザドライバ。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザドライバ、光源および画像投影装置に関し、例えば半導体レーザに駆動電流を出力するレーザドライバ、光源および画像投影装置に関する。

レーザ光を走査することで網膜に直接画像を投影する画像投影装置が知られている（例えば特許文献１）。このような画像投影装置の光源としては半導体レーザが用いられる。半導体レーザのＩ−Ｌ（Injection current - Light output）特性が非線形なときに、半導体レーザを駆動する駆動電流を補正することが知られている（例えば特許文献２）。

国際公開第２０１４／１９２４７９号 特開２０１３−２２６７４６号公報

特許文献１のような画像投影装置では、網膜にレーザ光を照射するためレーザ光の強度を弱くすることがある。このような場合、光源として半導体レーザを用いると、Ｉ−Ｌ特性の非線形な領域を用いることになる。しかし、特許文献２のように、駆動電流を補正すると駆動電流の制御が複雑になり、レーザドライバの回路規模が大きくなる。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、レーザドライバを小型化することを目的とする。

本発明は、半導体レーザを駆動させるための輝度コードを生成するコード生成部と、前記輝度コードに基づいて、前記半導体レーザを駆動する駆動電流を生成する駆動回路と、前記輝度コードの変化に応じて、前記半導体レーザの光出力強度が線形的に変化するように、前記駆動電流を補正する補正電流を生成する電流調整部と、を備え、前記電流調整部は、前記輝度コードが第１閾値以下であるとき、前記駆動電流を補正する補正電流を生成するレーザドライバである。

上記構成において、前記電流調整部は、前記輝度コードが前記第１閾値より大きいとき、前記補正電流を生成しない構成とすることができる。

上記構成において、前記電流調整部は、前記輝度コードが前記第１閾値以下であるとき、前記輝度コードに対応する補正電流を前記駆動電流から減じる構成とすることができる。

上記構成において、前記電流調整部は、各々が補正電流を生成する複数の電流生成回路を備え、前記輝度コードが前記第１閾値以下であるとき、前記複数の電流生成回路が出力したそれぞれの補正電流を合成し前記駆動電流から減じる構成とすることができる。

上記構成において、前記電流調整部は、前記輝度コードが前記第１閾値以下であるとき、前記第１閾値以下である輝度コードのうち連続する輝度コードの範囲において、前記複数の電流生成回路のうち１つの電流生成回路のみに前記補正電流を生成させ、他の電流生成回路に前記輝度コードに基づき前記補正電流のうち最大電流または０を出力させる制御部を備える構成とすることができる。

上記構成において、前記輝度コードが前記第１閾値より小さい第２閾値以下であるとき、前記駆動電流を遮断する電流遮断部を備える構成とすることができる。

本発明は、上記レーザドライバと、前記レーザドライバにより駆動されレーザ光を出射する半導体レーザと、を備える光源である。

本発明は、上記光源と、前記光源が出射したレーザ光を走査する走査部と、前記走査されたレーザ光を画像として網膜に投影する画像投影部と、を備える画像投影装置である。

上記構成において、前記光源は前記レーザドライバおよび前記半導体レーザを各々複数備え、前記複数のレーザドライバ内の電流調整部は、各々、前記輝度コードが前記第１閾値以下であるとき、前記複数の半導体レーザのうち対応する半導体レーザの輝度コードに対する光出力強度が線形性を有するように、補正電流を生成する構成とすることができる。

上記構成において、前記光源は前記レーザドライバおよび前記半導体レーザを各々３種備え、前記３種の半導体レーザは、それぞれ赤、緑および青のレーザ光を発生し、前記コード生成部は、輝度コードとして、それぞれ赤、緑および青のカラーコードを生成する構成とすることができる。

本発明によれば、レーザドライバを小型化することを目的とする。

図１（ａ）および図１（ｂ）は、実施例１に係るレーザドライバが用いられる光源のブロック図である。 図２（ａ）および図２（ｂ）は、実施例１における半導体レーザのＩ−Ｌ特性を示す図である。 図３は、実施例１における電流調整部の処理を示すフローチャートである。 図４（ａ）は、実施例１におけるカラーコードＣと電流Ｉｄとの関係を示す図、図４（ｂ）は、実施例１における電流ＩｄおよびカラーコードＣと光出力パワーＰとの関係を示す図である。 図５は、実施例１における駆動電流Ｉｏｐ、電流ＩｄおよびカラーコードＣと光出力パワーＰとの関係を示す図である。 図６は、実施例１における電流調整部の例を示すブロック図である。 図７は、実施例１におけるカラーコードＣに対する補正電流Ｉｓを示す図である。 図８は、実施例１において制御回路が実行する処理を示すフローチャートである。 図９は、実施例１の変形例１に係るレーザドライバが用いられる光源のブロック図である。 図１０は、実施例１の変形例１における電流遮断部および電流調整部の処理を示すフローチャートである。 図１１は、実施例１の変形例１における駆動電流Ｉｏｐ、電流ＩｄおよびカラーコードＣと光出力パワーＰとの関係を示す図である。 図１２は、実施例２に係る画像投影装置のブロック図である。 図１３（ａ）から図１３（ｃ）は、実施例２におけるカラーコードＣに対する半導体レーザの光出力パワーＰを示す図である。

以下、図面を参照し、本発明の実施例について説明する。

図１（ａ）および図１（ｂ）は、実施例１に係るレーザドライバが用いられる光源のブロック図である。図１（ａ）に示すように、光源３０は、複数の半導体レーザ１８ａから１８ｃ、複数のレーザドライバ１０ａから１０ｃ、およびコード生成部１６を備えている。複数の半導体レーザ１８ａから１８ｃは、アノードが電源にカソードがレーザドライバ１０ａから１０ｃに接続されている。レーザドライバ１０ａから１０ｃは、それぞれ半導体レーザ１８ａから１８ｃに駆動電流Ｉｏｐを供給する。コード生成部１６は画像の輝度（レベル）データに基づいた輝度コードを生成する。ここで、光源３０が有する複数の半導体レーザ１８ａ、１８ｂおよび１８ｃ、はそれぞれ赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の３色の半導体レーザである。半導体レーザ１８ａ、１８ｂおよび１８ｃそれぞれをドライブするレーザドライバ１０ａ、１０ｂおよび１０ｃに対して、コード生成部１６は、各色の輝度レベルに対応した輝度コードであるカラーコードＣＲ、ＣＧおよびＣＢを生成し、各レーザドライバ１０ａ、１０ｂおよび１０ｃに出力する。カラーコードＣＲ、ＣＧおよびＣＢは画像データ内のピクセルのＲＧＢに対応する。

レーザドライバ１０ａから１０ｃは、各半導体レーザ１８ａから１８ｃにカラーコードＣＲ、ＣＧおよびＣＢに対応する駆動電流ＩｏｐＲ、ＩｏｐＧおよびＩｏｐＢを供給する。半導体レーザ１８ａから１８ｃは、それぞれ駆動電流ＩｏｐＲ、ＩｏｐＧおよびＩｏｐＢに対応する光出力パワーの赤色レーザ光（波長：６１０ｎｍ〜６６０ｎｍ程度）、緑色レーザ光（波長：５１５ｎｍ〜５４０ｎｍ程度）および青色レーザ光（波長：４４０ｎｍ〜４８０ｎｍ程度）を出射する。

図１（ｂ）は、３つの半導体レーザ１８ａから１８ｃおよび３つのレーザドライバ１０ａから１０ｃのうち１つを半導体レーザ１８およびレーザドライバ１０として図示している。レーザドライバ１０は、駆動回路１２、電流調整部１４およびコード生成部１６を備えている。コード生成部１６は、図１（ａ）のように、複数のレーザドライバ１０ａから１０ｃに対し設けられていてもよいし、図１（ｂ）のように、レーザドライバ１０内に設けられていてもよい。駆動回路１２は、コード生成部１６が生成したカラーコードＣＲ、ＣＧおよびＣＢのうち対応するカラーコードＣに基づき電流Ｉｄを生成する。電流Ｉｄの方向は半導体レーザ１８のダイオードの順方向である。電流調整部１４は、カラーコードＣに基づき半導体レーザ１８に補正電流Ｉｓを生成する。電流ＩｄとＩｓとは逆方向である。電流ＩｄとＩｓとはノードＮにおいて合成される。これにより、半導体レーザ１８には、駆動電流Ｉｏｐとして電流Ｉｄ−Ｉｓが供給される。

［半導体レーザのＩ−Ｌ特性］
半導体レーザ１８のＩ−Ｌ特性について説明する。図２（ａ）および図２（ｂ）は、実施例１における半導体レーザのＩ−Ｌ特性を示す図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）の範囲Ａの拡大図である。横軸が半導体レーザ１８に供給される順方向の駆動電流Ｉｏｐ、駆動回路１２が出力する電流ＩｄおよびカラーコードＣであり、縦軸が半導体レーザ１８の光出力パワーである。Ｉ−Ｌ曲線６０を太実線で示す。

図２（ａ）に示すように、駆動電流Ｉｏｐが０Ａのとき、光出力パワーＰはほぼ０Ｗである。駆動電流Ｉｏｐが０から大きくなっても光出力パワーＰはほぼ０である。駆動電流Ｉｏｐがある電流を越えると光出力パワーＰが大きくなりはじめる。その後、光出力パワーＰは駆動電流Ｉｏｐに対し増加する。駆動電流Ｉｏｐと光出力パワーＰとの近似直線６２を破線で示す。近似直線６２が光出力パワーＰ＝０の軸と交わる駆動電流Ｉｏｐが閾値電流Ｉｔｈである。図２（ｂ）に示すように、駆動電流Ｉｏｐが電流値Ｉｔｈ１以下では、Ｉ−Ｌ曲線６０の光出力パワーＰは近似直線６２より大きくなる。このように、駆動電流Ｉｏｐが電流値Ｉｔｈ１以下ではＩ−Ｌ特性の非線形性が大きくなる。

光源３０を画像生成に用いる場合、カラーコードＣと光出力パワーＰとはほぼ比例することが求められる。半導体レーザ１８を光出力パワーが大きな範囲で用いる場合、駆動回路１２がカラーコードＣに対し電流Ｉｄを線形的に出力するように設定すれば、カラーコードＣと光出力パワーＰはほぼ比例する。カラーコードＣに対し電流Ｉｄを線形的に設定する駆動回路１２は回路構成が単純であり小型化できる。

半導体レーザ１８を光出力パワーの小さな範囲で用いる場合、Ｉ−Ｌ特性が非線形な範囲（電流値Ｉｔｈ１以下の範囲）の影響が大きくなる。そこで、カラーコードＣと駆動電流Ｉｏｐとの関係をテーブルに記憶しておき、駆動回路１２にカラーコードＣが入力されると、駆動回路１２はテーブルから駆動電流Ｉｏｐに対応するデータを取得し出力することが考えられる。しかし、例えばカラーコードＣが１０ビットの場合１０２４階調分のカラーコードＣと駆動電流Ｉｏｐとのテーブルを記憶するため記憶容量の大きなメモリが必要になる。また、駆動回路１２が補正式等を用いカラーコードＣから駆動電流Ｉｏｐを算出することが考えられる。しかし、駆動回路１２の回路規模が大きくなってしまう。

そこで、実施例１では、カラーコードＣ０のとき駆動回路１２が出力する電流Ｉｄをほぼ閾値電流Ｉｔｈとする。カラーコードＣｍａｘのとき、駆動回路１２が出力する電流Ｉｄを光出力パワーＰがＰｍａｘとなる電流Ｉｍａｘとする。Ｉ−Ｌ曲線６０が近似直線６２から外れる電流値Ｉｔｈ１に相当するカラーコードＣをコードＣｔｈ１とする。駆動回路１２はカラーコードＣに対し線形的な電流Ｉｄを生成する。電流調整部１４は、カラーコードＣがコードＣｔｈ１以下のとき補正電流Ｉｓを生成し、カラーコードＣがコードＣｔｈより大きいとき補正電流Ｉｓを生成しない（例えば補正電流Ｉｓを０Ａとする）。

［電流調整部の制御］
電流調整部１４の制御について説明する。図３は、実施例１における電流調整部の処理を示すフローチャートである。図３に示すように、電流調整部１４は、コード生成部１６からカラーコードＣを取得する（ステップＳ１０）。電流調整部１４は、カラーコードＣが所定コードＣｔｈ１以下か判定する（ステップＳ１２）。Ｙｅｓのとき、電流調整部１４は、電流調整を行う（ステップＳ１４）。すなわち、電流調整部１４は、電流Ｉｄと逆方向の補正電流Ｉｓを生成する。ステップＳ１２においてＮｏのとき、電流調整部１４は電流調整を行わない（ステップＳ１６）。すなわち、電流調整部１４は補正電流Ｉｓを生成しない（例えばＩｓを０Ａとする）。その後終了し、ステップＳ１０に戻り次のカラーコードＣを取得する。

駆動回路１２および電流調整部１４の制御について具体的に説明する。

［駆動回路が生成する電流の説明］
図４（ａ）は、実施例１におけるカラーコードＣと電流Ｉｄとの関係を示す図である。ドットがカラーコードＣと駆動回路１２が出力する電流Ｉｄとの関係を示す点であり、破線直線６５はドットを接続した線である。図４（ａ）に示すように、カラーコードＣと電流Ｉｄとは比例関係にある。例えば、カラーコードＣ０からＣ６はそれぞれ電流Ｉｄ０からＩｄ６に対応し、カラーコードＣｍａｘはカラーコードＣの最大値であり、電流Ｉｍａｘに対応する。カラーコードＣが１０ビットの場合、カラーコードＣ０は０でありカラーコードＣｍａｘは１０２３である。

図４（ｂ）は、実施例１における電流ＩｄおよびカラーコードＣと光出力パワーＰとの関係を示す図である。ドットは各カラーコードＣ（すなわち駆動回路１２の出力する電流Ｉｄ）における目標とする光出力パワーＰを示す点である。破線直線６４はドットを接続した線である。図４（ｂ）に示すように、カラーコードＣがＣ０からＣ６のとき、電流ＩｄはそれぞれＩｄ０からＩｄ６である。隣接するカラーコードＣ間の電流Ｉｄの間隔ΔＩｄはほぼ等間隔である。カラーコードＣ０からＣ６のとき目標とする光出力パワーＰはそれぞれＰ１からＰ６である。光出力パワーＰ０は例えば０Ｗである。隣接するカラーコードＣに対応する光出力パワーの間隔ΔＰはほぼ等間隔である。

実施例１では、図４（ａ）および図４（ｂ）のように、カラーコードＣと駆動回路１２が出力する電流Ｉｄとの関係を線形的な関係（すなわち直線関係）にする。カラーコードＣと電流Ｉｄが線形的な関係の場合、駆動回路１２の回路規模を小さくできる。

［電流調整部が生成する電流の説明］
図５は、実施例１における駆動電流Ｉｏｐ、電流ＩｄおよびカラーコードＣと光出力パワーＰとの関係を示す図である。図３のステップＳ１４において、電流調整部１４が生成する補正電流Ｉｓを矢印で示している。図５に示すように、例えばカラーコードＣ１のとき、駆動回路１２は電流Ｉｄ１（図４（ｂ）参照）を出力する。このとき、光出力パワーＰの目標はＰ１であるが、実際の光出力パワーＰは、Ｉ−Ｌ曲線６０上のＡ点の光出力パワー（Ｐａ）となり、目標のＰ１より大きくなってしまう。そこで、電流調整部１４は、補正電流Ｉｓ１を生成する。補正電流Ｉｓ１をＩｄ１に合成すると駆動電流Ｉｏｐは電流Ｉ１＝Ｉｄ１−Ｉｓ１となる。これにより、カラーコードＣ１のときの光出力パワーＰはほぼ目標のＰ１となり、つまり、破線直線６４上のＢ点の位置の光出力パワーＰ１となり、カラーコードＣに対して線形性のある光出力パワーで半導体レーザ１８を点灯させることができる。

同様に、カラーコードＣ２からＣ６のとき、電流調整部１４は、それぞれ補正電流Ｉｓ２からＩｓ６を生成する。これにより、駆動電流Ｉ２からＩ６はそれぞれＩｄ２−Ｉｓ２からＩｄ６−Ｉｓ６となり、光出力パワーＰはそれぞれ目標とするＰ２からＰ６となる。すなわち、このような電流補正を行うことによって、カラーコードＣ２からＣ６に対して、光出力パワーＰがＰ２からＰ６となるので、カラーコードＣに対して線形性のある（比例関係となる）光出力パワーＰを得ることができる。言い換えると、カラーコードＣを変化させ、その変化に応じて電流補正を行うことによって、光出力パワーＰを線形的に変化させることができる。カラーコードＣ０のとき、目標とする光出力パワーＰ０が有限な値の場合、カラーコードＣ１からＣ６と同様に、電流調整部１４は補正電流Ｉｓ０を生成する。目標とする光出力パワーＰ０が０Ｗの場合、電流調整部１４は駆動回路１２の電流Ｉｄを０Ａとしてもよい。

［電流調整部の例］
図６は、実施例１における電流調整部の例を示すブロック図である。図６に示すように、電流調整部１４は、複数の電流生成回路２０ａから２０ｅ、制御回路２２およびメモリ２４を備えている。電流生成回路２０ａから２０ｅは、それぞれ補正電流ＩｓａからＩｓｅを生成する。補正電流ＩｓａからＩｓｅが合成された電流が補正電流Ｉｓである。制御回路２２は、カラーコードＣに基づいて電流生成回路２０ａから２０ｅに補正電流ＩｓａからＩｓｅを生成させる。メモリ２４は、カラーコードＣに基づいて補正電流ＩｓａからＩｓｅを生成するためのパラメータ等を記憶する。

図７は、実施例１におけるカラーコードＣに対する補正電流Ｉｓを示す図である。図７に示すように、電流調整部１４は、図３のステップＳ１４においてカラーコードＣに対応し補正電流Ｉｓを生成する。図５におけるカラーコードＣに対する補正電流Ｉｓ１からＩｓ６を理想的な補正電流Ｉｓとし、図７において点線曲線６８で表す。実施例１では、補正電流Ｉｓが０およびＩａ１からＩａ５となるカラーコードＣをそれぞれＣａ０からＣａ５とする。点線曲線６８を５個の直線６６で近似する。０とＩａ１との間の補正電流Ｉｓは電流生成回路２０ａの生成する補正電流Ｉｓａに対応する。Ｉａ１とＩａ２との間の補正電流Ｉｓは電流生成回路２０ｂが生成する補正電流Ｉｓｂに対応する。以下、同様に、Ｉａ２とＩａ３との間、Ｉａ３とＩａ４との間、およびＩａ４とＩａ５との間の補正電流Ｉｓはそれぞれ電流生成回路２０ｃから２０ｅの生成する補正電流ＩｓｃからＩｓｅに対応する。電流生成回路２０ａから２０ｅが各々生成する最大の電流値をＩｓｍとする。この例では各補正電流ＩｓａからＩｓｅの最大の電流値Ｉｓｍは互いにほぼ同じである。各補正電流ＩｓａからＩｓｅの最大の電流値は互いに異なっていてもよい。

図８は、実施例１において制御回路２２が実行する処理を示すフローチャートであり、図３のステップＳ１４の処理に対応する。図８に示すように、制御回路２２はカラーコードＣがＣａ１より小さいか判定する（ステップＳ３０ｅ）。Ｙｅｓのとき、制御回路２２は、補正電流ＩｓａからＩｓｄを一定のＩｓｍに設定する（ステップＳ３２ｅ）。制御回路２２は、補正電流ＩｓｅをカラーコードＣに線形的に対応する電流値とする（ステップＳ３６ｅ）。その後終了する。

ステップＳ３０ｅにおいてＮｏのとき、制御回路２２はカラーコードＣがＣａ２より小さいか判定する（ステップＳ３０ｄ）。Ｙｅｓのとき、制御回路２２は、補正電流ＩｓａからＩｓｃをＩｓｍに設定し（ステップＳ３２ｄ）、補正電流Ｉｓｅを０Ａに設定し（ステップＳ３４ｄ）、補正電流ＩｓｄをカラーコードＣに線形的に対応する電流値とする（ステップＳ３６ｄ）。その後終了する。

ステップＳ３０ｄにおいてＮｏのとき、制御回路２２はカラーコードＣがＣａ３より小さいか判定する（ステップＳ３０ｃ）。Ｙｅｓのとき、制御回路２２は、補正電流ＩｓａおよびＩｓｂをＩｓｍに設定し（ステップＳ３２ｃ）、補正電流ＩｓｄおよびＩｓｅを０Ａに設定し（ステップＳ３４ｃ）、補正電流ＩｓｃをカラーコードＣに線形的に対応する電流値とする（ステップＳ３６ｃ）。その後終了する。

ステップＳ３０ｃにおいてＮｏのとき、制御回路２２はカラーコードＣがＣａ４より小さいか判定する（ステップＳ３０ｂ）。Ｙｅｓのとき、制御回路２２は、補正電流ＩｓａをＩｓｍに設定し（ステップＳ３２ｂ）、補正電流ＩｓｃからＩｓｅを０Ａに設定し（ステップＳ３４ｂ）、補正電流ＩｓｂをカラーコードＣに線形的に対応する電流値とする（ステップＳ３６ｂ）。その後終了する。

ステップＳ３０ｂにおいてＮｏのとき、制御回路２２は、補正電流ＩｓｂからＩｓｅを０Ａに設定し（ステップＳ３４ａ）、補正電流ＩｓａをカラーコードＣに線形的に対応する電流値とする（ステップＳ３６ａ）。その後終了する。

制御回路２２は、電流生成回路２０ａから２０ｅが生成する補正電流ＩｓａからＩｓｅをカラーコードＣに基づきＩｓｍまたは０にする制御、および補正電流ＩｓａからＩｓｅをカラーコードＣに対し線形にする制御を行えばよい。カラーコードＣと生成する補正電流ＩｓａからＩｓｅとが線形的な関係の場合、制御回路２２の回路規模を小さくできる。また、記憶するパラメータの個数を少なくできる。さらに、カラーコードＣに基づき補正電流ＩｓａからＩｓｅをＩｓｍまたは０Ａとする制御を行う場合、制御回路２２の回路規模を小さくできる。また、記憶するパラメータの個数を少なくできる。よって、電流調整部１４の回路規模を小さくできる。制御回路２２は、専用の論理回路を用いて実現してもよいし、プロセッサがプログラムと協働し実現してもよい。

［実施例１の変形例１］
図９は、実施例１の変形例１に係るレーザドライバが用いられる光源のブロック図である。図９に示すように、レーザドライバ１０は電流遮断部２６を備えている。電流遮断部２６は、専用の論理回路を用いて実現してもよいし、プロセッサがプログラムと協働し実現してもよい。その他の構成は図１（ｂ）と同じであり説明を省略する。

図１０は、実施例１の変形例１における電流遮断部および電流調整部の処理を示すフローチャートである。図１０に示すように、ステップＳ１０の後に、電流遮断部２６は、カラーコードＣが、Ｃｔｈ１より小さい所定のコードＣｔｈ２以下か判定する（ステップＳ１８）。Ｙｅｓのとき、電流遮断部２６は、駆動回路１２および電流調整部１４に駆動電流Ｉｏｐを遮断させる（ステップＳ２０）。例えば電流Ｉｄおよび補正電流Ｉｓを０Ａとする。その後終了する。ステップＳ１８においてＮｏのとき、ステップＳ１２に進む。その他のフローは図３と同じであり説明を省略する。

図１１は、実施例１の変形例１における駆動電流Ｉｏｐ、電流ＩｄおよびカラーコードＣと光出力パワーＰとの関係を示す図である。図１１に示すように、Ｃｔｈ１より小さいＣｔｈ２を例えばＣ２とする。このときの電流ＩｄはＩｔｈ２である。電流調整部１４は、カラーコードＣがＣ０からＣ２のとき、駆動電流Ｉｏｐを０Ａとする。例えば電流調整部１４は、電流ＩｄおよびＩｓを０Ａとする。これにより、カラーコードＣ０からＣ２のとき光出力パワーＰは０Ｗとなる。その他は図５と同じであり説明を省略する。

光出力パワーＰが小さい領域では、駆動電流Ｉｏｐに対する光出力パワーＰの関係が不安定である。そこで、実施例１の変形例１のように、カラーコードＣが所定コードＣｔｈ２以下のとき駆動電流Ｉｏｐを遮断する。これにより、意図しない光出力パワーとなることを抑制できる。

実施例１およびその変形例によれば、コード生成部１６は、半導体レーザ１８を駆動させるためのカラーコードＣ（輝度コード）を生成する。駆動回路１２は、カラーコードＣに基づいて、半導体レーザ１８を駆動する電流Ｉｄ（駆動電流）を生成する。電流調整部１４は、カラーコードＣの変化に応じて、半導体レーザ１８の光出力パワーＰ（光出力強度）が線形的に変化するように、電流Ｉｄを補正する補正電流Ｉｓを生成する。電流調整部１４は、カラーコードＣがコードＣｔｈ１（第１閾値）以下であるとき、電流Ｉｄを補正する補正電流Ｉｓを生成する。これにより、駆動回路１２はカラーコードＣに基づいて電流Ｉｄを生成するため駆動回路１２を小型化できる。電流調整部１４は、カラーコードＣがコードＣｔｈ１以下のとき、電流Ｉｄを補正する補正電流Ｉｓを生成する。これにより、カラーコードＣ全体にわたりカラーコードＣに対し非線形な駆動電流を生成する場合に比べ、回路規模を小さくできる。

電流調整部１４は、カラーコードＣがＣｔｈ１より大きいとき、補正電流Ｉｓを生成しない。これにより、回路規模をより小さくできる。

Ｃｔｈ１が大きすぎると回路規模が大きくなってしまう。このため、Ｃｔｈ１はカラーコードＣの最大値のカラーコードＣｍａｘの１／２以下が好ましく、１／４以下がより好ましい。Ｃｔｈ１が小さすぎると、電流調整部１４を用いる意味が薄くなる。よって、Ｃｔｈ１はＣｍａｘの１／１００以上が好ましく１／２０以上がより好ましい。

電流調整部１４は、入力されたカラーコードＣがＣｔｈ１以下であるとき、入力されたカラーコードＣに対応する補正電流Ｉｓ（第２電流）を電流Ｉｄから減じる。これにより、駆動電流Ｉｏｐを調整できる。

図６から図８のように、電流調整部１４は、各々がカラーコードＣに線形的に対応する補正電流ＩｓａからＩｓｅ（第２電流）を生成する複数の電流生成回路２０ａから２０ｅを備えている。電流調整部１４は、入力されたカラーコードＣがＣｔｈ１以下であるとき、複数の電流生成回路２０ａから２０ｅが出力した補正電流ＩｓａからＩｓｅを合成し電流Ｉｄから減じる。これにより、駆動電流Ｉｏｐを調整できる。電流生成回路２０ａから２０ｅの個数は適宜設定できる。

また、制御回路２２は、入力されたカラーコードＣがＣｔｈ１以下であるとき、Ｃｔｈ１以下であるカラーコードＣのうち連続するコードの範囲において、複数の電流生成回路２０ａから２０ｅのうち１つの電流生成回路（例えば２２ｃ）のみに電流を生成（例えばＩｓｃ）させる。制御回路２２（制御部）は、他の電流生成回路（例えば２２ａ、２２ｂ、２２ｄおよび２２ｅ）に入力されたカラーコードＣに基づき最大の電流値Ｉｓｍまたは０を出力させる。これにより、複数の電流生成回路２０ａから２０ｅをカラーコードＣに対し線形に制御すればよいため、制御回路２２の回路規模を小さくできる。

実施例１の変形例１のように、電流調整部１４（電流遮断部）は、入力されたカラーコードＣがＣｔｈ１より小さいＣｔｈ２（第２閾値）以下であるとき、駆動電流Ｉｏｐを遮断する。これにより、光出力パワーＰの小さい領域で光出力パワーが不安定となることを抑制できる。

光源３０は、実施例１およびその変形例のレーザドライバ１０と、レーザドライバ１０により駆動されレーザ光を出射する半導体レーザ１８と、を備えている。これにより、カラーコードＣと半導体レーザ１８の光出力パワーとの線形性が得ることができ、かつレーザドライバ１０を小型化できる。

実施例１およびその変形例では、カラーコードに基づく、３色カラー表示の構成による光出力パワーの補正について説明したが、単色の光源や、赤外線（ＩＲ：infrared）などの不可視の光源において、光出力パワーの補正を行ってもよい。

図１２は、実施例２に係る画像投影装置のブロック図である。図１２に示すように、画像投影装置１００は、光源３０、走査ミラー３２、反射ミラー３４、投影ミラー３６、制御部３８および画像入力部４０を備えている。

画像投影装置１００は、例えば眼鏡型のヘッドマウントディスプレイである。光源３０は、例えば図１（ａ）および図１（ｂ）に図示した光源であり、例えば眼鏡のツルに設置されている。投影ミラー３６は、例えば眼鏡のレンズとしても機能する。制御部３８および画像入力部４０は、例えばツルに設けられている。制御部３８および画像入力部４０は、ヘッドマウントディスプレイに設けられずに外部装置（例えば携帯端末）に設けられていてもよい。

画像入力部４０は、図示しないカメラおよび／または録画機器などから画像データが入力される。制御部３８は、画像データに基づき光源３０を制御する。制御部３８は、例えばプロセッサがプログラムと協働し処理を行ってもよい。制御部３８は、専用に設計された回路でもよい。

光源３０は、レーザ光５０として、例えばＲＧＢ（赤・緑・青）それぞれのレーザ光を出射する。また光源３０は１つの光源であり単一の波長のレーザ光を出射してもよい。

走査ミラー３２は、例えばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）であり、レーザ光５０を２次元に走査する。走査されたレーザ光５２は反射ミラー３４に反射され投影ミラー３６に照射される。

投影ミラー３６は、ユーザの眼球４２の正面に配置され、正の集光パワーを有している。投影ミラー３６は、レーザ光５２を水晶体４６内または近傍に収束させ、網膜４４近傍に合焦させる。これにより、網膜４４に画像が投影される。

光源３０は、図１（ａ）に示した光源であり、３色の半導体レーザ１８ａから１８ｃと、半導体レーザ１８ａから１８ｃを駆動するレーザドライバ１０ａから１０ｃを備えている。

図１３（ａ）から図１３（ｃ）は、実施例２におけるカラーコードＣに対する半導体レーザの光出力パワーＰを示す図である。図１３（ａ）から図１３（ｃ）は、例えば半導体レーザ１８ａから１８ｃに対応する。破線曲線７０はレーザドライバ１０ａから１０ｃの電流調整部１４が補正電流Ｉｓを生成しないときのカラーコードＣに対する光出力パワーＰを示し、実線直線７２は電流調整部１４が補正電流Ｉｓを生成するときのカラーコードＣに対する光出力パワーＰを示す。

半導体レーザ１８ａから１８ｃのＩ−Ｌ特性が異なることがある。例えば、図３（ａ）および図３（ｂ）における近似直線６２の傾き、閾値電流ＩｔｈおよびＩ−Ｌ曲線６０が非線形となる電流値Ｉｔｈ１が半導体レーザ１８ａから１８ｃにより異なる。

図１３（ａ）から図１３（ｃ）のように、レーザドライバ１０ａから１０ｃの電流調整部１４が補正電流Ｉｓを生成しないと、破線曲線７０のように、カラーコードＣに対する光出力パワーＰの非線形の度合いは半導体レーザ１８ａから１８ｃで異なる。例えば、破線曲線７０が非線形となるＣｔｈ１および／またはＣが０のときのＰが半導体レーザ１８ａから１８ｃで異なる。このとき、輝度の低く光出力パワーが低い画素では色ずれが発生しやすい。例えば、図１３（ａ）から図１３（ｃ）の例では、半導体レーザ１８ｃの非線形性が小さい。このため、カラーコードＣが０付近では半導体レーザ１８ｃの光出力パワーは半導体レーザ１８ａおよび１８ｂの光出力パワーに比べ小さくなる。このため、光出力パワーが低い画素では色ずれが発生しやすくなる。

そこで、レーザドライバ１０ａから１０ｃの電流調整部１４は、実施例１およびその変形例１のレーザドライバ１０のように、独立に補正電流Ｉｓを生成し電流Ｉｄを補正する。これにより、図１３（ａ）から図１３（ｃ）の実線直線７２のように、半導体レーザ１８ａから１８ｃのカラーコードＣに対する光出力パワーＰはほぼ直線となる。よって、色ずれ等を抑制できる。

実施例２によれば、画像投影装置１００は、実施例１およびその変形例の光源３０を有する。走査ミラー３２（走査部、スキャナ）は、光源３０が出射したレーザ光５０を走査する。投影ミラー３６（画像投影部、プロジェクタ）は、走査されたレーザ光５２を画像として網膜４４に投影する。このような画像投影装置１００では、網膜４４にレーザ光５２を照射する。このため、安全性の観点から半導体レーザが出力するレーザ光の光出力パワーを小さくすることが求められる。よって、Ｉ−Ｌ特性が非線形の領域を用いることになる。そこで、実施例１およびその変形例のレーザドライバを用いる。これによりレーザドライバを小型化できる。

実施例２によれば、図１（ａ）のように、光源３０はレーザドライバ１０ａから１０ｃ（レーザドライバ）および半導体レーザ１８ａから１８ｃを各々複数備えている。図１３（ａ）から図１３（ｃ）のように、複数のレーザドライバ１０ａから１０ｃ内の電流調整部１４は、各々、カラーコードＣがコードＣｔｈ１以下であるとき、複数の半導体レーザ１８ａから１８ｃのうち対応する半導体レーザのカラーコードＣに対する光出力パワーＰが線形性を有するように、補正電流Ｉｓを生成する。これにより、色ずれ等を抑制できる。

光源３０はレーザドライバ１０ａから１０ｃおよび半導体レーザ１８ａから１８ｃを各々３種備えている。３種の半導体レーザ１８ａから１８ｃは、それぞれ赤、緑および青のレーザ光を発生する。コード生成部１６は、輝度コードとして、それぞれ赤、緑および青のカラーコードを生成する。これにより、色ずれ等をより抑制できる。

画像投影装置１００として、ヘッドマウントディスプレイを例に説明したが、画像投影装置１００は視覚検査装置でもよい。実施例１およびその変形例に係るレーザドライバは、画像投影装置以外に用いてもよい。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０、１０ａ−１０ｃ レーザドライバ
１２ 駆動回路
１４ 電流調整部
１６ コード生成部
１８、１８ａ−１８ｃ 半導体レーザ
２０ａ−２０ｅ 電流生成回路
２２ 制御回路
２４ メモリ
３０ 光源
３２ 走査ミラー
３４ 反射ミラー
３６ 投影ミラー
４２ 眼球
４４ 網膜
４６ 水晶体

Claims (10)

1. 半導体レーザを駆動させるための輝度コードを生成するコード生成部と、
   前記輝度コードに基づいて、前記半導体レーザを駆動する駆動電流を生成する駆動回路と、
   前記輝度コードの変化に応じて、前記半導体レーザの光出力強度が線形的に変化するように、前記駆動電流を補正する補正電流を生成する電流調整部と、を備え、
   前記電流調整部は、前記輝度コードが第１閾値以下であるとき、前記駆動電流を補正する補正電流を生成するレーザドライバ。
2. 前記電流調整部は、前記輝度コードが前記第１閾値より大きいとき、前記補正電流を生成しない請求項１に記載のレーザドライバ。
3. 前記電流調整部は、前記輝度コードが前記第１閾値以下であるとき、前記輝度コードに対応する補正電流を前記駆動電流から減じる請求項１または２に記載のレーザドライバ。
4. 前記電流調整部は、各々が補正電流を生成する複数の電流生成回路を備え、前記輝度コードが前記第１閾値以下であるとき、前記複数の電流生成回路が出力したそれぞれの補正電流を合成し前記駆動電流から減じる請求項１または２に記載のレーザドライバ。
5. 前記電流調整部は、前記輝度コードが前記第１閾値以下であるとき、前記第１閾値以下である輝度コードのうち連続する輝度コードの範囲において、前記複数の電流生成回路のうち１つの電流生成回路のみに前記補正電流を生成させ、他の電流生成回路に前記輝度コードに基づき前記補正電流のうち最大電流または０を出力させる制御部を備える請求項４に記載のレーザドライバ。
6. 前記輝度コードが前記第１閾値より小さい第２閾値以下であるとき、前記駆動電流を遮断する電流遮断部を備える請求項１から５のいずれか一項に記載のレーザドライバ。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載のレーザドライバと、
   前記レーザドライバにより駆動されレーザ光を出射する半導体レーザと、
   を備える光源。
8. 請求項７に記載の光源と、
   前記光源が出射したレーザ光を走査する走査部と、
   前記走査されたレーザ光を画像として網膜に投影する画像投影部と、
   を備える画像投影装置。
9. 前記光源は前記レーザドライバおよび前記半導体レーザを各々複数備え、
   前記複数のレーザドライバ内の電流調整部は、各々、前記輝度コードが前記第１閾値以下であるとき、前記複数の半導体レーザのうち対応する半導体レーザの輝度コードに対する光出力強度が線形性を有するように、補正電流を生成する、請求項８記載の画像投影装置。
10. 前記光源は前記レーザドライバおよび前記半導体レーザを各々３種備え、
    前記３種の半導体レーザは、それぞれ赤、緑および青のレーザ光を発生し、
    前記コード生成部は、輝度コードとして、それぞれ赤、緑および青のカラーコードを生成する、請求項９記載の画像投影装置。

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